제이듀오 4C(JDUO 4C)와 함께하는 더위 탈출

벌써 초복이네요. 점점 더워지고 장마로 인한 열대야를 맞이해야 하는 날이 다가오고 있는데 제이듀오 4C(이하 JDUO 4C)를 이용하여 클러스터 컴퓨터를 구성 시 효과적인 냉각 장치가 필요할 것입니다.

라즈베리파이 4 모델 B가 출시된 지도 일 년이 넘었습니다.

라즈베리파이 4 모델 B는 기존의 버전 업과는 달리 폼 팩터의 변화와 성능 개선에 심혈을 기울인 흔적을 보여주었습니다.

CPU와 GPU 등의 변화도 주목할 만하지만 가장 큰 변화는 램 용량(1GB / 2GB / 4GB / 8GB)의 선택의 폭이 넓어졌고 마이크로 HDMI 단자를 2개를 탑재하여 듀얼 모니터를 지원하게 되었다는 것입니다.

이러한 성능 향상은 반길만하지만 결국 발열이라는 골칫거리를 안겨주었습니다.

본인은 현재 당사의 JDUO 4CM 케이스에 라즈베리파이 3 모델 B+ 4장을 조합하여 4노드 클러스터 컴퓨터를 운용하고 있습니다.

라즈베리파이 3 모델 B+ CPU에는 방열판도 없이 어떠한 방열 장치를 부착하지 않고 운용하고 있는데도 생각보다 발열이 많지 않아서 놀라울 따름이었습니다.

하지만 라즈베리파이 4 모델 B(램용량 4GB)는 같은 구성으로 CPU에 방열판을 부착했어도 70도가 넘었습니다.

아마 시중에서 구매한 방열판의 크기가 작아서 그런 것일 수도 있고요.

부하 시 쓰로틀링이 걸린 듯 성능 저하가 발생하기도 하여 클러스터 컴퓨터 운용이 쉽지 않았습니다.

이제 여름 한복판으로 뛰어들어가야 하는 시기가 도래하다 보니 효과적인 쿨링을 통해 라즈베리파이 4 모델 B의 더위를 탈출시켜야 할 것 같습니다.

케이스는 준테크사의 클러스터 케이스인 JUDO 4C를 사용하였고 클러스터 구성은 5노드입니다.

방열판

먼저, 기존에 사용하던 방열판 보다  크기가 큰 것을 라즈베리파이 4 모델 B의 CPU에 부착해 보았습니다.

사용한 방열판 크기는 23mm(가로) x 23mm(세로) x 10mm(높이)이고 재질은 알루미늄  합금입니다.

물론 더 큰 방열판을 부착해야겠지만 클러스터 컴퓨터 구성을 위해 케이스를 적층하는데 문제가 없는 것으로 한정했습니다.

라즈베리파이 4 모델 B의 CPU와 방열판 사이를 서멀 패드로 밀착을 하기 때문에 서멀 그리스보다 열전도율이 떨어지다 보니 클러스터 구성으로 부하 시 라즈베리파이 4 모델 B의 CPU 온도가 66도까지 치솟았습니다.

이제 라즈베리파이도 방열판으로는 쿨링을 만족할 수 없는 상황을 맞이한 것 같아 씁쓸하지만 성능은 향상되어야 하기 때문에 어쩔 수 없다고 봐야겠지요.

JDUO 4C 용 쿨링 팬 Hat

다음으로는 쿨링 팬을 장착해 보았습니다.

여기서 중점적으로 생각한 것이 가성비와 쿨링에 가장 효과적이어야 한다는 것입니다.

사용한 쿨링 팬의 크기는 30mm(가로) x 30mm(세로) x 7mm(높이)이고 시중 구매품인 쿨링 팬 HAT은 클러스터 구성을 위해 JDUO 4C를 적층하면 케이스  바닥과 쿨링 팬의 상부 및 GPIO 단자 간에 간섭이 발생하여 부득이하게 자체 제작한 쿨링 팬 HAT 을 적용하였습니다.

문제는 JDUO 4C 케이스에 라즈베리파이 4 모델 B를 수용하고 나면 CPU와 쿨링 팬의 거리가 가까워서 CPU에 방열판을 부착할 수 없었습니다.

또 하나는 쿨링 팬의 크기가 작다 보니 풍량에 비해 소음이 크다는 것이었습니다.

더군다나 클러스터 구성으로 쿨링 팬이 5개가 가동되니까 어휴 좀 시끄럽더라고요.

앞서 언급한 문제점이 쿨링 팬의 선택을 주저하게 하지만 클러스터 구성으로 라즈베리파이 4 모델 B의 CPU에 방열판도 부착하지 않은 상태에서 부하 시 CPU 온도는 46도를 넘지 않았습니다.

정말 만족스러운 쿨링 효과였고 CPU에 방열판까지 부착하면 더 좋은 쿨링 성능을 보여줄 거라 생각합니다.

쿨링 팬 HAT 보다 더 좋은 쿨링 성능과 저소음을 즐기고자 한다면 아이스 타워 쿨러를 장착해보는 것도 방법이겠으나 크기가 커서 클러스터 구성은 어렵고 가격이 3만 원 정도여서 쿨링 팬 HAT보다는 가성비가 좋지 못합니다.

하나를 더 추가하자면 PoE HAT을 장착하는 것입니다.

PoE HAT에는 쿨링 팬이 포함되어 있기 때문에 라즈베리파이 4 모델 B의 CPU 쿨링에 도움이 되고 안정적으로 전원을 공급할 수 있는 장점이 있습니다.

하지만 PoE HAT 가격이 3만 원 정도임을 감안하면 특히 4노드로 클러스터를 구성한다고 해도 12만 원 정도 비용이 추가되기 때문에 가성비가 좋다고 말씀드리기는 어려울 것 같습니다.

라즈베리파이 4 모델 B와 같은 단일보드컴퓨터의 쿨링에 지나친 비용을 지불하는 것은 배보다 배꼽이 크고 무소음을 포기해야 하는 어려움이 있습니다.

하지만 무더운 여름을 견디기 위해서는 당연한 것이겠지만 무소음을 어느 정도 희생하더라도 쿨링 팬을 장착하는 것이 가장 효과적인 방법일 것 같습니다.