[IT애정남] 최신 스마트폰 성능 발목잡는 스로틀링, 개선 방안은?

[IT동아 권택경 기자] IT 전반에 관한 의문, 혹은 제품 및 서비스의 선택에 고민이 있는 독자의 문의 사항을 해결해드리는 ‘IT애정남’입니다. 최근 갤럭시 S22의 ‘게임 옵티마이징 서비스(Game Optimizing Service, GOS)’가 논란이 되면서 스마트폰의 발열과 성능의 상관 관계를 깨닫는 분들이 생기는 것 같습니다. 먼저 tbi*님이 보내주신 문의부터 보겠습니다. (일부 내용 편집)

갤럭시 GOS와 관련된 기사를 보고 궁금한 점이 생겨서 문의드립니다. 스마트폰 온도가 높아지면 스로틀링이란 것 때문에 성능이 떨어진다고 하는데, 정확하게 어떤 이유인지 궁금합니다. 그리고 온도가 문제라면 쿨러 같은 걸 달면 성능이 떨어지는 게 덜할까요?

과열로 인한 기기 손상 및 안전사고를 막는 '스로틀링'

PC나 노트북을 잘 아시는 분이라면 스로틀링(Throttling)에 관해서도 잘 알고 익숙하겠지만, 대부분의 사람들은 그렇지 못한 게 현실입니다. 하지만 노트북이나 스마트폰으로 장시간 무거운 작업을 돌리거나 게임을 했을 때 버벅이거나 느려지는 현상을 경험해보신 분들은 많을 겁니다.

데스크톱 PC나 노트북의 CPU나 GPU, 스마트폰 등의 어플리케이션 프로세서(AP) 등의 프로세서가 전력을 소모하는 만큼 그와 비례하는 열이 발생할 수밖에 없습니다. 이건 열역학 제1법칙인 에너지보존법칙에도 부합하는 세상의 이치라서 결코 예외는 없습니다. 그리고 같은 CPU라면 더 많은 전력을 소모할수록 높은 성능을 냅니다. 결국 높은 성능이 필요한 무거운 작업이나 게임을 할 때 발열이 많아지는 건 필연인 셈이죠.

문제는 발열이 일정 이상 수준으로 치솟으면 심각한 기기 손상이나 기기 발화로 이어질 수 있다는 겁니다. 그래서 그런 일을 막고자 성능 저하를 감수하고서라도 전력 소모를 낮춰 온도를 적정 수준으로 유지하는 기법이 필요합니다. 이를 스로틀링이라고 표현합니다. 말 그대로 출력을 조절(Throttle)하는 기술인 셈이죠.

사실 데스크톱 PC에서는 스로틀링 현상을 체감하기 힘들 때가 많습니다. 기기 자체가 크고 내부 공간도 넓다 보니 냉각을 위한 각종 방열판이나 팬 등이 넉넉히 들어가고, 공기 흐름도 원활해 온도 유지가 좀 더 수월한 편입니다. 게다가 사용자 신체가 본체와 직접 닿는 게 아니다 보니 목표 온도를 더 높게 잡을 수 있다는 점도 크게 작용합니다.

하지만 스마트폰과 노트북에서는 정반대의 조건이 주어집니다. 휴대성을 위해 작고 얇은 몸통에 각종 부품을 세밀하게 채워 넣으니 발열 제어에 있어서 불리할 수밖에 없습니다. 손에 쥐고 사용하는 특성상 저온화상 위험이나, 배터리처럼 과열되면 폭발 위험까지 있는 부품도 고려해야 하니 목표 온도도 더 낮게 잡아야 합니다. 그러다 보니 노트북과 스마트폰에서는 스로틀링 현상이 잦을 수밖에 없고, 이를 줄이는 게 제품의 급을 가르는 관건 중 하나가 됐습니다.

스로틀링을 줄이는 가장 근본적 해결책은 프로세서가 소모하는 전력에 비해 발휘할 수 있는 성능, 즉 전력 대 성능비를 높이는 겁니다. 다시 말해 전력을 적게 소모하고도 높은 성능을 발휘할 수 있다면, 발열도 그만큼 줄일 수 있는 겁니다. 하지만 근본적 해결책이란 말은 다른 말로는 가장 어려운 해결책이기도 합니다. 안타깝게도 최근 몇 년간 안드로이드 진영에서 사용하는 주요 AP들은 경쟁사인 애플이 같은 시기 출시한 AP에 비하면 전성비가 떨어지는 편이며, 당장 크게 개선될 기미도 보이지 않고 있는 상황입니다. 이는 결국 이번 GOS 사태의 직간접적인 원인이 되기도 했죠.

고사양 게임 즐긴다면 쿨러로 성능 개선 가능

제조사들이 처음부터 방열 설계를 잘하거나 프로세서의 전성비를 개선해준다면 좋겠지만 그게 안 된다면 사용자 차원에서 방열 대책을 마련하는 것도 대안입니다. 말씀하신 쿨러와 같은 별도 냉각장치를 장착하는 게 그 대안이 될 수 있겠네요. 스로틀링은 결국 온도가 일정 수준 이상으로 올라가면 발동하니, 쿨러를 통해 온도를 낮춰주면 스로틀링 현상이 확실히 덜해집니다. 노트북의 경우에는 거치대 겸용으로 쓸 수 있는 쿨러들이 시중에 많이 나와 있습니다. 팬과 열을 분산시켜주는 소재로 노트북 하판을 식혀주는 방식입니다.

스마트폰도 물론 쿨러가 존재합니다. PC나 노트북용 쿨러와 원리는 같습니다. 열을 분산시켜주는 소재와 팬을 활용합니다. 전류가 흐르면 한쪽 면은 차가워지고 한쪽 면은 뜨거워지는 펠티어 소자를 탑재해 냉각 효과를 높인 제품들도 흔합니다. 스마트폰 후면에 장착해 사용하는 형태인데, 일부 제품은 그립을 겸해서 스마트폰을 잡고 게임할 때 손의 피로를 덜어주기도 합니다.

스마트폰으로 고사양 게임을 즐긴다면 이런 스마트폰 쿨러가 확실히 성능 유지에 도움을 줄 수 있습니다. 특히 여름처럼 온도에 예민한 시기에는 더 유용할 수 있겠죠.

다행히 논란에 중심에 섰던 삼성전자도 지난 10일 GOS를 업데이트해 게임 실행 시 처음부터 성능을 제한하는 대신 온도에 따라 제어하도록 작동 방식을 바꿨습니다. 따라서 이제는 GOS가 적용된 갤럭시에서도 쿨러를 이용한 성능 개선 효과를 볼 수 있겠습니다.

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글 / IT동아 권택경 (tk@itdonga.com)