조용함과 냉각성능을 겸비한 PS4 - 본체설계자가 밝히는 플레이스테이션 개선의 역사 게임H/W 관련



도쿄 빅사이트에서 17일까지 개최된 인터넵콘 재팬 특별강연에 소니 컴퓨터 엔터테인먼트(SCE)의 오토리 야스히로(鳳康宏)씨가 PlayStation 4의 냉각설계란 주제로 등단했습니다. 



오토리 씨는 리코에서 복사기 개발에 종사한 후 1998년에 소니에 입사하여 PS2, PSX, PS3 그리고 PS4 등등의 거치형 게임기 개발에 임해왔습니다. 제1사업부 설계부 5과를 이끌어 냉각설계를 포함한 본체기기 설계를 총괄했습니다. 오토리 씨는 업무의 어려운 점에 대해서 「초대량 생산체계가 요구되므로 조립할 재료의 확보까지 감안해서 설계할 필요가 있다」라고 밝혔습니다.  



세대를 거듭하면서 게임기는 크나큰 발전을 해왔습니다. 프로세서의 성능이 향상되면서 소비전력이 올라감에 따라 발열량도 커지기 때문에 이를 냉각시키려는 노력도 늘어갔습니다. 냉각을 하려면 공기를 통한 방법밖에 없지만 또한 조용함도 신경써야 합니다. 어떤 방법으로 냉각성과 조용함을 동시에 실현할 것인가 긴 싸움의 역사가 펼쳐집니다.  

오토리 씨는 먼저 PS2 이후의 냉각설계를 회고했습니다.  SCE에서는 내부설계가 변경되면 Ver.A, Ver.B, Ver.C라는 식으로 알파벳을 매겨서 변경한다고 합니다. 참고로 기본적으로 전원은 본체에 내장하도록 한다고 합니다. 전원을 외부로 뺄 수도 있겠지만 외부에도 팬이 들어가도록 설계하게 되므로 「전력소비를 상당히 낮출 수 있는 상황이 아닌 한 팬을 내장한다」라고 밝혔습니다(실제로 슬림형 PS2는 외부전원 사양).



PS2의 경우 Ver.K까지 11종류의 설계가 존재했고 칩이 축소됨에 따라 냉각계통도 업데이트해야 했습니다. 1세대 PS2를 설계했을 무렵에는 아직 20대였기에 PS2라는 괴물을 상대하느라 「그저 정신이 없었다」고 회고했습니다.  



PS3는 더욱 괴물이 되었습니다.  PS2의 Ver.A는 약 80W의 열처리능력을 가졌지만 PS3의 Ver.A는 무려 490W가 되었습니다. 초거대 히트싱크와 5개의 히트 파이프 등등 어쨌든 모든 수단을 통해서 냉각을 한다는 과제가 떨어진 결과  「본체 하단부는 냉각기계같은 머신」이 되었다고 합니다. PS2에서는 1개였던 온도센서도 4개로 늘어났습니다. 히트싱크 제조공정에도 연구가 진행되어 「도저히 가전제품이라고는 생각할 수 없었다」라고 말합니다.  



PS3도 세대가 지나면서 칩의 크기가 축소되어 요구되는 냉각성능도 줄어들었습니다. Ver.C〜F에서는 외관의 디자인은 달라지지 않으면서 내부만 변화했는데 히트 파이프는 최종적으로는 폐지되었습니다. Ver.G에서는 풀 모델 체인지되어 소형화, 고속화가 꾀해졌습니다. 따라서 일단 제폐지된 히트 파이프도 부활했습니다. 



현재 판매 중인 PS3는 Ver.N이며 이 때부터 설계사상이 달라졌습니다. 이전까지는 어떤 방법으로 적은 유량을 통해 냉각을 할까(=소음을 줄인다)라는 것에 주안점을 두었으나 Ver.N부터는 공기저항을 낮춰 유량은 늘리더라도 소음이 적어지도록 설계했습니다. 이를 위해서는 팬을 중심으로 흡기구부터 배기구까지 본체 내에서 어떠한 경로로 공기가 흐르도록 할까 하는 설계가 중시되어 나사조개나 태풍의 눈 등 자연에서 존재하는 나선 구조를 연구했다고 합니다. 공기저항값은 1.5배나 개선되었다고 합니다. 







그리고 PS4에 와서는 PS3의 Ver.G와 Ver.N의 설계를 기본적으로 계승하고 양자의 "좋은 점을 취한다"를 목표로 했다고 합니다. 흡기구는 본체 주위를 한 바퀴 도는 홈에 배치하고 배기구는 뒷면 커넥터 이외의 부분에 놓았습니다. 흡기구에서 들어온 공기는 두 갈래로 나눠져 메인 기판을 위아래로 냉각하고 팬을 통과해서 히트싱크, 마지막으로 전원을 식힌 다음 배기구로 나갑니다. 팬을 경계선으로 하여 부압 에어리어와 정압 에어리어가 나눠지는데 정압 에어리어의 냉각부와 전원부는 유닛화되어 누출을 방지하는 기구가 되었습니다(유닛화는 PS3 Ver.G부터 채택).또한 정압 유닛은 외부에 노출해서 직접 배기하는 구조가 되도록 하여 PS4에서도 전원은 뒷편에 있고 메인 프레임의 일부가 덕트 커버의 역할을 하고 있습니다. 이렇게 함으로써 본체 케이스에 배기구 구멍을 뚫을 필요가 없어져 생산이 용이해졌다고 합니다.  





히트싱크는 심플하게 설계했고 히트파이프는 2개 있습니다. 팬 피치는 고속역과 저속역으로 피치를 구분함으로써 효과가 개선되는 점을 파악했다고 합니다. 팬의 날개도 PS4에 최적화된 디자인을 채택했습니다. 모터는 이전의 단상 모터가 아니라 3상 모터를 채택했습니다. 비용은 높아지지만 노이즈나 소비전력을 억제할 수 있었습니다. 팬 제어도 계단제어에서 PID제어 방식으로 변경함으로써 부하의 변동에 유연히 대응할 수 있게 되었습니다. 

마지막으로 오토리 씨는 모델별 성능을 비교했습니다. PS4는 체적당 열처리능력에서는 최대한 처리능력을 중시한 PS3 Ver.A에 필적하는 성능을 갖고 1초당 공기유량에서는 유려함을 의식한 PS3 Ver.G를 능가하는 능력을 가졌으며 흡배기구의 면적에서도 외장이 구멍투성이였던 PS3 Ver.A정도는 아니지만 자연스러운 디자인으로 과거 모델을 뛰어넘는 면적을 확보했습니다. 이리하여 최종적으로 중요한 소음값면에서도 「메뉴 화면일 때」,「게임을 즐길 때」양쪽에서 PS2 이후 최소수치를 기록했습니다. PS4는 초기부터 상당한 완성도를 가진 기기라 할 수 있습니다. 









마지막으로 오토리 씨는 자신의 설계 사상에 대해서  「이치에 맞는 충실한 설계」, 「기술만을 추구하기」라는 두 가지를 소개했습니다. 전자에 대해서는 마법같은 최신기술을 사용하는 것이 아니라 꼼꼼한 기초를 쌓아서 「라이벌과 얼마나 차이를 냈는가」하는 점이라고 밝혔습니다. 후자에 대해서는 「빠른 머신은 아름답다」라고 말하고 기술을 추구한 결과가 기능미로 연결되며성실한 기술이 좋은 제품을 만들기 위해 필요하지 않을까 하고 말했습니다. 종종 새로운 하드웨어나 모델 체인지만 주목받곤 하지만 항상 기술을 추구하면서 밖으로는 드러나지 않는 부분을 계속해서 개선하는 엔지니어의 스토리를 통해 게임업계의 강점을 느길 수 있는 강연이었습니다.  





덧글

  • 친절한레비 2014/01/17 21:59 # 답글

    오.. ps4는 확실히 이전기종보다 효율적으로 보이네요
  • 다니다니아니 2014/01/17 22:22 # 답글

    와.. 이런 기초를 중시하는 면이 정말 커다란 강점으로 다가오는군요.... 기능을 뭘 더넣을까 고민하기보다는 기장 기초적인 기능에 중점을 둔 설계, 본받아야 한다고 생각합니다.
  • JSA 2014/01/18 19:02 # 답글

    근데 PS3... 초기기종은 고기를 구워먹는다는 레벨의 발열이 있지 않았나 싶은ㄷ...(......)
    그래도 이런 기초적인 면에서의 연구를 중점적으로 한다는 것이 맘에 들었습니다.
댓글 입력 영역



통계 위젯 (블랙)

20156
1116
4696995

이 이글루를 링크한 사람 (블랙)

609