[테크노아] - Digital Community Techno@

지난 4월 2일 인텔은 2.4GHz로 동작하는 펜티엄4를 출시했다. 200MHz나 클럭이 올라갔고 나름대로 생산에 변화가 있다고 하지만 일반 유저들에겐 100만원에 근접하는 신제품에 대한 호기심이상의 감정이 나질 않을 듯 싶다. 결국 펜티엄4 2.4GHz 출시는 '프로세서 가격인하 요인'이라는 점을 제외하면 일반 유저들에겐 '그림의 떡'이자 'TV속의 장나라'이상이 되긴 힘든 듯하다.^^

필자 모니터 위에서 굴러다니는 펜티엄4 2.4GHz!
너무 혼자 평온해 보이는 게 괜시리 얄밉다~ 오버클럭 해줘야지~ -_-;

다만 이런 감흥 없는 일을 보고 신난 몇몇 사람들이 있는데 바로 '오버클럭 매니아'들이다. 익히 알려진 바와 같이 0.13㎛공정을 사용한 노스우드(Northwood) 코어의 펜티엄4는 오버클러커들의 기호에 맞는 제품이었기 때문이다.
최하위 제품이라 할 수 있는 1.6A GHz의 경우 오버클럭 폭이 상당히 큰편이어서 일반 유저들의 오버클럭하기에 위험성이 낮은 제품이며, 기존 최고의 클럭주파수를 보였던 펜티엄 4 2.2GHz같은 경우 액화질소의 도움(?)으로 3GHz 후반까지 오버클럭이 가능한 모습을 보여줬다.

그렇다면 굳이 오버클러커가 아니더라도 다음과 같은 상상을 했을 것이다. 기존에 3GHz 후반까지 오버클럭되었던 이 펜티엄4 2.2GHz보다 한단계 상위 제품(2.4GHz)이라면 3GHz를 넘어 4GHz로 오버클럭이 가능치 않을까?

이 질문에 대한 답변은 생각보다 빠르게 알 수 있었다. 이유는 펜티엄4 2.4GHz가 정식발표 날짜보다 빠르게 출시되었기 때문인데 이를 구입한 한 오버클러커가 친절(?)하게도 확인을 해줬기 때문이다.^^ 한번 아래와 같은 오버클럭이 가능할지 알아보자.

4GHz로 오버클럭된 펜티엄4 2.4GHz. (관련 뉴스)
냉각솔류션으로 액화질소를 사용했다.

앞으로 쓰여질 글까지 합하여 총 2편 이상으로 나누어지며 그 기준은 오버클럭 결과에 따라 다르다고 할 수 있겠다. 아무튼 4GHz로 오버클럭에 도전하는 첫 발걸음이 될 '4GHz로 오버클럭~ 風편'을 시작해보자.

호기심 해결:

극한냉각에 액화질소(LN2:Liquid N₂)를
사용하는 이유는?

최근 들어 극오버클럭 매니아들은 극한냉각을 위해 기존의 '팰티어소자', '수냉시스템'수준을 뛰어넘어 '액화질소'를 사용하기 시작했다. 이 '액화질소'는 무엇인지 알아보자.

액화질소는 흔히 LN2(Liquid N₂)라고 부르는 물질로써, 질소(Nitrogen)를 액체상태로 만들어놓은것을 말한다. 액화질소의 온도는 -196℃ 이하이기 때문에 생물체의 순간냉동 및 극저온이 필요한 용도 등에 사용되곤 한다. 그런데, 이러한 극저온을 얻을 수 있는 많은 물질이 있는데도 불구하고 유독 액화질소가 가장 널리 사용된다. 액상의 기체라면 모두 -100~-200℃의 온도를 가지는데, 유독 액화질소만이 사용되고 있는 것은 '가장 만만하기' 때문이다. 이 글에서는 액화질소가 왜 '가장 만만한' 물질인가를 설명한다.

1. 쉽게 구할 수 있는 기체 중에서 비등점이 비교적 낮다.

대기중에 가장 많이 포함되어 있는 물질이 바로 질소와 산소이다. 질소는 대기의 약 80%를, 그리고 산소가 약 20%를 차지하고 있다. 물론 물질의 비율로 따지면 산소가 지구상에 가장 많이 '포함되어' 있는 물질이긴 하지만, 분자상태로 존재하는 기체 중에서 가장 많은것은 바로 질소이다. 단순계산으로도 질소가 산소보다 4배는 많다. 또한 액화되었을 경우 질소가 온도를 더 낮출 수 있다. 질소의 비등점은 -195.8℃, 산소의 비등점은 -182.96℃이다. 액체질소를 사용하는 편이 더 낮은 온도를 얻을 수 있다는 계산이다.

테스트 당시 환경. 공기조차 얼어 붙고 있는 느낌이...

2. 해(害)가 없다.

십여도 정도의 온도차이만으로 액체질소를 사용하는 것은 아니다. 액체산소 및 액체수소 등도 구입이 가능하기는 하지만, 이들의 경우 무척 위험하다는 문제점이 있다. 액체수소는 로켓연료(-_-)로도 쓰이는 물질로써, 기화되었을 경우 당연히 대단히 강력한 인화성을 갖는다. 즉, 불붙으면 폭발한다. 이런 것을 쉽게 사용할 수는 없다. 1937년, 50여명의 승객 대다수가 사망했던, 미국에서 일어난 힌덴부르크호(당시 최대의 비행선) 폭발참사는 비행선 내의 수소가 인화되어서 발생한 일이다.

한편 산소는 그 자체로는 폭발하지 않지만 기화되었을 경우 주변에 매우 강력한 인화성을 선사해준다. 초등학교/중학교 때 산소와 관련된 실험에서 산소가 들어있는 비이커 내에서 성냥개비가 얼마나 격렬히 불타올랐던가를 기억하신다면 충분히 이해할 수 있을 것이다. 한편, 산소는 중독성을 갖는다. 물론 대기중의 산소 농도가 높아지면 사람의 기분이 좋아지기도 하며 산소결핍 등의 증세에 고농도의 산소를 사용하기도 한다. 그런데, 이러한 고농도의 산소를 지속적으로 흡입할 경우 인두통, 기침, 흉통, 호흡곤란 등의 문제가 발생하며, 그 지속기간이 길어지면 폐에도 장애가 생기게 된다. 액체산소라는 것은 지속적으로 기화되어 공기중에 섞이게 되고, 대체적으로 그 공간이 별로 넓지 않은 실험실 등에서 대량의 액체산소를 사용한다면, 화재의 위험성을 떠나서라도 당장 산소중독에 걸리고 만다.

3. 가격이 싸다.

비등점이 낮고 해가 없는 액화기체로는 액체질소와 함께 액체헬륨도 있다. 액체헬륨은 비등점 -268.9℃로 현존하는 물질 중 가장 낮은 비등점을 가지며, 당연히 냉각제로 사용할 경우 온도를 가장 낮은 온도로 떨어뜨릴 수 있는 물질이다. 또한 비활성기체족에 속하는 헬륨의 특성상(단원자상태의 분자로 존재) 다른 물질과 거의 반응하지 않아서 매우 안정적인 물질이기도 하다. 인체에 해를 주지도 않는다.(흔히 TV 등에서 헬륨가스를 들이마시면 목소리가 깩깩대는 소리로 변하는 것을 보여주는데, 이것은 헬륨가스의 질량이 일반 대기보다 월등히 낮기 때문에, 성대와 폐에 헬륨가스가 차 있을 경우 성대를 통해서 발생하는 음성의 진동수가 급격히 높아지기 때문에 발생하는 현상이다. 인체에 해는 없다.)

그런데, 대기중에 부피비로 약 0.0005%만이 존재한다. 즉 구하기가 어려운 편에 속한다. 뿐만아니라 절대온도에 근접하는, 무척 낮은 비등점 때문에 액체상태로 만들기가 여간 어려운 것이 아니어서 1908년까지는 액화할 수 없는 '영구기체'라고 간주되기까지 했다. 이로 인해서 그 가격이 대단히 비싸고, 보관에 들어가는 비용 역시 다른 액화기체에 비해서 월등히 높기 때문에 쉽게 사용되지 못한다. 절대온도에 근접한 초저온이 필요한 초전도체 실험 등에서 간헐적으로 사용된다.(주로 연구비걱정이 없는 곳.. -_-)

이상 Muphy님의 글에서

액화질소는 이 아저씨를 한방에 얼려 버릴 만큼 뛰어난 냉각능력을 가지고 있다.