CPU 쿨러

1. 개요[편집]

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컴퓨터에 장착되는 컴퓨터 쿨러들 중 CPU를 냉각하기 위해 설치하는 쿨러이다.

컴퓨터는 대량의 연산을 빠른 시간에 처리하는 장치이다. 이러한 연산 과정의 중심에 있는 부품이 CPU이다. 이러한 CPU의 설계가 아무리 뛰어나도 회로 자체의 전기 저항으로 인해 열이 발생한다. 별도의 냉각장치 없이 구동이 가능한 CPU는 회로 선폭이 넓어 저항이 낮았던 과거의 제품들이나 특수한 용도로 설계된 저전력/저성능 제품들 뿐이다. [1] CPU는 방열면적이 작아 열이 쉽게 날아가지 않는다. 때문에 CPU의 방열면적을 넓혀주는 CPU 쿨러를 사용하게 된다. CPU의 집적도와 발열량이 모두 높아진 현대 컴퓨터에는 필수적인 장치이다.

효율적인 열 배출은 고장과 화재를 방지하는 것을 넘어서 컴퓨터의 성능에도 영향을 끼친다. 최근에 개발된 CPU는 내구도를 확보하기 위해 써멀 스로틀링 기능을 사용한다. 연산량이 늘어나서 CPU 온도가 너무 높아지면 스스로 기능을 정지 또는 저하시켜 온도를 낮추어 손상을 방지하는 기능이다. 최근에는 이 기능이 CPU 냉각 용량에 여유가 있을 때 더 높은 전압을 인가하는 자동 오버클럭 기능으로 발전하면서 과거에 비해 냉각 성능에 대한 투자가 활발해진 편이다.

CPU 쿨러의 역사는 486 시절부터 시작되었다. PC 보급의 역사와 함께 한 셈. 처음에는 성냥갑 정도 크기의 작은 방열판만 달린 정도였지만, 집적도와 클럭이 증가하면서 CPU의 발열량도 급증하면서 쿨러의 평균 크기도 점점 커졌고, 현재 최상위 제품군에 널리 쓰이는 쿨러 제품군은 작은 택배 상자 크기에 kg 수준의 무게를 자랑하게 되었다.
그리고 현재에 이르러서는 CPU 쿨러 시장이 초창기에 비해 훨씬 커져서, 많은 수의 제조사들이 시장에서 경쟁하고 있고 제품 수도 매우 다양해졌다.

요즘 컴퓨터는 쿨러 없이 사용하는 것이 불가능하다. BIOS 창만 켜 두어도 과열로 뻗는다. 서멀 그리스를 안 바른 채로 쿨러만 장착한 경우에는 BIOS나 윈도우 부팅 여부를 확인하는 정도까지는 괜찮다. 만약 인텔 코어2 시리즈나 AMD 페넘 시리즈보다 오래된 CPU를 사용하고 있다면 이들 제품은 써멀 스로틀링조차 없어 시스템이 셧다운되는 것이 아니라 CPU가 타버릴 수 있으니 주의해야 한다.

CPU 쿨러 제품은 열전달 매체로 쓰이는 것이 무엇이냐에 따라서 분류가 나뉜다. 주로 공랭 방식과 수랭 방식이 많이 쓰이며 드물게 유랭이나 펠티어 소자 방식 등을 사용한다.

2. 공랭 방식의 CPU 쿨러[편집]

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명칭대로 CPU를 공기를 이용하여 냉각하는 방식의 쿨러이다. CPU의 열을 직접적으로 혹은 히트 파이프를 통해 방열판(히트싱크)로 전달하고 팬을 통해 차가운 공기를 방열판에 통과시켜 바로 대기중으로 열을 배출하는 방식이다.

수랭방식이 가지고 있는 누수, 펌프 고장 등의 안정성 문제를 신경쓸 필요가 없고, 쿨링팬 만 교체해준다면[2] 반영구적으로 사용이 가능하다는 장점이 있다. 또한, 냉각 과정에서 소음을 일으킬 수 있는 작동부가 쿨링팬 하나이기 때문에 저부하 작업에서 극도로 조용한 시스템을 제작할 때는 공랭이 수랭보다 뛰어나다.

현 세대 기준으로 대부분의 소비자용 CPU의 경우 엔트리급(보급형) ~ 메인스트림 수준의 CPU 정도라면 제 성능을 발휘하는데는 3~4만원 이내의 공랭 쿨러 제품만 써도 충분한 경우가 대부분이고 오버클럭 같은 매니아 적인 면에서 벗어나서 오로지 순정 상태로 가성비만을 생각한다면 저렴한 공랭 쿨러로도 충분하다.

다만, 오버클럭을 적용하고 CPU도 메인스트림 이상의 고성능을 추구할 경우 가격, 크기 대비 냉각 성능이 수랭 방식보다는 떨어지며 커지는 크기 때문에 설치 편의성도 매우 나빠지게 되어 이 때부터는 수랭 쿨러를 권장하는 경우가 많다. 또한 공랭 쿨러의 경우 쿨러 높이에 따라 장착 가능한 케이스가 제한되는 것또한 큰 단점이다. 램과 간섭이 생기는 일이 발생해 튜닝램 장착이 제한되기도 하므로 대형 공랭 쿨러를 구입할 때는 제품간의 호환성을 유심히 체크해야 한다.

2023년 기준으로 CPU에 장착하는 공랭 쿨러는 보통 다음과 같다. CPU는 인텔 / AMD 순이다.

• 셀러론, 펜티엄 / 애슬론
  • 예산 문제로 선택하는 경우가 많은 CPU라 대부분 정품 CPU를 구매하여 인텔이나 AMD에서 제공하는 번들(정품) 쿨러를 대부분 장착한다.
    • 예산을 절감하고자 CPU를 정품이 아닌 벌크/병행 수입을 구입하는 경우도 있는데 정품 쿨러를 제공하지 않는 경우가 있다. 이런 경우에 보통 사제 쿨러를 추가로 구매해야 하는데 저렴한 플라워형 쿨러의 경우 배송비를 포함하여 1만원 이내에 구매가 가능한 경우가 대부분이다. 심지어 저가형 타워형 쿨러 역시 배송비를 포함해도 1만원대 초반의 가격에 구매가 가능하다. 다만 쿨러 비용이 추가로 들어가는 점을 고려하면 정품 CPU가 벌크/병행 수입 CPU+쿨러 구매 비용보다 더 저렴한 경우도 있으니 가급적이면 정품으로 사는 것을 권장한다.

• i3 / Ryzen 3
  • 셀러론, 펜티엄 / 애슬론과 마찬가지로 정품 쿨러를 장착하는 경우가 많으며 벌크/병행수입 CPU 구매는 가급적 권장하지 않는다.
    • 단, 소음과 발열에 민감한 경우 저렴한 1팬 타워형 쿨러를 장착해주는 경우도 있다. 그럴 수 밖에 없는게 과거(인텔 7세대 이전 시기)에는 i3 CPU가 2코어 4스레드인 경우가 대부분이었지만 인텔 8세대 이후부터는 4코어 4스레드 ~ 4코어 8스레드인 경우가 많아 과거 7세대 및 이전 세대 CPU i5 ~ i7 수준이라서 정품 쿨러로 발열이 잡혀도 RPM이 제법 높아졌기 때문에 소음이 증가했기 때문이다.

• i5 / Ryzen 5
  • 여기서부터는 1팬 타워형 쿨러 사용을 매우 권장한다.
    • 인텔의 경우 7세대 이전 CPU의 경우 i5가 4코어 4스레드로 오버클럭을 하지 않는 이상 구리심이 있는 정품 쿨러로 발열이 잡혔다. 그래서 소음과 발열에 민감하지 않다면 정품 쿨러로 RPM이 높아 소음이 높은 점을 감안하더라도 사용하는 경우가 많았다. 반면 8세대 이후에 제조되는 대부분의 i5는 6코어 6스레드 이상으로 증가하여 그만큼 발열이 증가해 플라워형 정품 쿨러로는 90도 근처로 상당히 높아졌고 소음도 커져 4만원 이내의 1팬이 들어간 타워형 쿨러 사실상 필수가 되었다.#
      • 특히 소음과 발열에 민감한 경우 5만원 근처 혹은 그 이상의 2팬이 장착된 상급 ~ 대장급 타워형 공랭 쿨러나 일체형 수랭 쿨러를 권장한다. 대표적으로 인텔 12, 13세대의 경우 2팬 상급 ~ 대장급 공랭 쿨러를 알아보는 것을 추천하는데 i5 13500이나 13600K의 경우 프로세서 기반 성능(TDP 혹은 PBP)의 경우 65 ~ 125W 수준이라서 순정 상태로 사용할 것이라면 1팬 타워형 쿨러로도 감당이 가능하지만 오버 클럭, 전력 제한 해제 등을 통해 최대 성능(최대 터보 성능, Maximum Turbo Power)을 이끌어내는 경우라면 최대 181W 정도가 나오기 때문에 1팬 타워형 쿨러는 발열을 감당하지 못할 수도 있어서 이 영향으로 소음이 커지는 점때문에 상급 ~ 대장급의 2팬 타워형 쿨러나 수랭 쿨러로 가는 경우가 있다.
    • AMD의 경우 과거에는 정품 쿨러가 소음이 높은 쿨러였지만 시간이 흘러 정품 쿨러를 Wraith 계열 쿨러로 개선하여 현재는 인텔 정품 쿨러보다 성능이 좋아졌다. 그래서 라이젠 5000번 시리즈의 경우 발열도 낮은 편이라 정품 쿨러로도 고 RPM으로 인한 소음이 문제지 발열로 인한 스로틀링은 별로 없는 편이다. 그래도 Ryzen 5 5600의 경우 보통 게이밍 등의 목적으로 사용하는 경우가 많아 소음, 발열을 고려하여 1팬 이상의 타워형 쿨러를 장착하는 경우가 많다. 반면 라이젠 7000번 시리즈의 경우 5000 시리즈에 비해 발열이 늘어난 상황이라 Ryzen 5 7500F와 7600의 경우 Wraith 계열 정품 쿨러로는 발열을 잡기가 힘든 편이라 1팬 타워형 쿨러가 필수이고 7600X의 경우 2팬 이상의 타워형 쿨러나 수랭 쿨러가 필수이다.#

• i7 / Ryzen 7
  • 2팬이 장착된 상급 ~ 대장급 타워형 공랭 쿨러의 장착이 필수이며 기종에 따라서는 수냉 쿨러가 필수인 경우도 있다.
    • 인텔 7세대 이전 CPU의 경우 i7 CPU 성능이 4코어 8스레드라서 1팬 타워형 쿨러로도 발열이 잡혔으나 8세대 이후로는 8코어 8스레드 이상으로 늘어나서 1팬 타워형 쿨러는 발열이 안잡히는 경우가 많아졌다. 특히 인텔 12, 13세대의 경우 P코어와 E코어가 같이 들어가 13세대 i7 13700k의 경우 16코어(P코어 8 + E코어 8), 24스레드(P스레드 16 + E스레드 8)가 나와 프로세서 기반 성능(TDP 혹은 PBP)의 경우 125W이지만 오버 클럭, 전력 제한 해제 등을 통해 최대 성능(최대 터보 성능, Maximum Turbo Power)을 이끌어내면 253W의 전력을 먹게 되어 그만큼 발열도 높아져 수냉이 필수가 되었다.
    • AMD Ryzen의 경우 7700X은 TDP가 105W이지만 오버클럭 등을 고려하면 일반적인 공랭으로는 어렵고 대장급 공랭이나 수랭 쿨러가 필요하다. 반면 non-X CPU인 Ryzen 7 7700의 경우 TDP 65W로 2팬 상급 ~ 대장급 타워형 공랭 쿨러이면 발열을 안정적으로 잡을 수 있다. 또한 7800X3D의 경우 TDP가 120W로 7700X의 105W보다 TDP가 약간 더 높긴 하지만 대신 전력 제한이 강하게 들어가 있어 대장급이 아닌 상급 쿨러로도 충분히 발열을 잡을 수 있다. 7800X3D가 게임용 갓성비 CPU라 불리는 이유.

• i9 / Ryzen 9
  • 최상위 하이엔드 CPU답게 전력도 많이 쓰고 발열도 그만큼 많이 나와 대장급 공랭으로도 스로틀링이 자주 발생하여 CPU의 제 성능을 발휘하지 못하는 경우가 많아 일체형 수랭 쿨러를 장착하는게 사실상 필수이다. 다만 기종에 따라서는 공랭 쿨러로도 잡히는 경우가 있는데 대표적으로 AMD Ryzen CPU 중 non-X CPU으로 출시한 Ryzen 9 7900의 경우 TDP가 65W으로 낮아져 상급 ~ 대장급 공랭 쿨러로 발열이 잡히고 7900X3D과 7950X3D 역시 TDP가 120W 정도로 낮아져 순정 상태로 사용한다면 상급 ~ 대장급 공랭 쿨러로도 발열이 잡힌다.#1#2

2.1. 플라워형 쿨러[편집]

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플라워형 쿨러는 가장 먼저 등장한 공랭 CPU 쿨러 형태이며, 모든 CPU 회사에서 기본으로 제공하는 쿨러 형태이기 때문에 가장 흔히 볼 수 있다. CPU 윗부분의 공기를 CPU 뚜껑의 수직 방향으로 불어주는 제품으로, 인텔 라미나 번들쿨러, AMD 레이스 번들쿨러, 그래픽 카드에 장착되는 쿨러 등이 이러한 방식을 사용한다.

공랭형 쿨러 타입중에 크기가 가장 작기 때문에 LP 등 비교적 소형 사이즈 케이스에 무리없이 장착 가능하며, 사제 제품 중에서도 부품간 간섭을 일으키는 제품은 보기 힘들 정도로 호환성이 뛰어난 편이다. 또한, 바람의 방향이 메인보드를 향하므로 작은 크기로도 어느정도 메인보드 냉각 효과를 가진다는 장점이 있다.

그러나, 공기를 불어넣는 방향이 일반적인 케이스의 내부 공기 순환 방향과 수직 방향이기 때문에 난기류를 형성해 케이스 내 열대류 현상을 방해하는 문제점이 있고, 설계 구조상 히트 싱크를 작게 만들 수 밖에 없는 등 여러모로 냉각 성능을 높히는데는 제한이 많은 구조이다. 따라서, 체급, 소음 대비 성능이 타워형에 비해 떨어지는 편이다.

2.2. 타워형 쿨러[편집]

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타워형 공랭 쿨러의 경우 CPU 쿨러에 히트파이프가 활용되기 시작한 이후 본격적으로 등장한 방식으로 라디에이터에 전달된 열기를 CPU 뚜껑의 수평 방향으로 밀어내기 때문에 케이스 내에서 공기의 대류 방향을 정할 수 있는 장점과 함께, 히트싱크 면적에 대한 제한이 플라워형에 비해 자유로운 편이기에 저렴한 가격으로도 강력한 성능을 발휘하는 제품이 많다. 대다수의 타워형 쿨러는 적절한 냉각 성능에 더해 수랭식 쿨러와는 달리 별도의 펌프가 필요없으므로 수랭식보다도 더 조용하다.

다만 타워형은 그 크기 때문에 케이스 및 튜닝램과 호환성 문제를 자주 일으킨다.[3] 특히 PC 케이스의 사이즈와 맞지 않으면 뚜껑을 닫지 못하는 불상사가 발생하기 때문에 케이스를 구매할 때 표기되어있는 최대 CPU 쿨러 길이를 반드시 확인하여야 한다. 케이스 규격도 잘 살펴보자.[4]

타워형 쿨러가 변형된 형태로 방열판 배치를 플라워와 동일하게 CPU와 평행한 방향으로 꺽어 놓은 탑다운 방식이 있다. [5] 플라워형이 갖는 공기의 대류방향 문제가 발생하나, 방열판 면적이 플라워보다는 훨씬 크기 때문에 플라워형 보다 냉각성능이 높은 것을 원하지만 케이스 호환성 문제가 있는 경우 좋은 선택이 될 수 있다.

한편, 히트파이프의 물리적 특성으로 인해 설치 방향에 따라 성능이 바뀌는 문제가 있다. 이런 현상은 히트 파이프 내부에서 열대류가 일어날 때, 가열부(CPU)가 냉각부(방열판)보다 높은 곳에 위치하면 냉각부에서 생성된 액체 상태의 물이 모세관 현상에 의해 가열부로 돌아갈 때 중력에 의해 방해받게 되어 발생한다. 그래도 대부분의 경우 CPU 쿨러는 지면에 수직으로 설치되기 때문에 각 쿨러 제조사들은 히트파이프에 신기술을 적용하는 등의 방법으로 각도에 따른 방열 성능 편차를 최소화하려 노력하고는 있지만, 아무래도 가장 이상적인 방향은 가열부가 냉각부 보다 아래에 위치하는 것이며, 따라서 히트파이프를 사용한 쿨러들의 성능은 메인보드가 가로 방향으로 설치되는 케이스에서 소폭 개선된다.

또 쿨링팬 2개를 앞뒤로 달때 방향을 주의해서 달아야 한다.(흡기-히트파이프-배기) 안그러면 마주보고 쿨링되는(흡기-히트파이프-흡기) 컴갤에서 말하는 '진공쿨링'으로 빌런이 되거나 온도 하락과 열 배출이 안되는 불상사가 일어날수 있으니 컴퓨터 수리점에 수리&조립시 꼭 사전고지할것.

2.3. 팬리스 쿨러[편집]

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아예 쿨링 팬이 없는 팬리스 쿨러도 존재한다. 팬이 아예 없다는 점 덕분에 작은 소음에도 민감한 유저라면 환영할만 하지만, 엄청나게 큰 덩치 대비 쿨링 능력은 기본형 플라워 쿨러보다도 못하거나 비등한 수준이기에 오버클럭이나 고발열 CPU는 사용이 힘들다.

또한 팬이 없는 점을 벌충하기 위해 일반 쿨러에 비해 방열판, 히트파이프를 더 많이 내장하기에 덩치가 크다. 또한 일반 쿨러의 히트싱크가 매우 얇고 촘촘하게 방열핀이 배열된 것에 반해 이런 히트싱크들은 대개 핀이 더 두껍고 핀간 간격도 더 넓다.

다만 작정하고 팬리스 시스템을 구축하려는 것이 아닌 한 실제로 시스템이 완전한 팬리스가 되기는 어렵다.[6] 파워서플라이는 냉각을 위해 무조건 팬이 설치되며,[7] 요즘 나오는 케이스들 대부분이 기본적으로 팬이 설치되어 나오기 때문이다. 결국 정해진 방향으로 공기를 순환시키는 구조가 된다.

기업용 서버 컴퓨터는 파워서플라이 쪽에 대형 팬을 장착하고 CPU에는 방열판만 달고 공기순환용 에어덕트를 부착하는 경우가 많다. 이들은 기본적으로 IDC에서 사용하는 것을 전제로 제작된 기기이고, 팬이라는 물건이 기계적 운동을 하기 때문에 의외로 고장이 잦은 부품이기 때문이다. 고장이 잦다는 것은 안정성이 가장 중요한 기업용 서버 제품에 매우 치명적인 단점이다. 때문에 가급적 기계적 고장이 발생하기 쉬운 부품을 줄여야 되고, 이로 인해 핵심 부속에 방열판만 장착하고 대형 팬 등으로 대량의 공기를 순환시키는 방식을 택하게 된다.[8]

이러한 팬리스 쿨러는 팬이 없는 만큼 내부 공기순환이 안 되기 때문에 아이러니하게도 케이스 자체의 냉각 및 공기순환 성능이 중요하다. 따라서 성능 좋은 시스템 팬이 달려야 하거나 구멍이 많이 뚫리거나 완전히 개방된 형태의 케이스를 사용해야 하는 제약이 있고, 또 그렇게 하더라도 고성능 시스템을 구축하는 것은 극히 어렵다는 단점도 있다. 결정적으로 시스템의 개방된 면적이 넓을 수록 소위 고주파 소음이라고 일컫어지는 초크 진동음이 빠져나오기가 더 쉬워지면서 오히려 소음이 증가하는 딜레마에 빠지기도 한다.

2.4. 호환성[편집]

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위에서도 언급했지만 공랭 사제 쿨러를 구매하기 전에는 메인보드와의 호환 여부를 잘 알아봐야 한다. 메인보드 소켓과의 호환성, 케이스 크기에 맞는지 여부, 그래픽 카드와 램과의 간섭 여부 등을 알아보고 주문해야 한다. 대충 주문하면 장착 자체가 안 되거나(요즘은 대부분 호환이 되지만...), 장착은 되는데 쿨러가 삐져나와 케이스 뚜껑이 안 닫히거나(...)[9] 그래픽 카드, 램과의 영역 다툼 삼국지가 일어나는 경우가 생길수도 있다. 특히, 2중 방열판이 달린 대형 제품들의 경우 튜닝램의 방열판과 간섭이 일어나는 일이 다반사이며, 최근에는 전원부 방열판의 크기가 대형화 되고 I/O 커버가 일반화 되면서 이런 호환성 문제가 더 자주 불거진다.

보통은 제조사 홈페이지에 각 메인보드와의 호환 여부가 나온 자료가 있으니 사기 전에 반드시 확인하자! 확인 안하고 잘못 주문했다가는 CPU보다 주문자 머리의 열이 더 뻗쳐 올라 거기에 장착해야 할지도 모른다.(...)[10]

2.5. 제조사[편집]

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• 인텔

• AMD

• Thermalright

• 잘만테크

• Thermaltake

• NOFAN

• ARCTIC

• Alpha

• AORUS

• Tunic

• ANTEC

• Scythe

• DEEPCOOL

• Cooler Master

• ASUS

• CRYORIG

• be quiet!

• Zerotherm

• Noctua

• 써모랩

• 3RSYS

3. 수랭 방식의 CPU 쿨러[편집]

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liquid cooler. 냉각수(Brine)가 펌프에 의해 순환되는 구조를 포함하는 쿨러를 지칭한다.[18] 모든 구조가 하나의 세트로 나와서 장착만 하면 끝인 일체형 수랭과, 하나부터 열까지 직접 빌드하는 커스텀 수랭으로 나뉜다. 자세한 형태는 각 문서 참조.

일체형 수랭은 CPU 냉각판과 펌프가 결합된 블록, 팬이 장착된 라디에이터, 블록-라디에이터 간 냉매가 흐르는 호스로 구성되어 있다. 커스텀 수랭의 경우엔 위 구성에 추가로 냉매 보관통이나 그래픽카드용 수랭 블록이 포함되기도 한다.

수랭 방식은 열용량이 높은 액체 냉매를 강제적으로 순환시키기 때문에 CPU-히트싱크 간 열전달 능력과 열용량이 공랭 방식과는 비교도 안 될 정도로 높다. 또한, 냉각핀의 밀도도 훨씬 높아 크기 대비 방열 면적도 일반적인 공랭 쿨러 대비 훨씬 높다. 따라서, 동일한 체급 대비 공랭 방식보다 높은 냉각 성능을 내며, 순간적인 큰 발열에 대한 대응 능력도 공랭보다 뛰어나다. 냉각 시스템을 대형화 할 때 냉각 효율 감소도 적은 편이어서 대형화 된 제품을 만들기도 쉬운 편이다.

한편, 부수적인 공기 유동을 일으켜 주변부(전원부) 쿨링 효과를 볼 수 있는 공랭과 달리, 수랭의 경우에는 이런 유동이 거의 발생하지 않아 벤치 결과를 비교하면 수랭식 쿨러들의 전원부 온도가 공랭식에 비해 상당히 높은 것을 알 수 있다.[19] 다만 고급형 일체형 수랭 쿨러 사용자의 경우 메인보드 역시 전원부를 커다란 방열판이 덮고 있는 고급형 메인보드를 사용하는 경우가 많기에 딱히 큰 장점은 아니다.(그림 참고) 다만 수랭 쿨러 유저가 약간의 추가부품 구성을 감수한다면, 워터블록이 차지하는 공간은 공랭보다 작으므로 남는 공간에 추가로 팬을 배치하여 해결할 수는 있다. 이 경우 팬을 추가 배치하기에는 자체 크기로 근처 공간을 다 막아버리는 상급 타워형 공랭 시스템이 더 불리하다는 의견도 있는 반면 타워형 공랭쿨러 대부분이 케이스 전면부 쪽의 공기를 흡기해 후면 배기팬 쪽으로 내보내는 형식이기에 쿨러 자체로 오히려 더 도움이 된다는 주장도 있다. 또한 램의 온도 저하를 위해 스팟쿨링을 할 때 보기에는 흉하지만 자바라로 별도의 팬을 고정시켜서 식히는 경우도 드물지 않게 보인다.

수랭 쿨링에 대한 흔한 오해가 공랭보다 조용하다 라는 것인데, 어떤 상황을 전제하느냐에 따라 맞을 수도 틀릴 수도 있다. 일반적으로 열전달 성능이 높을 수록 팬이 조용하게 돌아도 충분한 냉각 성능을 확보할 수 있으며, 따라서 냉각 성능 대비 소음으로 따지면 수랭이 공랭보다 조용하다. 그러나, 팬이 가장 느린 속력으로 돌거나 멈추어도 충분할 정도로 발열 해소가 되는 대기(Idle) 상태에서는, 수랭식 쿨러는 팬의 개수도 공랭과 같거나 많은데 상시 돌아가는 펌프의 소음[20]이 추가되기 때문에 공랭보다 시끄러울 수 있다.[21] 따라서 게임이나 작업 등 부하가 있는 작업을 할 때 팬이 왱왱 대는 것이 싫다면 수랭이 알맞은 선택이고, 부하가 걸리지 않는 작업을 주로 하며 극도로 조용한 환경을 원한다면 공랭이 알맞다.

정리하자면 반드시 효율 면에 있어 수랭>공랭 이 성립하는 것은 아니며, 대부분의 환경에서 굳이 정리하자면 다음과 같다.

• 수랭(기준): 대장급(3열), 중급~상급(2~3열), 일반 수랭(1~2열)
• 공랭(기준) :대장급(140mm 2팬 및 이상), 중급~상급(130/140mm 1팬 혹은 120mm 2팬), 일반(120mm 1팬 및 이하)
• 쿨러 제조사마다 다르지만 보통 대장급은 TDP 250W 이상, 중급~상급은 150~250W, 일반은 65~150W 정도의 TDP[22]
  열 설계 전력(Thermal Design Power)을 말하며 CPU 쿨러의 TDP란 쿨러가 소모하는 전력을 의미하는 것이 아닌 CPU 쿨러가 감당할 수 있는 CPU의 TDP 수준을 말한다. 그래서 인텔 3세대 아이비브릿지 i5 3570K의 경우 TDP가 77W이지만 2023년 초 기준 최신 CPU인 인텔 13세대 i5 13600k의 경우 TDP는 125W이지만 최대 터보 성능이 181W로 나와있기 때문에 터보 성능까지 고려하면 가급적이면 TDP 200W 이상을 권장한다. 참고로 인텔 13세대부터 TDP에서 PBP(프로세서 기반 성능)으로 명칭이 변경되었다.
  를 지원하는 경우가 많다.

극한의 성능을 추구한다면 냉각 성능이 우수한 수랭이 답이지만, 소음과 내구도, 안정성 면에서는 공랭이 수랭보다 위인 것을 감안하여 본인의 컴퓨터 사용 유형 및 교체 주기에 맞춰 적절한 타협점을 찾는 것이 좋다.

일반적으로 수랭을 찾는 이유에는 대장급 공랭 쿨러를 장착하는 과정에서 발생하는 호환성 문제[23]를 겪지 않으면서 높은 냉각 성능을 낼 수 있는 것과 더불어서 워터블럭의 디자인이 깔끔하고 라디에이터의 위치를 조정 가능하다는 점 때문에 미관적인 이유로 구입하는 경우가 많다.

3.1. 누수 및 제조사별 쿨러 수명 이슈[편집]

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수랭 쿨러는 2~3년 정도 사용되었을 때 펌프 노후화나 고장으로 인해 성능 저하[24] 문제가 거의 필연적으로 일어나며, 심각한 경우 냉각수가 흘러나와 부품 침수 문제를 일으키는 치명적인 단점이 있다.

특히 침수 문제의 경우 설치 시에 호스에 무리가 갈 정도로 휘게 장착을 한채로 오랫동안 사용할 때 발생하는 경우가 많다. 그 밖에 호스 재질에 따라 열에 약한 재질의 경우 지속적으로 고열이 가해지면 빠르게 손상되버리는 경우가 있다. 일반적으로 시중에 2년 수준의 짧은 누수 보증을 갖는 저가 제품들이 이런 재질로 된 경우가 많으므로 주의하자.

일반적으로는 제조사에서 약 2~5년 정도의 누수 보증을 해주며 누수에 의해 고장난 부품을 보상해 주는 누수보상 역시 제공된다.[25] 반대로 말하자면 보증기간이 지나면 외줄타기를 하는 것 같은 불안감에 시달려야 할 수도 있다는 말. 다만 하루 대부분을 풀로드 장시간 오버클럭해 부품을 혹사시키지 않는 이상은 보통 5년은 무리없이 기능한다고 하며, 때문에 안정성에 대한 이슈가 줄어든 요즘에는 보증기간을 기존 3년에서 5년 혹은 그 이상으로 늘리는 제조사도 종종 보인다.

제조사에서도 구매자들의 컴퓨터를 자기네 돈 들여 사주고 싶은게 아닌 것이 당연할테니 나름 안심할 정도로 낮은 불량률이 나와야 제품을 내놓는 것이 당연하기에 최근 이러한 냉각수 누수 문제는 과거에 비해 현저하게 줄어들어 거의 찾아보기 힘들다. 3년 동안이나 멀쩡했던 제품이 그 이상 사용했다고 냉각수가 새는 문제가 발생하는 경우도 거의 보고된 바가 없다. 대부분 수랭쿨러 사용자들의 교체 이유는 내구성 저하가 아닌 펌프의 노후화로 인한 성능 저하로 보는 것이 타당하다.

대부분의 제품들이 2~5년 정도 누수 보증과 무상보증을 해주긴 하지만 어쨋든 고장이 나면 직접 쿨러를 뜯어서 제조사로 보내야 한다. 이는 업체에다 조립을 맡겼던 경우에도 마찬가지다. 업체에서 조립을 맡겼거나 하면 1년까지는 보통 무상으로 A/S를 해주지만 이후로는 따로 점검비를 받는 경우가 많기 때문이다[26]. 따라서 대부분의 경우에는 본인이 직접 수리를 맡겨야 하며 이는 잦은 재조립을 해야된다는 의미가 된다. 심하게는 제조사 성능 및 구성에 따라 1년도 못쓰고 불량이 나오는것은 검색을해보면 흔히 있는 일이다.

만약 수랭식쿨러를 가지고 있다면 기본쿨러나 아니면 저렴한 공랭식 쿨러는 비상용으로 가지고 있는 것이 좋다.

3.2. 설치 방향[편집]

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수랭 쿨러 중 냉매 보관통이 없는 제품(특히 대부분의 일체형 수랭)의 경우 내부에 잔존하는 공기 방울로 인해 설치 위치에 따른 성능저하 및 소음 문제가 발생한다. 따라서, 수랭 쿨러 설치시에는 성능 극대화와 펌프 수명 보존을 위해 올바른 방향으로 설치하는 것이 중요하다.링크

이 문제를 발생시키는 원인은 바로 수랭 쿨러 안에 잔존하는 공기 방울이다. 펌프 안으로 공기가 유입될 경우 소음 문제[27]를 야기할 수 있으며, 냉매의 흐름을 방해하여 냉각 성능을 저하시킨다. 또한, 액체 전용으로 설계된 펌프에 공기가 유입되는 것은 장기적으로 펌프 손상을 일으킬 수 있다.

중요한 것은 라디에이터에서 공기가 빠져나오지 못하도록 가두는 것이다. 가장 이상적인 방법은 케이스 상단에 라디에이터를 장착하여 라디에이터 전체가 펌프보다 높게 설치되도록 하는 것이며, 효과도 가장 좋다. 전면 설치시에는 라디에이터에 연결되는 호스가 위쪽에 위치하면 공기가 계속해서 펌프로 흘러들어가게 되므로 호스가 장착된 부분이 아래로 가도록 장착을 하여야 한다.[28] 하단 장착의 경우 심각할 정도로 냉각능력을 떨어뜨릴 수 있으므로 피하는 것이 좋다. 옆으로 뉘어서 장착할 때는 라디에이터에 냉각수가 빠져나가는 호스가 들어오는 호스보다 아래쪽에 위치해야 한다.[29] 간혹 5.25인치 베이가 존재하면서 전면부에 라디에이터를 장착하는 케이스들이나 ITX용 소형 케이스 등에서 라디에이터 장착 부위가 펌프보다 낮은 위치에 설치되도록 설계된 케이스들이 있으며, 이런 경우에는 가능한 수랭 장착을 피하는 것이 좋다.

3.3. 제조사[편집]

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  자세한 내용은 일체형 수랭 문서를 참고하십시오.

4. 쿨링팬[편집]

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쿨링팬은 모터에 의해 구동되는 날개를 회전시켜 공기의 유동을 일으키는 구조로서 공랭식이나 수랭식 양측에 모두 사용되며, 유속을 높여 가상적인 열전달 면적을 넓히는 기능을 한다. 아무리 열용량이 높은 쿨링 시스템이라 하더라도 쿨링팬의 유무에 의해 성능은 극단적인 차이를 나타낸다. 대표적으로 노팬 쿨링 시스템은 방열 면적이 어지간한 대장급 공랭을 뺨칠 정도로 매우 크지만 실성능은 기본형 쿨러를 겨우 따라잡는 수준이다.

겉으로 보이는 부품 중 하나이기 때문에 미관적인 요소가 많이 부여되어 케이스 튜닝을 할때 필수적인 부품이 되며, RGB 튜닝이 가장 활발한 부품 중 하나이기도 하다.

블레이드 형상은 쿨링팬의 성능과 정숙성을 결정한다. 일반적으로 쿨링팬의 블레이드가 많고 면적이 좁을수록 풍량에 유리, 블레이드가 적고 넓을수록 풍압에 유리하다는 경향이 있기는 하지만 항상 들어맞지는 않는다. NF-A12X25와 같이 9개의 좁은 블레이드가 크게 휘어진 경우 소위 풍압팬 형태의 제품들을 능가하는 성능을 보이기도 한다. 즉, 쿨링팬의 블레이드 형상만 보고는 쿨링팬의 성능과 소음을 정확하게 가늠하기는 어렵다.

그럼에도 불구하고 간략하게 판단해볼 만한 요소들이 존재한다.

• 쿨링팬을 앞에서 봤을 때 블레이드의 휘어짐

• 프레임 형태

• 블레이드 끝단 - 프레임 내벽 사이 간격

• 무게

그런데 중소기업체의 저가 제품이 난립하는 시장 특성상 시중에 나오는 대부분의 제품은 유체역학적인 고려를 하지 않고 그럭저럭 모양만 그럴싸하게 낸 제품이 많다. 따라서 메이저 제조사 중에서도 극히 일부만이 제대로 된 유체역학적 설계를 반영하므로 제대로 된 제품을 찾는다면 메이저 제품부터 찾는 게 좋다.

4.1. 쿨링팬 스펙시트 참고 시 주의사항[편집]

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쿨링팬의 주요 스펙은 최대 풍량, 최대 풍압, 최대 소음도로 주어진다.
풍량은 쿨링팬이 만들어내는 바람의 양으로, 시간 당 면적을 통과하는 공기의 부피이다. 단위는 CFM(Cubic Feet per Minute)을 쓴다. 풍압은 쿨링팬이 만든 바람이 장애물을 극복하는 능력과 관계가 있으며, 단위면적 당 공기가 미는 힘이다. 단위는 mmH2O(몇 mm 높이의 물기둥이 누르는 압력)를 사용한다. 소음도는 쿨링팬에서 발생하는 풍절음, 베어링 소음, 공명 진동음이 합쳐진 소음의 음압 레벨이다.

그런데 최대 풍량, 최대 풍압, 최대 소음도에는 일반인은 알기 어려운 함정이 있다.
최대 풍량은 완전히 열린 공간에서 쿨링팬을 단독 작동시켰을 때(즉 풍압이 0일 때)의 풍량을 제조사 각자의 기준과 테스트 환경에서 측정하여 기재한 것이다. 최대 풍압은 쿨링팬을 막힌 벽에 완전히 붙여 벽을 미도록 했을 때(즉 풍량이 0일 때)의 풍압을 기재한 것이다. 즉 최대 풍량과 최대 풍압은 실제로 쿨링팬을 히트싱크나 라디에이터에 장착한 후 작동시켰을 때의 풍량과 풍압을 보여주는데 무리가 있다. 아주 극단적인 경우에 대한 값을 기재해둔 것이기 때문이다. 0%의 저항(최대 풍량) 혹은 100%의 저항(최대 풍압)이 쿨링팬에 존재할 때 측정한 데이터가 실사용에서 의미있는 값이 될 수는 없다.
또한 최대 소음도의 경우 무향실에서 제조사 마음대로 지정한 거리를 두고 열린 공간에서 측정한다. 따라서 스펙시트에 기재된 소음도가 30dBA이하로 낮다고 하더라도, 실제로 PC에 적용하여 작동시켰을 때도 마찬가지로 소음이 낮을 것을 보장할 수 없다.

거기에 더해서, 풍량과 풍압은 서로 따로 노는 변수가 아니며, 서로 밀접하게 연관되는 값이다. 그리고 이는 풍압 - 풍량 그래프(P/Q Curve) 형태의 관계로 나타난다.




쿨링팬의 성능은 단순히 최대 풍량과 최대 풍압 두 값으로만 나타낼 수 있는 것이 아닌, 쿨링팬과 적용 환경에 따라 복잡한 관계로 나타난다. 위 그래프에서 NF-F12는 스펙시트 상 최대 풍압이 NF-A12X25보다 높다. 그리고 NF-S12A는 최대 풍량이 더 높다. 그러나 풍압 - 풍량 그래프를 보면 실사용 환경에서 NF-A12X25가 가장 좋은 성능을 나타낸다. NF-A12X25는 풍량 혹은 풍압 축 쪽 가장자리의 일부분에서만 두 쿨링팬에 밀린다. 그리고 우리는 이 풍압 - 풍량 곡선 가장자리에서의 차이만을 스펙 시트에서 확인해볼 수 있다. 스펙 시트만 봐서는 실제로 사용자에게 의미가 있는 데이터인 곡선의 중간 부분을 전혀 알 수 없게 되는 것이다.
따라서 쿨링팬 제조사에서 제공하는 스펙시트는 실사용과는 거리가 멀 뿐만 아니라, 측정 기준이 제조사마다 제각각이고 자세한 내용을 소비자에게 알려주지 않으므로 다른 제품과 비교하거나 제품의 특징을 예측하기 위해 참고하기 어렵다. Noctua처럼 풍압 - 풍량 곡선을 제공해주는 제조사도 거의 없다.

4.2. 성능 참고자료[편집]

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위 문단에서 설명한 이유로, 쿨링팬의 진짜 성능을 확인해보기 위해서는 동일한 조건에서 장애물에 장착되어 테스트된 벤치마크를 가장 먼저 참고해야 한다. 그리고 다행이도 쿨링팬 벤치마크 자료는 국내외에서 쉽게 찾을 수 있다.

• 퀘이사존

• 쿨앤조이

• HWCooling.net

• 개인 벤치마크

위 벤치마크 자료들은 쿨링팬의 소음 대비 풍량과 최대 풍량을 중점적으로 다루고 있다. 소음 대비 풍량이란, 똑같은 배경 소음 수준에서 비교군의 모든 쿨링팬이 동일한 소음도를 발생시키도록 RPM을 조정한 후, 이 때의 풍량을 측정한 것이다. 어떤 쿨링팬의 소음 대비 풍량이 높다는 것은 다른 제품에 비해 더 효율적인 소음/성능 특성을 갖는다는 것을 의미한다. 즉, 소음 대비 풍량이 높다면 동일한 소음도를 발생시킬 때의 풍량, 동일한 풍량을 낼 때의 소음에서 이점이 있다. 최대 풍량은 소음에 대한 고려없이 100%로 가동했을 때의 풍량을 측정한 것이다.

소음 대비 풍량은 저소음 케이스 팬을 선택할 때, 기존 CPU 쿨러의 기본 팬(수랭이든 공랭이든)과 성능은 비슷하면서 소음은 더 조용한 제품을 고를 때 확인하면 된다. 한편 최대 풍량은 더 높은 냉각 성능을 필요로 할 때 고려하게 된다. 비록 소음은 고려되지 않고 측정된 것이지만, 비슷한 최대 풍량을 보이는 제품 중에서 소음도가 더 낮은 것을 고르는 식으로 활용해도 좋다.

다만 소음 대비 풍량 데이터의 경우 실제 쿨링팬이 발생시킨 소음이 사람에게 어떻게 들리냐에 대해서는 완전한 반영이 어렵다. 사람마다 더 민감하게 느끼는 주파수 영역이 천차만별이기 때문이다. 따라서 CPU 쿨러에 장착된 쿨링팬의 소음이 어떤지는 실제 소음 녹음본을 들어보는 것도 방법이다.

4.3. 베어링[편집]

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모터 중심부에는 마찰을 최소화하기 위한 베어링이 장착되어 있으며, 베어링은 쿨링팬의 수명과 소음 특성을 결정한다.

• 슬리브: 가장 기본적인 형태의 베어링. 마찰계수가 낮은 회전축에 윤활유를 뿌려둔 간단한 구조로서 매우 저렴한 생산비와 별다른 기술적 고려 없이도 조용하다는 장점이 있으며, 따라서 보급형 팬에 적합한 특성이라 할 수 있다. 그렇지만 슬리브 베어링은 수명이 짧은 편이다. 윤활유를 다시 축으로 끌어오는 구조가 없기 때문에 오일 쏠림 현상에 의해 RPM이 높아질 수록 웅웅웅 거리는 맴돌이 소음이 발생하기도 하며, 단가를 고려해서 베어링 밀봉에 그다지 신경을 쓰지 않는 특성상 시간이 지나면서 윤활유가 없어지거나 먼지로 인해 오염되어 점점 사라지게 된다. 그 결과 마찰로 인해 베어링이 닳아 구동 소음과 진동이 점점 커지는 문제가 있다. 이를 보완하기 위해 대다수의 슬리브형 베어링에는 오일 보충용 구멍이 있으며 시끄러워지면 열어서 오일 보충하는 식으로 임시조치를 하곤 한다. 현재 PC용 쿨링팬들은 대부분 저가형 라인업이 라이플 방식으로 건너가면서 정말 싸구려 팬이 아닌 이상 순수한 슬리브 방식은 더 이상 보기 힘들어 졌다.

• Matsushita FDB(Fluid Dynamic Bearing): 슬리브 베어링을 보완하기 위해 나온 방식으로서, 구동축 마찰면이 빠르게 회전하며 윤활유막 위를 마치 글라이딩 하듯 떠다니는 상태[30]
  수상스키나 물수제비와 같이 표면장력에 의해 반발이 발생하는 원리를 사용한다
  를 만들어 베어링의 역할을 한다. 회전에 의해 윤활유막이 형성되기 위해 베어링 내경에 미세한 V자형 홈들이 파여져 있으며, 이러한 설계는 특허[31]
  파나소닉(구 마츠시타)에게 특허권이 있다.
  로서 보호받는다. 윤활유가 고루 퍼져서 베어링 역할을 하는 특성상 오일 쏠림 현상이 적어 진동이 적고 소음대비 높은 RPM을 구현할 수 있다. 일반적으로 FDB팬들은 플라스틱 쉘을 사용하여 베어링을 밀봉하는데 윤활유가 나갈 틈을 막은 구조 덕분에 고온에도 강하며 수명도 10만 시간 이상으로 매우 긴 편이다.

• 유사 FDB 유체 베어링: Matsushita FDB의 비싼 단가와 라이센스 비용으로 인해, 각 제조사는 대체 설계안을 채택한 베어링을 사용하게 되는데, 그 중 하나가 Matsushita FDB의 구조를 일부 가진 유체 베어링이다. 이들은 Matsushita FDB 특유의 베어링 내부 V자 홈을 가지고 있다. 물론 그 V자 홈은 원조와 완전히 동일하지는 않고 홈이 듬성듬성 배치되어 있거나 일부분에만 홈이 나있는 경우가 많다. 또 원조 FDB와 다르게 베어링 외곽이 밀폐되어 있지 않다. 따라서 이들은 슬리브 베어링에 V자 홈을 낸 것이라고 볼 수 있다. Matsushita FDB보다는 수명이 떨어지는 편이며, 간혹 베어링 오일 누출이 일어나기도 한다.

• 라이플 베어링: PC 쿨링팬에서 현재 가장 많이 볼 수 있는 유체 베어링의 한 종류로 슬리브 방식의 단점을 개선하기 위해 밀봉에 신경을 써서 윤활유와 외기 접촉을 최소화하고, 베어링의 외경에 마치 소총의 강선과 같은 홈을 파둬서 팬이 회전할 때 윤활유를 다시 회전축 중앙으로 모이도록 하여 수명을 증가시킨 방식이다. 사실 밀봉으로 인해 높아진 수명 외에는 거의 슬리브 베어링과 특성이 유사하다. 라이플 베어링 또한 위에서 설명한 유사 FDB 유체 베어링와 비슷하게, 높은 라이센스 비용을 요구하는 Matsushita FDB를 대체하기 위한 회피 설계에 해당하며, FDB에 비해서는 여러모로 저열한 성능과 소음을 나타낸다. 라이플 베어링에서 축(샤프트)과 접촉하는 내경의 구조는 슬리브 베어링과 다를 바가 없으며 유체베어링 특유의 윤활유막을 형성할 수 있는 구조를 전혀 갖추지 못했다. 시중에 FDB라고 광고하고 판매 중인 쿨링팬 대다수가 이 방식이거나 이 방식의 아종 혹은 회사별로 이름만 다른 베어링을 사용한다.[32]
  Hydro, Hydraulic, 롱 라이프 슬리브, EBR 등
  예를 들어 Arctic의 경우 표기는 FDB라고 해두었으나, Arctic에서 공개한 베어링 구조 사진을 보면 라이플 베어링이다.

• 볼 베어링: 가장 전통적인 방식으로 금속 구체로 만들어진 베어링을 사용하는 방식이다. 유체 베어링이 대중화되기 전까지 대부분의 쿨링팬은 이 방식으로 만들어졌다. 세부적으론 2볼 방식과 1볼 방식이 있다. 1볼 베어링은 중앙에 금속 볼이 있고 양쪽 끝에 위치한 슬리브 베어링으로 구성된 방식으로, 축 흔들림이 매우 심한 특성으로 인해 현재는 일부 저가형 제품에서만 찾아볼 수 있다. 반면 2볼 베어링의 경우 금속 볼이 양쪽에 2개가 있어서 축 흔들림이 덜하다. 볼 베어링의 장점은 수명이 길고 고회전시에도 안정적이라는 것이다. 따라서 산업용 팬이나 서버용 팬 등 정숙성을 고려하지 않아도 되고 내구성이 우선시되는 경우 대부분 이 방식을 채택한다. 또한 볼베어링은 고온에서도 수명이 안정적이기 때문에 그래픽카드용 쿨링팬은 대부분 2볼 베어링이다. 한편, 낮은 RPM에서는 지이이잉 혹은 잘잘잘, 슬슬슬 거리는 특유의 베어링 구동 소음이 발생할 수 있기 때문에 저소음 목적으로는 좋지 않으며 이로 인해 호불호가 갈린다. Prolimatech가 거의 대부분의 제품에 2볼 베어링을 사용하는 것으로 유명하다.

• 자기 베어링: 슬리브 계통 베어링을 기반으로 추가적으로 구동축을 자석을 이용해 띄워놓은 형태이다. 자기력은 보조 수단이며 이것만으로 베어링 역할을 하지는 않는다. 대부분의 유체 베어링이 일정 회전수 이상에서 발생하는 윤활유 막을 이용하는 방식이기에 낮은 회전수에서 작동 특성이 매우 나쁘나, 자기 베어링은 추가 자석을 이용한 자기력을 이용해 축을 중심에 정렬하기 때문에, 저회전 영역에서도 훨씬 나은 특성을 보여준다. 또한 고회전 영역에서도 구동축이 윤활유막 위에서 이리저리 떠다니며 진동하는 것이 자석으로 정렬되는 회전축에 의해 방지되기 때문에 매우 높은 회전수가 구현 가능하다. FDB + 마그네틱을 채택할 경우 생산 가격이 고가라는 특성만 제외하면 가장 이상적인 베어링 방식을 가진 팬이 될 것이다.

쿨링팬을 사용하면서 윤활유가 마르고 베어링이 닳아 소음이 커진다든지 하는 경우 자가보수를 시도해 볼 수 있다. 볼베어링의 경우 대부분 693ZZ 규격을 사용한다. 슬리브, 라이플 베어링을 채택하고 밀봉되지 않은 팬들은 후면부 스티커를 뜯어내면 오일주입구가 있다. 축이 밀봉된 경우 사출 등으로 뒷판 구멍이 없으므로 블레이드 자체를 프레임으로부터 분리해야하고, 이는 쿨링팬의 파손 위험을 증가시킨다. 따라서 이런 경우에는 쿨링팬 자체를 다른 것으로 교체하는 것이 깔끔하다.

5. 관련 문서[편집]

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• 일체형 수랭
• 커스텀 수랭