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1. 개요
가성비(성능/가격 비)와 발생 배경이 비슷한 단어로, 컴퓨터, 스마트폰 등의 전자기기에서의 성능/소비전력 비를 나타내는 단어이다. 일종의 유지비라고 할 수 있다.대기업, 데이터 센터 및 국가 단위 컴퓨터 사용자들은 슈퍼컴퓨터와 서버 사용 때문에 전성비에 민감하다. 슈퍼컴퓨터나 기업용 서버는 높은 전력 소모로 인한 발열이 무지막지하게 심해서 이를 식혀주기 위한 전용 쿨링 시스템이 24시간 돌아가야 한다. 쿨러에 이상이 생기면 곧바로 기기와 데이터가 타 버린다. 이 때문에 전기요금이 엄청나다. 과거 기상청이 보유했던 슈퍼컴퓨터는 월 3억의 전기료를 납부했다. 이러한 이유로 어느 정도 자연적으로 냉각이 되는 혹한지에 서버를 설치한 회사도 있을 정도다.
휴대용 기기에서의 높은 전성비는 긴 배터리 사용시간 및 낮은 발열량과 직결되어 있다. 제품을 구매하는 과정에서 필수적으로 고려해야 할 요소 중 하나이다.
스마트폰이 널리 보급된 이후, 일반 사용자에게도 전성비의 중요성이 많이 알려지게 되었다. 성능이 좋다고 하더라도 높은 전력소모로 인해 완충 상태에서 1시간도 못 버티고 배터리가 방전되면 전화기로서의 본 임무를 완수할 수 없다. 고로 스마트폰 제조사들은 높은 성능과 더불어서 긴 배터리 사용시간을 위한 설계에 큰 노력을 기울인다.
가정에서 NAS나[1] 베어본 서버[2]를 돌릴 때 일반 데스크톱을 쓰지 않는 것도 같은 이유이다. 일반 데스크톱을 쓸 경우 발열 및 쿨링으로 인한 전기료를 버틸 수가 없기 때문.
2017년부터는 채굴기도 이에 가세했다. 가상화폐의 채굴 원가는 곧 전기요금이다. 가능한 한 전기를 적게 쓰면서 좋은 성능을 내야 돈을 벌 수 있는 것이다.
결론적으로, 제품을 선택할 때에 전성비가 중요한 고려 요소가 되는 경우는 슈퍼컴퓨터처럼, 매우 큰 전력을 소모하거나, 서버처럼 24시간 작동해야 할 경우, 스마트폰 및 노트북과 같은 배터리를 사용하는 모바일 기기의 경우, 그리고 상습적인 누진구간을 초과한 전력 사용으로 높은 전기료가 부담스러울 때이다. 누진 구간 이내의 전력을 사용하는 일반 사용자가 전성비 때문에 더 비싼 최신 제품을 선택한다면 그것은 또 다른 낭비가 될 수 있으므로 유의하여야 한다.
그리고 전성비가 나쁜 제품은 당연히 발열도 더 잘되는데, 발열이 심하면 쿨링에 더 많이 신경을 써야 하고, 그렇지 않으면 스로틀링으로 인한 성능 저하를 감수해야 한다. 심한 발열이 있는 그래픽카드는 냉납을 일으켜 수명이 짧다. 그러므로 일반인들도 전성비가 너무 안좋은 제품은 피하는게 좋다.
단, 전성비가 최대 성능까지 입증하지 않는다. 아무리 전성비가 좋아도 실제 성능이 낮을 수 있기 때문이다. 즉, 전성비가 무조건 좋다는 얘기는 아니다. 또한 전성비가 크게 개선되어도 전력 소모량이 매우 높은 RTX 40 시리즈라는 예시가 엄연히 있는 만큼 어느정도 고려해야 할 부분들이 많다. 특히 전기값을 고려하지 않고 무조건 높은 성능을 추구하는 게이머나 전문가라면 높은 전력 소모량을 크게 고려할 이유가 없다.[4]
2. 기기별 사례
2.1. CPU
클럭 상승을 통해서 이루어 왔던 전통적인 컴퓨터 CPU의 성능 개선 방법은, 펜티엄 4 프레스캇 시기에 이르러 심각할 정도의 전력 소모 증가 및 높은 발열을 동반하였다. 프레스캇의 높은 전력 소모 및 높은 발열에 지친 컴퓨터 사용자들과 CPU 업계는 이전까지 추구해왔던 무조건적인 고성능의 CPU가 아닌 높은 전력 효율을 가진 CPU를 추구하게 되었다.2007년 전후에 나온 CPU는 전원 관리 기능(EIST, 쿨앤콰이어트 등) 때문에 수시로 클럭이 변동된다. 물론 전력절감을 위해 줄이는 것이지, 작업때문에 바쁠 시 최대 정적 클럭이 본래 성능이 된다는 건 똑같다. CPU-Z 등을 켜 놓고 평상시와 최다 작업시의 클럭을 비교해 보면 큰 차이가 있음을 알 수 있다.
대개 CPU의 공정이 미세화 될수록 전성비가 증가하는 경향이 있다.
비대칭 멀티코어 프로세서 설계 지침인 ARM big.LITTLE 솔루션이 나온 이유도 스마트폰의 고성능화에 따른 고전력 소모, 전성비 저하에 대응하기 위함이다. 이 측면에서 최악을 보여준 것이 스냅드래곤 810이다.
노트북 및 윈도우 태블릿의 경우, 2013년 2월 출시된 서피스 프로 1와 2015년 10월 출시된 서피스 프로 4를 비교해 보자. 서피스 프로 1에서 사용된 인텔 3세대 i5 3317U CPU는 TDP가 17W인데, 서피스 프로 4 중급형 모델에서 사용된 인텔 6세대 i5 6300U는 TDP가 15W이며[5], 수행 작업에 따라 3317U 대비 최대 1.5배의 성능을 발휘한다. 해당 CPU들의 공정은 22nm와 14nm. 2코어 4스레드 구성은 같지만, 동작 클럭도 6300U 쪽이 훨씬 높게 가져간다. (기본 1.7GHz / 최대 2.6GHz, 기본 2.4GHz / 최대 3.0GHz)
2.2. 그래픽카드
성능 향상의 한계점이 가까워지며 성능 향상이 더뎌지는 시점에 이른 지금은 전성비=성능으로 이어지는 중요 요소가 되었다. 현실적인 문제로 인하여 그래픽카드의 전력소모 한계점은 보조전원과 쿨링시스템의 결합으로 수랭 시스템이 아니라면 250~300W 사이에서 머무르게 되는데 전성비가 나쁘다면 더 이상 고성능을 내기 어렵기 때문. 2017년 출시된 AMD의 베가 시리즈가 이 부분의 단적인 예. 경쟁사 대비 1년 3개월 가량 늦게 출시되고도 경쟁사는커녕 자사 전 세대보다도 개선된 것 없는 전성비로 성능 경쟁에서 참패했다. Vega 64의 경우 피크 375W라는 충격적인 전력 소모를 보여주면서도 끽해야 200W 언저리에서 노는 GTX 1080과 엎치락 뒤치락 소폭 열세인 성능에 TDP 275W인 GTX 1080 Ti와는 아예 한 체급 이상 성능 열세.그런데 GeForce 30 시리즈 들어 전성비 개선 만으로 고성능 제품을 출시하는 것이 어려워진 것인지, 어마어마한 전력을 소모하는 그래픽카드가 연달아 발매되었다.[6] 3080의 경우 레퍼런스 기반 모델들이 최대 320W라는 엄청난 전력 소모를 보여주며, 비레퍼런스 기판 모델의 경우 최대 370W의 전력을 소모하는 제품까지 출시되었다. 따로 전력 제한을 해제할 경우 450W 이상 소모하는 경우도 존재한다.[7] 3080이 이러한데 최상위 라인업인 3090이 어떠할지는...
GeForce 40에선 전성비가 눈에 띄게 개선되었다. RTX 4070 Ti ~ 4090은 기존 시리즈와 비슷한 전력 소모량을 보이면서 성능은 훨씬 더 개선됨에 따라 전성비가 크게 좋아졌다. 그러나 전력 소모량이 유의미하게 줄지는 않았고, RTX 4090 기준으로 최대 700W에 가까운 전력 소모량을 보여줌에 따라 여전히 심각한 수준이다.# RTX 4070 이하는 성능 발전이 거의 없어 욕을 먹었지만(...) 전력 소모량이 크게 줄어들어 온도 관리가 용이하다.
2.3. Apple Silicon
특이하게도 Apple은 타 컴퓨터 회사들과는 달리, 2020년부터 전성비에 크게 집중하는 모습을 보이고 있다. 일반적인 컴퓨터 트랜드와는 완전히 반대의 행보를 걷고 있는데 덕분에 CPU와 GPU 둘다 엄청 낮은 전력 소모량을 보여주고 있다. 거기에다가 SoC, 통합 메모리 및 기타등등을 통해 전력 소모량을 최대한 낮춘 구조를 가지고 있다. 12900HK + RTX 3080m에 비교되는 M1 Max는 각각 30W, 60W가 최대 전력소모량이다. M1 Ultra는 60W, 120W. 2022년 기준으로 Apple Silicon의 전성비는 가히 압도적이라 할 수 있을 정도로 독보적이지만 반대로 GPU의 최대 성능은 나쁜 편이다. 즉, 전성비를 위해 성능을 희생했다고 볼 수 있다. 물론 여기에서 고려해야 할 변수라면 Mac이 주로 2D 기반에 특화되어 있는 회사이기 때문에 어쩔 수 없는 결과이긴 하다. 3D 분야와 게임쪽은 애초에 NVIDIA가 오랫동안 독점하고 있거니와 CUDA에 최적화되어 있기 때문에 성능차이가 클수밖에 없다.[8] 반대로 Mac이 주로 쓰이는 영상, 사진, 일러, 디자인, 기타등등 죄다 2D 기반인걸 알 수 있다. 그래도 Apple Silicon의 그래픽카드 성능이 낮은건 변함없는 사실이다. 애초에 오버클럭은 물론 전력제한을 매우 빡세게 걸어놓았기에 변명할 가치도 없다. 그래도 영상쪽 만큼은 확실히 체급을 무시한 성능을 보여주긴 하다. 애초에 대다수 일반 유저들은 전성비보다 성능을 훨씬 더 중요시하며 여러 커뮤니티에서도 결코 Apple급 전성비를 원하지 않는다.#,#[9]대신 전성비가 매우 좋아서 배터리 성능을 대폭 개선시켰으며 배터리만 사용해도 성능을 100%를 낼 수 있다는 장점이 있다. PC 노트북들은 성능이 높을수록 전성비가 매우 떨어져서 크고 무거운 충전기를 꽂아놓고 사용하는게 아니라면 성능이 괴멸적으로 떨어진다.[10] 또한 전력소모량이 매우 낮으니 당연히 발열도 굉장히 낮다.
2.4. 전기자동차 · 개인형 이동장치
이쪽은 이동수단인 만큼 전력 대비 이동 거리가 기준이 되며, '전비'라고 불리는 경우가 많다. 즉 내연기관 자동차의 연비와 동일한 의미를 가진다.3. 에너지 및 환경 문제 대두
2022년 이후로 전세계적으로 에너지 대란이 일어남에 따라 EU와 미국이 일부 전자기기에 대한 전력 제한법을 제시하면서 일반 사용자들도 크게 체감할만한 상황이 되었다. 당장 에너지 문제로 물가가 급상승한 탓이 가장 크다. 무엇보다도 지구온난화를 대비하기 위해 전세계가 힘을 합쳐도 부족한 마당에 2022년 러시아의 우크라이나 침공으로 인해 에너지 문제가 더 가속화하고 있으며 협력은 커녕 일부 국가들이 대치중이다.[11] 특히 러시아산 에너지를 제재한 탓에 유럽 쪽 에너지 문제가 대폭 심각해졌다.컴퓨터 분야의 경우, 애초에 처음부터 극단적으로 전성비를 신경쓴 컴퓨터 회사는 Apple밖에 없는터라 x86 및 AMD64 기반의 컴퓨터들이 큰 타격을 입을 가능성이 높아졌다.[12] 하지만 해당 문제가 굉장히 민감한게 현재 컴퓨터 트랜드는 전력 소모량을 크게 올려야 성능을 올릴 수 있다는 점으로 인해 해결하기 매우 어렵다는 점. 또한 전성비도 기본적인 성능이 뒷받침되어야 하지 그렇지 않다면 그저 성능이 낮은것에 불과하다. 지극히 당연하지만 사람들은 성능을 더 중요시하기에 전력소모량은 부차적인 부분에 불과하다.
하지만 이미 EU는 2023년부터 TV의 전력 소모량을 크게 제한하면서 OLED TV에 직격탄을 날리기 시작했다.#[13] 아예 미국의 경우, 하이엔드 데스크탑을 제한하는 법안까지 나왔으며 일부 주에서 이미 시행하고 있다.# 참고로 하이엔드 데스크탑의 기준은 전체 전력 소모량이 600W 이상일때이다.# 여기에 게이밍 노트북도 제재대상에 포함된다.[14] 물론 여러 반발들로 인해 캘리포니아 주에서 아이들시 전력소모량 기준으로 완화하였지만 애초에 컴퓨터보다 훨씬 더 낮은 전력소모량을 가진 TV만 해도 본격적으로 제한을 걸었기에 컴퓨터도 조만간 전성비가 굉장히 중요해질 가능성이 높다. 언제까지 전력 소모량을 높히면서 성능을 올릴 수 없기 때문이다. 멀리가볼 필요도 없이 한국도 전력 소모량이 높은 컴퓨터에 에너지소비효율성 등급이 생기고 소비전력 관리대상에 포함될 예정이다.#
결국 2022년 기준으로 환경 및 에너지 문제가 직접적으로 체감될 정도로 심각해지고 있기에 앞으로 전성비가 매우 중요해질 가능성이 높다. 위에 서술된 CPU와 GPU 둘다 수년간 세대를 거치면서 전체적인 전력소모량은 높아졌으면 높아졌지, 결코 떨어진적이 없거니와 특히 전성비에 매우 민감한 노트북이 큰 피해를 입고 있기에 법안들이 통과되면 전력을 크게 제한할 가능성도 적지 않다. 허나 성능을 중요시하는 유저들이 많은 만큼 과연 해당 법안들을 환영할지 의문이다. 특히 전력 소모가 압도적으로 높은 서버 및 슈퍼컴퓨터 분야는 애초에 고려되지 않는다는 모순이 있다. 탄소 중립을 지키기엔 성능이 더 중요시 된다면 전력을 많이 소모할 수밖에 없는 처지다.
한편 인류는 여전히 에너지 문제 및 부족에 허덕이고 있으며 아예 전기는 저장 및 보관 자체가 안된다. 현재 사용되고 있는 에너지 모두 문제점들을 가지고 있으며 사실상 핵융합 발전이 상용화되지 않는 이상 전력 소모량을 높히는 행위보다 전성비를 개선하는 행위가 더 중요할 수밖에 없다. 또한 배터리 기술이 150년 이상 거의 정체된 수준으로 개발 속도가 매우 느리거니와 크게 바뀐게 없어서 설사 핵융합 기술이 등장한들 노트북같은 휴대용 기기들은 여전히 전성비에 민감할 수밖에 없다. 고로 전성비 문제가 완전히 해결되려면 (친환경적이고 효율이 높은 차세대 에너지 기술) + (배터리 성능 대폭 강화)라는 전제가 받쳐줘야 한다. 하지만 둘다 상용화엔 거리가 매우 멀기에 현재로선 전력 제한 혹은 전성비 개선이 더 중요할 수밖에 없다. 둘다 현실화한다는 건 4차 산업 혁명을 뜻하기에 당분간 해결할 수 없다.
4. 기타
- 에어컨이나 냉장고 같이 히트펌프를 사용하는 기기들에는 전성비와 비슷한 개념으로 COP라는 것을 쓴다. COP=냉난방능력/전력이므로 전성비의 정의와도 완전히 일치한다. IPLV라는 것도 있는데 이것은 최근 대중화된 인버터 에어컨 같이 출력 조정이 가능한 냉난방 기기의 경우 출력에 따라 COP가 달라지기 때문에 최대 출력 기준으로 측정된 COP를 실생활에서 사용하기는 좋지 않아 출력 비율에 따른 COP의 평균을 나타낸 값인 IPLV를 사용하는 것이다.
[1] ARM을 사용[2] 인텔 아톰 시리즈 및 인텔 셀러론 시리즈 사용[3] 10평 미만의 방 하나를 데우는 히터가 보통 낮은건 800와트, 높으면 2000와트 언저리를 쓰는데. 풀로드 작업 시 600~700W정도를 먹는 컴퓨터를 쓰면 일반적인 4~6평짜리 방 안에 난방을 킨 듯한 효과를 누릴 수 있다. 풀로드 1000와트 급이면 8평짜리 원룸도 데울 수 있다(...)[4] 물론 하이엔드 제품내에서도 전성비는 여전히 중요하지만 최대 성능이 더 중요시될 뿐이다.[5] TDP 문서에서 서술되어 있듯, TDP 수치 자체가 실 전력 소모량과 직결되지는 않는다. 본문에서 비교하는 두 CPU의 경우에도 실제 전력 소모 차이는 2W보다 더 크다.[6] 전성비를 희생해서 성능 향상의 폭이 커졌다. (메인스트림급인 RTX 3060 Ti가 전 세대 하이엔드급인 2080 Super와 성능이 비슷하다.)[7] 피크 전력이 아니라 최대 전력이라는 것에 유의해야 한다. 피크 전력은 모델에 따라 600W에 육박하거나 700W를 넘기는 경악할만한 수치가 나오는 경우도 있다.[8] 당장 3D 그래픽 소프트웨어 모두 CUDA가 없으면 성능이 괴멸적이거나 아예 돌아가지도 않는다! NVIDIA의 외장 그래픽카드 점유율만 해도 무려 80~90%대일 정도로 막강한 회사다.[9] Intel에서 고전력 그래픽카드를 내놓지 않는다는 기사에 대한 반응들이다.[10] 전체 전력소모량이 100W 이상으로 넘어가면 배터리가 성능을 유지할 수 없기 때문이다. 그리고 여러가지 제한 때문에 배터리를 100Wh 이상 늘릴수가 없다.[11] 러시아는 아예 우크라이나의 에너지 인프라 대부분을 박살내버려서 악영향을 끼치고 있으며 원자력 발전소에 대놓고 공격하는 등 미친 짓들을 저지르고 있다.[12] 물론 개개인보단 대규모 서버나 슈퍼컴퓨터가 사용하는 전력 소모량이 더 높긴하다. 그래도 대부분이 AMD64 기반인건 여전하다.[13] 일반적인 인식과는 달리, OLED는 전력 소모량이 굉장히 높다. 특히 대형 스크린일수록 전력 소모량이 LCD/LED 기반보다 배로 늘어나기 때문이다. 거기에다가 대형 스크린이라면 제대로 사용화조차 안된 Micro LED라는 대체제가 엄연히 존재한다.[14] 전체 전력 소모량이 150W 이상일때.