eGPU 케이스 제작하기

노트북을 이용하는 게이머, 작업자라면 누구나 한 번쯤 eGPU에 대해 고민해 봤을 것이다.
가벼운 울트라북과 고성능 GPU는 양립할 수 없기 때문이다.
성능과 휴대성 모두를 포기하고 싶지 않을 때, eGPU는 이 문제의 해결책처럼 보인다.
집이나 직장에서는 울트라북에 eGPU를 연결하여 GPU의 병렬연산(게임, 3D, 영상가속, AI)을 이용하고 외부에 이동할 때는 가벼운 울트라북만을 이용하는 방식으로 말이다.
 
물론 게이밍 노트북을 사거나 데스크톱을 쓰면 되는 것 아니냐는 반론이 있을 수 있다.
그러나, 내가 eGPU를 고려할 당시, 게이밍 노트북들은 3~4kg이 나가고 RGB가 도배된, 못생기고 소음 덩어리인 제품이었기에 게이밍 노트북은 논외였다.
또한, 데스크톱과 노트북을 번갈아 가면서 사용할 때 동기화가 제대로 이루어지지 않았을 경우 작업의 연속성을 해칠 가능성이 있다는 단점이 있었다.
따라서 나는 자연스럽게 eGPU 시스템을 구성하는 것을 희망하였다.
 
과거에도 ZOTAC사의 eGPU를 사용한 적이 있었지만, 블루스크린과 같은 각종 오류를 겪는 등 여러 가지 아쉬움을 느껴 처분한 적이 있었다.
또한, 데스크톱을 장만하여 eGPU는 필요 없어졌지만, eGPU를 구성하고 싶다는 욕망에 사로잡혀 ‘이번에는 다르겠지’라는 생각에 중고로 RAZER사의 Core X를 구매하고 말았다.
물론 요즘은 알리익스프레스에서 값싸게 eGPU를 구매할 수 있다는 것을 알고 있지만 나는 Core X를 선택하였다.
 
왜냐하면 다음과 같은 조건을 만족하는 제품이 아직 없기 때문이다.
1. 검증된 호환성

egpu.io

썬더볼트 기기는 호환성을 타는 경우가 있어 블루스크린이 뜬다든지 장치 인식이 되지 않는다든지 문제가 발생하는 경우가 많다. 사용자 후기와 트러블 슈팅의 정보가 많은 제품을 사용하는 것이 정신건강에 좋기에 Core X를 선택하였다. eGPU에 관한 포럼인 egpu.io에서도 Core X는 높은 순위에 있는 것을 알 수 있다.
 
2. 썬더볼트 케이블 하나로 GPU연결 및 100W PD충전
내가 구매할 시기 중국 제품은 PD충전이 60W까지만 제공된다든지 충전하기 위해서는 케이블을 2개 써야 한다든지의 문제가 있었다. 나는 포트 2개를 희생할 생각이 없었기에 이 제품들은 고려하지 않았다.
 
3. 파워서플라이, gpu교체가능
GIGABYTE, ASUS 등의 브랜드에서는 eGPU를 판매할 때 그래픽카드를 고정하여 판매하기에 따로 파워서플라이나 GPU의 교체가 불가능하다. 따라서 표준 ATX규격을 준수하는 RAZER의 Core X를 선택하게 되었다.
 
 
물론 Core X의 단점도 존재한다.
1. 번들 파워의 소음, 크기 제한
일반적인 파워서플라이의 팬은 다음과 같은 위치에 존재한다.

그러나 Core X에 사용된 파워의 팬은 일반적인 위치에 존재하지 않으며 사이즈가 작아 끔찍한 소음이 났다.

또한, 파워의 깊이가 14cm여서 교체할 시 14cm보다 작은 크기의 파워만을 사용할 수 있는 제약이 있었다.
 
2. 번들 팬의 소음, 5V규격
번들 파워뿐 아니라 번들 팬도 소음이 있었다. 팬은 일반적으로 컴퓨터에서 사용하는 12V규격이 아니라 5V규격이었기에 녹투아의 팬을 제외하고 검증된 저소음 팬을 구하기 어려웠다.

일반적인 규격이라면 녹투아팬을 구매하는 것에 거리낌이 없었겠지만 eGPU만을 위해 다른 곳에 사용할 수도 없는 팬을 사용하는 것은 엄청난 낭비라고 생각하였다.
 
3. 그래픽 카드 두께가 3슬롯(60mm)로 제한됨

이 제품이 출시될 당시에는 3슬롯 그래픽카드가 흔하지 않았지만 rtx3000 시리즈의 등장 이후 그래픽카드가 3슬롯을 넘는 일은 흔해졌다. 따라서 3슬롯까지만 지원하는 케이스는 단점이라 할 수 있다.
 
4. 케이스의 거대한 크기, 무거운 무게, 좋지 않은 공기흐름
3슬롯밖에 지원하지 않지만, 케이스의 크기가 매우 크고, 철판으로 제작되어 무게가 매우 무거웠기에 휴대에 불편함이 있었다. 또한 케이스에 타공이 부족하여 그래픽카드는 찜통이었다. 
 

단점을 정리하자면 호환성도 구리고, 소음도 구리고, 쿨링 성능도 구린 케이스라고 할 수 있다.
다른 사용자들 또한 이러한 문제를 파악하고 있었기에 인터넷에서 다양한 해결책을 찾을 수 있었다.
sfx규격 파워를 사용한다든지, 내부를 재설계한다든지, 철판을 뚫는다든지 등이다.
https://swchoo6087.tistory.com/326

[eGPU 리뷰] 3. Razer Core X 파워서플라이(PSU) 교체

https://www.reddit.com/r/eGPU/comments/f3xrri/razer_core_x_modded_for_aio_water_cooler/

From the eGPU community on Reddit: Razer Core X modded for AIO water cooler

https://imgur.com/gallery/razer-core-x-psu-fan-mod-c13MKBY

Razer Core X psu and fan mod

 
나는 소음도 줄이면서 보유하고 있던 rtx3070ti 어로스 마스터를 활용하고 싶었다.

위 사진에서 볼 수 있다시피 크기는 3슬롯(60mm)를 넘는다.
또한, eGPU에 너무나 많은 돈을 소모하고 싶지 않았다.
따라서, 쿨링 및 호환을 모두 해결하기 위한 방법으로 그냥 오픈케이스로 케이스를 하나 만들기로 했다.
새로 디자인한다면 14cm의 파워 규격을 굳이 지키지 않아도 되고, 어떠한 그래픽카드라도 호환될 것이며, 오픈 케이스로 만들기에 추가적인 5V팬을 달지 않아도 되기 때문이다.
Core X에서 중요한 것은 기판이지 케이스가 아니었기에 가능한 일이었다.
 
 
케이스를 제작할 때 3D프린터로 출력하여 만드는 것이 좋은 선택이었지만, 왜인지 나는 아크릴로 케이스를 만들기로 결정하였다.
설계 프로그램은 autodesk의 fusion360을 사용하였다.
먼저 기판의 크기를 그대로 따와 도면을 그렸다.

기판의 크기를 측정하여 CAD에 옮긴 모습

그 후 케이스를 기판, 파워, 그래픽카드가 호환되도록 그렸다.

아크릴로 만들 케이스의 모습

아래는 3D로 가조립해본모습이다.

 
이번에도 아트릴이라는 업체에 레이저커팅을 의뢰하여 케이스를 제작하였다.

조립 전 모습

파워는 FSP의 hydro g pro 750w를 사용하였다.

 

 

조립 후 작동 모습

 
다음은 내장그래픽과 eGPU를 사용했을 때의 벤치마크 점수 비교이다.
노트북은 갤럭시북(2023)을 사용했고 i5-1340p 모델이다.
파이어 스트라이크 / 타임 스파이 / 타임 스파이 익스트림 순서이다. (그래픽 스코어만 고려한다)

내장그래픽

eGPU(3070ti) + 내장 모니터

eGPU(3070ti) + 외장 모니터

	파이어 스트라이크	타임 스파이	타임 스파이 익스트림
내장그래픽	5153	1501	685
eGPU + 노트북 내장 모니터	20668	11181	6590
eGPU + 외장 모니터	29307	13225	6934
데스크톱(인터넷 검색 자료)	35000~39000	14000~15000	7500

 
위 결과를 보면 eGPU를 사용할 경우 내장 그래픽과는 비교도 할 수 없을 정도의 성능을 보여주는 것을 알 수 있다.
추가로 노트북 모니터를 사용할 때보다 노트북 모니터를 비활성화하고 외장 모니터를 eGPU에 직결할 경우 성능을 제대로 사용할 수 있음을 알 수 있다.
또한 부하가 심한 작업일수록 제성능을 내는 것을 알 수 있다.
그러나 일반적인 데스크톱의 성능은 낼 수 없다는 것 또한 알 수 있다.

썬더볼트 버전별 대역폭

PCIe 버전별 대역폭

이는 썬더볼트3을 사용하는 eGPU의 태생적 한계때문이다.
일반적인 데스크톱에서 GPU는 PCIe 16레인(PCIe3.0기준 약 16GB/s)을 사용하며, 8레인을 사용해도 성능 저하는 거의 없다고 알려져 있다.
썬더볼트3은 5GB/s(=40Gb/s)가 대역폭으로 사용되어 PCIe 4레인에서 8레인 사이의 대역폭을 갖는다.
하지만 거기에 더해 썬더볼트3의 PCIe보장 대역폭은 2GB/s(=16Gb/s)로, 2레인수준의 대역폭만이 보장되기에 성능은 더욱 떨어질 수 있다.
(일반적으로 eGPU를 사용할 때 대역폭 실 측정치는 22Gb/s정도라고 알려져 있다.) 
 
 
eGPU를 새로 디자인하여 만들긴 하였지만 나는 한계를 느껴 분해하여 넣어두기로 결정했다.
이유는 다음과 같다.
1. 프레임 드롭
작업용으로는 eGPU가 효율이 썩 나쁘지 않지만 게임에서는 썬더볼트3와 모바일 CPU의 태생적 한계 때문인지 1% low 프레임이 아주 낮게 나온다. 이는 게이머 입장에서 매우 불쾌한 경험이다.
 
2. 전력 및 성능 효율
썬더볼트로 GPU를 연결하면 대략 10%~30%의 성능 저하가 나타나는 것을 알 수 있다. 이는 생각해보면 동일 성능에서 전기를 10%~30% 정도 더 먹는다는 것을 의미한다. 이는 매우 비효율적이다.
 
3. 작업에 딱히 좋지가 않음
AI를 돌린다든지 GPU가속을 이용하는 작업을 할 때 우리는 컴퓨터를 켜두고 다른 작업을 할 수 없는 경우가 많다.
eGPU에 노트북을 연결하여 이러한 작업을 한다는 것은 이동성을 위해 만들어진 노트북의 장점을 스스로 포기한다는 의미이다.
차라리 eGPU말고 데스크톱을 이용했다면, 데스크톱으로 GPU작업을 돌려놓고 노트북을 통해 다른 작업을 추가적으로 할 수 있어 작업의 효율성을 더 높일 수 있다.
 
4. 크고 못생김
나의 잘못이다. 어로스마스터는 너무나 크기에 어디든 호환이 좋지 않은 GPU이다.
이것에 맞추어 eGPU를 디자인하지 말고 작고, 전력도 적게 먹고, VRAM이 많은 RTX3060 12GB나 RTX4060ti 16GB를 구매하고 디자인했다면 더욱 효과적으로 eGPU를 사용했을지도 모른다.
데스크톱이 있는 상황에서 eGPU를 다시 디자인하고 부품을 다시 팔고 구매하는 것은 정신적으로 지치기에 창고에 넣어두는 것이 정신건강에 좋을 것이다.
 
5. 게이밍 노트북 디자인의 변화

예전에야 게이밍 노트북이 흉기였지 요즘에는 rog 제피러스 g16, g14라든지 razer blade라든지 게이밍 노트북들도 가지고 다니는 데 부끄러움이 없는 디자인과 소음으로 출시되고 있다.
 
6. 모바일 gpu의 발전

출처 : Jarrod's tech

출처 : https://blog.naver.com/malbang9lab/223131066612

최근 내장그래픽과 모바일용 GPU의 성능이 상당히 발전함에 따라 eGPU는 설 자리를 점점 잃고있다.
 
7. 썬더볼트5의 등장

썬더볼트5가 등장하면서 노트북과 eGPU 간의 대역폭이 증가하여 성능 저하가 줄 것으로 예상된다. 따라서 썬더볼트 5가 출시된 뒤 egpu를 고려하는 쪽이 현명할 것이다.