처음

지난해 중순부터 인텔의 14nm 공정 CPU 공급 부족 사태가 본격화 되면서, 같은해 10월 출시된 9세대 코어 프로세서는 오버클럭이 가능한 'K' 버전이 우선 출시된 이후 가성비를 중시한 사용자층은 Non-K 버전의 출시를 기약없이 기다려야 했다.

그 사이 평소라면 볼 수 없던 내장 그래픽 빠진 'F' 버전 CPU를 내놓은데 이어 일부 메인보드 칩셋 공정이 14nm에서 22nm로 후퇴하는 진기한 모습도 보았다. 14nm 공정 확보를 위한 추가 비용 투자까지 단행한 끝에, 인텔은 9세대 코어 프로세서 'K' 버전 출시 이후 7개월 째에 막 접어든 2019년 4월 24일 Non-K 버전의 출시를 알린데 이어 5월 리뷰 NDA가 풀리면서 마침내 Non-K 버전에 대한 이야기를 할 수 있게 되었다.

인텔 9세대 코어 프로세서의 Non-K CPU에 대해 알아보자.

인텔의 Non-K 8코어 CPU, 코어 i9-9900과 코어 i7-9700의 차이는?

9세대 코어 프로세서의 Non-K 버전은, 전세대와 동일하게 'K' 버전에서 오버클럭 기능을 제거하고 동작 클럭을 낮춰 TDP를 안정화 시켰다. 코어 i9-9900은 한가지 특이한 점이 관측되는데, 바로 부스트  클럭이 두 종류라는 것.

일반적인 부스트 클럭은 i9-9900K의 5.0GHz로 동일하지만, 서멀 벨로시트 부스트(Thermal Velocity  Boost) 기술이 적용되어 제한적인 조건에 따른 조치라 실질적인 클럭은 'K' 버전에 비해 낮다.

코어 i9-9900의 5.0GHz 부스트 클럭은 70℃ 이하의 온도에서 터보 파워에 여유가 있을 때 정규 부스트 클럭보다 최대 100MHz 더 빠른 클럭으로 동작한다. 때문에 코어 i9-9900의 실질적인 부스트 클럭은 4.9GHz로 보는 것이 맞을 것이며, 실제 테스트 과정에서 코어 i9-9900의 부스트 클럭은 4.9GHz를 넘지 못했다.

인텔 9세대 코어 프로세서의 8코어 제품은 K 버전과 Non-K 버전 모두 그래픽 코어도 동일한만큼, 이들 제품의 차이는 클럭과 TDP, 가격으로 좁혀진다. 'K' 버전과 'Non-K' 버전의 부스트 클럭은 큰 차이를 보이지 않지만 베이스 클럭은 상당한 차이를 보이는데, 이러한 클럭 차이가 어느 정도의 성능으로 나타나는지 간단히 테스트했다.

코어 i7-9700 vs 코어 i7-9700K vs 코어 i9-9900 성능은?

대표적인 CPU 연산 성능 측정을 위한 시네벤치 R15와 R20을 이용해 세 제품군의 성능을 비교했다. 멀티스레드 테스트에서 i7-9700과 i7-9700K는 동일한 8코어 8스레드에 부스트 클럭 차이도 0.2GHz에 불과한 때문에 거의 동일한 결과를 보였지만 i9-9900은 8코어 16스레드 구성의 영향으로 두 제품에 비해 약 30% 가까이 높은 성능을 보였다.

이는 다른 테스트 결과에서도 마찬가지로, 대부분의 멀티 스레드 테스트와 싱글 스레드 테스트에서 시네벤치 R15/ R20 테스트와 같은 결과를 확인할 수 있다. 게임 성능도 거의 오차 수준의 차이를 보여주고 있지만 하지만 한가지 예외적인 경우를 볼 수 있다.

예외적인 경우는 블렌더 2.79b 버전을 이용한 클래스룸 데모의 렌더링 테스트로, 코어 i7-9700K가 i7-9700보다 훨씬 오랜 시간이 소요되었다. 이유는 무엇일까?

발열 문제에서 여유로운 9세대 Non-K CPU

지난해 9세대 코어 프로세서의 런칭 당시 이슈화 되었던 'K' 버전의 과열 사건을 많은 PC 이용자들이 기억하고 있을 것이다. 특히 8코어 16스레드 모델인 코어 i9-9900K는 별도의 오버클럭을 하지 않고도 상당한 발열이 발생해 2열 라디에이터의 일체형 수랭 솔루션을, 오버클럭을 시도하려면 커스텀 수랭 솔루션을 꾸며야 한다는 의견이 팽배했고, 코어 i7-9700K 또한 정도는 약하지만 높은 발열이 지적받아 왔다.

위 블렌드 테스트 결과는 기존 'K' 모델의 발열 이슈가 Non-K 버전이 등장에 따라 상대적으로 두드러진 것으로 볼 수 있는데, 이번 테스트에는 기가바이트 Z370XP SLI(BIOS F13) 제이씨현 메인보드와 지포스 RTX 2060 FE, 커세어 하이드로 시리즈 H115i RGB 플래티넘 컴스빌, 커세어 벤전스 LPX PC4-24000 8GB *2(XMP, DDR4 2666MHz 세팅) 시스템에서 진행된 블랜더 테스트 장면을 아래 정리했다.

테스트에 쓰인 일체형 수랭 쿨러는 140mm 쿨링팬 2열 라디에이터가 쓰였으며, 테스트 전 과정에서 워터 펌프와 쿨링팬의 RPM을 최대로 설정했다. 그럼에도 코어 i7-9700K는 블렌더 테스트 과정에서 발열로 인한 스로틀링이 계속되었다.

그에 반해 TDP가 65W로 낮아진 코어 i7-9700은 블렌더 테스트 후반부에 잠깐 스로틀링이 발생하긴 했지만 거의 스로틀링이 발생하지 안았고, 코어 i9-9900 역시 코어 i7-9700K와 같이 전체적인 스로틀링이 관측되긴 했지만 그 정도가 훨씬 덜했다.

이번 테스트에 쓰인 코어 i7-9700K는 P0 스테핑, Non-K CPU는 R0 스테핑이라는 차이가 있는데, 보통 스테핑 변경은 제조 공정이나 수율, 전력 기능 조정 등의 개선에 맞춰 이뤄지는 것으로 알려졌지만, 인텔은 스테핑 변경 이유를 명시적으로 밝히지 않고 있어 스테핑 변화가 제품별 스로틀링 발생에 영향을 주었는지 단언할 수 없다.

한편, 코어 i7-9700과 코어 i9-9900의 TDP는 65W로, K 버전의 TDP 95W보다 낮아진 덕에 실제 소비전력도 상당히 줄어들었다. 특히 코어 i7-9700은 i7-9700K와 비교해 블렌더 테스트에서 거의 90W 가까이 소비전력이 낮아졌으며, i9-9900은 약 60W 가까이 낮아져 PSU 선택에 여유가 생겼다.

인텔 9세대 Non-K 8코어 CPU, 공랭 쿨러에서의 성능은?

앞서 이야기한 것 처럼, 인텔 9세대 코어 프로세서 중 8코어 모델은 공랭 쿨러로 사용이 어렵다는 것이 소비자들의 중론이다. 실제로 2열 수랭 쿨러를 사용한 테스트에서 코어 i7-9700K에 스로틀링이 발생하는 것을 확인할 수 있었고, 정도는 덜하지만 코어 i9-9900 또한 스로틀링을 피할 수 없었다.

코어 i7-9700도 일체형 수랭 쿨러 사용 조건에서 매우 양호하지만 스로틀링을 피할 수 없었는데, 인텔의 9세대 코어 프로세서 중 Non-K 8코어 CPU도 정녕 공랭 쿨러 운용을 포기해야 하는 것일까? 6개의 8mm 히트파이프를 갖추고 최대 TDP 300W에 대응하는 제로썸 ZT-10D 프리미엄 쿨러를 이용해 추가로 확인했다.

우선은 테스트 과정에서 가장 심하게 스로틀링이 발생한 블랜더 2.79b 버전의 Classroom 데모 렌더링 테스트를 진행했다. 일체형 수랭 쿨러에서 공랭 쿨러로 바꾸면서 코어 i7-9700을 포함한 모든 CPU들의 스로틀링 발생 주기가 빨라졌지만, 코어 i7-9700은 상위 모델들보다 그나마 양호한 모습을 보여준다.

그렇다면 수랭 쿨러를 쓸 때와 공랭 쿨러를 쓸 때의 온도와 성능은 얼마나 차이가 있을지 몇가지 테스트를 수행했다. 우선, 테스트 중 가장 스로틀링이 크게 관측된 블렌더 2.79b + Classroom 렌더링 시간을 비교했다.

일단, 코어 i7-9700은 공랭과 수랭 시에 성능 차이가 약 1% 수준에 그쳤다. 시간으로는 14초로, 오차로 치부하기에는 긴 시간이지만 공랭으로도 충분히 사용 가능한 수준의 성능 차이로 판단된다.

코어 i7-9700K는 수랭과 공랭의 성능 차이는 약 9%, 시간으로는 2분 10초 가까이 차이가 났으며, 코어 i9-9900의 수랭과 공랭의 성능 차이는 약 6%, 시간으로는 1분에 가까운 약 55초 정도의 차이를 보여준다.

스로틀링이 냉각 솔루션에만 좌우되는 것은 아니지만 가장 자주 접할 수 있는 접할 수 있는 유형인 만큼 민감하게 반응하는데, i7-9700과 달리 코어 i9-9900과 코어 i7-9700K는 공랭으로 쓰기에는 미묘하게 부족한 특성이다.

그렇다면 2열 수랭 솔루션과 타워형 공랭 솔루션을 사용했을 때 온도는 얼마나 차이날까? 코어 i7-9700은 수랭 솔루션시 67℃, 공랭 솔루션시 76℃를 기록했으며, 코어 i9-9900은 수랭  74℃, 공랭 87℃를 기록했다.

코어 i7-9700은 공랭 시에도 충분히 쓸만한 온도를 유지한 반면 코어 i9-9900은 미묘하게 높은 온도를 보였고, 코어 i7-9700K는 100℃를 기록해 공랭 쿨러와는 어울리지 않는 모습을 보인다.

작업 부하가 상시 변하는 다른 작업에서는?

멀티 스레드 CPU에 최적화된 블랜더는 각 스레드를 빈틈없이 활용하는 것으로 유명하며, 이는 전력 질주 상태를 끝까지 유지하는 것으로 비유를 들 수 있다. 하지만 대부분의 일상적인 작업이나 GPU에 부하가 큰 게임 같은 경우는 중간 중간 CPU에 작업 부하가 낮아지는, 쉬어가는 코스가 있다.

이런 경우에도 수랭과 공랭의 성능 차이가 발생할까? 추가 테스트로 확인했다.

코어 i7-9700과 코어 i9-9900 CPU 모두 PCMark 10과 3DMark, CineBench R 20, AotS ES 테스트에서 수랭과 공랭 솔루션간 성능 차이는 대략 1% 정도에 그쳤다. 이상의 테스트 결과를 정리하면, 블랜더처럼 CPU 스레드를 적극 활용하는 프로그램을 제외하면 코어 i7-9700과 코어 i7-9900은 공랭으로도 특별한 성능 하락없이 쓸 수 있다는 것이 확인된다.

반면, 코어 i7-9700K는 시네벤치 R20 테스트와 3DMark Time Spy CPU TEST에서 다른 CPU들보다 큰 폭의 성능 하락이 발생해, 공랭 쿨러로는 해당 모델의 잠재력을 충분히 활용하기에는 조금 부족한 것으로 보인다.

공랭으로도 쓸만한 인텔 8코어 CPU, 인텔 코어 i7-9700/ i9-9900

지난해 출시된 인텔 9세대 코어 프로세서는 인텔 메인스트림 CPU 중 최초로 8코어를 지원하며 그만큼 높은 성능을 제공하지만, 개선되어 왔다고는 해도 5세대 브로드웰부터 이어져온 14nm 공정에 근간을 두고 있기 때문에 발열 문제가 지적받아왔다. 특히 8코어 16스레드에 5GHz 부스트 클럭의 코어 i9-9900K는 기본 상태로 쓰는데도 2열 수랭 쿨러가 필요하다고 평가받아왔으며, 코어 i7-9700K도 정도는 덜하지만 발열 이슈에서 완전히 자유로울 수 없었다.

마침내 등장한 9세대 8코어 시리즈의 Non-K CPU도 공랭 쿨러로는 스로틀링 문제에서 완전히 자유롭지 못하지만, 수랭 환경과 비교해서도 썩 크지 않은 성능 차이로 K 버전에 비해 충분히 쓸 수 있을 만큼 안정적인 특성을 보여준다.

한가지, 코어 i7-9700과 코어 i9-9900을 포함한 신규 9세대 코어 프로세서 모두, 3분기에도 이어질 것으로 전망되는 인텔의 14nm CPU 공급 부족 이슈에서 자유롭기 어려운 점은 짚고 넘어갈 필요가 있을 듯 하다.