왜 삼성은 마그네슘과 글래스 메탈 바디를 채택했나

삼성전자에서 차세대 갤럭시S7(Galaxy S7)의 메탈 바디 케이스로 마그네슘과 글래스(유리)를 채택한다는 루머다.

마그네슘의 CTE(열팽창계수)는 26, 열전도도(TC)는 155.5 다. 알루미늄이 각각 23.5 와 238로 열팽창 계수는 작지만 열전도도는 크다. 즉, 팽창은 더 잘 되는데 열전도도는 낮다는 얘기다. 눈치 빠른 분들께서는 이 한 마디로 느낌이 '팍' 오셨겠지만, 간단한 물리 상식으로 왜 삼성이 마그네슘 케이스와 글래스 재질의 바디 케이스를 채택했는지에 관하여 논해보기로 하자.

최근 모바일 SoC의 성능 향상으로 이제 '쿨링'은 중요한 과제 중 하나다. 마치 10 여년전 PC 쿨링이 최대 과제였던 것처럼 모바일 SoC에 있어서 냉각은 중요한 쟁점이고, 실례로 올해에는 퀄컴의 스냅드래곤 810 SoC가 과열로 크게 논란이 된 적이 있다.

갤럭시S7은 퀄컴의 스냅드래곤 820(미국, 중국 출시), 엑시노스 8890(한국 및 기타 국가)이 high-end 모델이다. 엑시노스만 놓고 보자면 새 GPU인 Mali-T880 MP4, 더 빨라진 클럭수와 아마도 삼성이 ePoP(embedded Package on Package / D램, eMMC 낸드플래쉬 내장 스토리지 등을 하나로 묶어 모바일 어플리케이션 위에 쌓는 기술을 선보일 수도 있다.

이렇게 되면 당장 문제점이 발생하는데, 바로 '발열' 이다. 오늘 중국에서 아이폰6S가 충전중 발화되어 카메라 하우징 부위가 타버린 소식을 전한적이 있다. 애플의 A9 프로세서는 A9과 M9을 통합한 것인데 그 위치가 기기 상단부고 카메라 부위다. 알루미늄 7000 시리즈의 열전도율을 감안한다면 화제의 가능성이 있다고 보여진다.

삼성도 비슷한 문제에 직면했을 것이라 생각된다. 삼성은 내부에서 발생하는 열을 빠르게 외부로 전달할 필요가 있었고, 알루미늄으로는 부족했던 것이다. 열전도도가 크다는 얘기는 그만큼 내부기판에 열을 전달한다는 얘기기도 하나 반대로 외부(공기 중 또는 기기 접촉부위)로의 열을 전달하는 속도도 빠르다. 열팽창 계수가 작기 때문에 알루미늄 보다 더 단단하고 강도가 높다.

게다가, 알루미늄 대비 약 65%가 가볍다. 방열 효과가 더 좋으며(위에서 설명한 원리) 전자파 차폐(EMI/RFI shield) 특성도 알루미늄 대비 더 우수하다. 친환경적인 소재, 절삭성의 우수, 진동감쇠능, 표면의 미료성(외적 효과)까지 마그네슘 재질이 알루미늄 보다 확실히 더 좋다. 

그렇다면, 왜 이렇게 좋은 마그네슘이 스마트폰에 쓰이지 않아왔냐? 는 것은 간단하다. '가격' 때문이다. 마그네슘이 알루미늄 보다 더 좋은 소재임에도 불구하고 모바일 기기에서는 쓰이지 못했으며 항공/우주분야와 의료기기와 고급 레저용품 외에는 잘 쓰이지 않았다. 두 소재의 가격 차이는 10% 정도다.

알루미늄 소재가 '레드 오션(Red Ocean)' 이라면 마그네슘 소재는 '블루오션(Blue Ocean)'이다.

갤럭시S7에는 이 외에도 ESS 오디오 칩을 탑재한다고 한다. ESS 오디오 칩은 이 칩은 음향 전문 기술 업체 ESS가 발표한 SABRE 9018AQ2M DAC칩으로 129dB, DSD 11.2MHz 샘플링, DSD/PCM 음원 32 비트, 최대384KHz 지원, 소비 전력 40mW, 대기 전력 1mW의 저전력 설계(소비전력은 40mW 이하, 대기시 1mW 이하)가 주요 스펙이다. 그냥 쉽게 얘기하자면 이 칩은 Hi-Fi DAC(Digital Analog Converter)로 아날로그 원음 재생을 목표로한 기술이 적용되어 CD 음질 보다 약 6.5배가 더 좋다.

Source: 1, 2, 3, Via: Sammobile

차기 안드로이드의 3가지 쟁점은 '퀄컴이 SD 810으로 보여준 (스펙 상향에 따른)쿨링, Stagefright 사태로 제기된 보안폰, 애플이 3D터치로 들고온 감압 감지 포스 터치'다. 글의 주제인 쿨링만 좀 더 얘기하기로 하자.

우선 현재까지의 쿨링은 '직접적인 쿨링'이다. 가장 먼저 선보인 기술은 지난 IFA 2015에서 선보인 소니 엑스페리아 Z5다. 소니 엑스페리아 Z5는 SD 810의 발열을 잡기 위해서 Dual Heat Pipe Cooling 시스템과 Thermal Paste를 선보였다. 듀얼 히트 파이프는 내부에서 발생되는 열을 파이프 형태로 외부로 배출하는 것이고, 써멀 페이스트는 CPU의 발열을 낮추기 위해서 쓰이는 써멀 구리스를 말한다. 이 아이디어를 그대로 '배낀' 제조업체가 있는데 바로 MS다. MS는 Lumia 950과 950XL에서 액체 쿨링 기술(liquid cooling technology)로 SD 810의 발열을 해결하려 시도했다.(두 제조업체의 시도했다와 해결했다는 다르다.)

(액체 쿨링 효과가 전혀 없는 것은 아니다.)

갤럭시S7이 차기 안드로이드 주제의 3가지 요건 중 3D터치와 쿨링에 관해서는 어느 정도 윤곽이 잡혔지 싶다. 이제 남은건 압도적인 퍼포먼스를 보여줬던 엑시노스 8890 M 몽구스의 발열이 어느 정도인지와 새 Mali-T880 GPU의 발열을 삼성이 단순히 마그네슘 소재만으로 해결할 수 있는지? ePOP 솔루션으로 내부공간을 확보하여 통풍으로 인한 쿨링 효과를 얻을 수 있을지? 그렇다면, 배터리 크기는 어느 선까지 정할지?(애플은 95mAh를 줄였다.) 그리고, 갤럭시S7은 안드로이드 M 6.0 마쉬멜로우 기반으로 커스터마이징 된 터치위즈가 탑재될 것인데 삼성은 어떤식으로 구글이 의무조항을 둔 storage encryption(일반적으로 퍼포먼스가 저하된다.)을 해결할 것인지? (보안폰 부문)KNOX(녹스)는 놀고 있는지? 등에 관한 궁금증이 남아있다.

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