BC-250을 로컬 LLM과 각종 서버 용도로 활용하면서
가장 먼저 부딪힌 문제는 냉각이었다.

BC-250은 일반 데스크톱 그래픽카드처럼
독립된 쿨러가 달린 제품이 아니다.

원래 여러 장을 장비 내부에 밀집 배치한 뒤,
한쪽에서 강한 바람을 밀어 넣는 환경을 전제로 만들어진 보드에 가깝다.

따라서 보드만 단독으로 꺼내 일반 PC처럼 히트싱크 위에 쿨러를 달고
사용하면 순정 방열판의 크기와 무관하게 공기 흐름이 제대로 생기지 않는다.

국내외 커뮤니티 BC-250 개조 사례를 찾아보면 순정 방열판의 핀이나 상판 일부를
제거한 뒤, 120mm 팬을 위에서 직접 불어 넣는 방식이 자주 보였다.

하지만 순정 방열판을 뜯기 전에 다른 가능성을 먼저 시험해 보고 싶었다.

순정 방열판의 효율이 나쁜 것이 아니라,
원래 설계된 방향으로 공기를 통과시키지 못하고 있는 것이 아닐까?

그래서 방열판은 손대지 않고,
팬과 케이스를 방열판 구조에 맞추는 방향으로 냉각 시스템을 설계했다.

최종 구성은 다음과 같다.

전면 흡기
Evercool EC6025TH12B 60mm ×2

후면 배기
Noctua NF-A6x25 PWM 60mm ×2

총 팬 수
60mm 팬 ×4

냉각 구조
전면 흡기 → 덕트 가압 → 순정 방열판 관통 → 후면 강제 배기

결과적으로 40CU를 활성화한 BC-250에서 Qwen2.5 7B 모델을 Vulkan으로 전체 오프로딩하고 약 104W의 부하를 가했을 때도 온도가 약 64~65°C에서 유지됐다.

완전 아이들: 약 43°C
저부하·생성 구간: 약 46~47°C
고부하 프롬프트 처리: 약 64~65°C
최대 PPT: 약 104W

순정 방열판을 뜯지 않고도 예상보다 훨씬 좋은 결과가 나왔다.

아직은 미완성이긴 하나, 누구나 수정하여 사용 할 수 있도록
모델링 파일은 tinkercad 링크로 공유하겠습니다.

3D design BC-250-case-mk2 - Tinkercad

3D design BC-250-case-mk2 created by lpsw0410 with Tinkercad

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3D design bc250-case-1 - Tinkercad

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3D design bc250-case-2 - Tinkercad

3D design bc250-case-2 created by lpsw0410 with Tinkercad

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3D design bc250-case-3 - Tinkercad

3D design bc250-case-3 created by lpsw0410 with Tinkercad

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3D design bc250-case-4 - Tinkercad

3D design bc250-case-4 created by lpsw0410 with Tinkercad

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작업 목표

이번 작업의 목표는 단순히 BC-250에 팬을
달아 온도를 낮추는 것이 아니었다.

다음 조건을 모두 만족시키는 것이 목적이었다.

1. 순정 상부·하부 방열판을 분해하지 않을 것
2. 보드를 케이스에 안정적으로 고정할 것
3. 방열판 핀 방향으로 공기를 강제로 통과시킬 것
4. 전원부 주변에도 충분한 공기가 도달할 것
5. Kingroon KP3S에서 출력할 수 있도록 부품을 분할할 것
6. 추후 분해와 재조립이 가능할 것
7. 40CU LLM 지속 부하에서도 스로틀링 없이 동작할 것

처음부터 완성된 설계가 나온 것은 아니고,
팬 선정부터 케이스 구조, 출력 재질과 베드까지 여러 번 수정했다.

사용한 하드웨어

파워서플라이

전원 공급 장치는 다음 제품을 사용했다.

• 제품: METALFISH Flex 300W
• 규격: Flex-ATX 1U
• 출력: 300W
• 방식: 풀 모듈러
• 입력 전압: 220~240V
• 용도: BC-250 보드, 저장장치 및 냉각팬 전원 공급

이 제품을 선택한 가장 큰 이유는 작은 크기였다.

BC-250 전용 케이스를 직접 설계하는 과정에서 일반 ATX 파워서플라이는 보드보다 부피가 크고, 케이스 전체 크기를 불필요하게 증가시키는 문제가 있었다.

Flex-ATX 1U 규격은 폭과 높이가 작아 BC-250과 함께 배치하기 쉽고, 소형 서버나 NAS 형태의 구성에도 적합했다.

풀 모듈러 방식이라는 점도 선택 이유 중 하나였다.

전면 흡기 팬

전면 주 냉각 팬은 다음 제품 두 개를 사용했다.

모델: Evercool EC6025TH12B
크기: 60 × 60 × 25mm
전압: 12V
연결: 2핀
수량: 2개
배치: 전면 흡기

후면 배기 팬

후면에는 다음 팬 두 개를 사용했다.

모델: Noctua NF-A6x25 PWM
크기: 60 × 60 × 25mm
전압: 12V
연결: 4핀 PWM
수량: 2개
배치: 후면 배기

쿨러 변환 케이블 IDE 4Pin to 쿨러 2Pin

EC6025TH12B의 경우 BC250 보드의 CPU 핀을 통한 전원 공급 보다는
파워 전원으로 사용하는 것을 추천합니다.

3D 프린터와 출력 재질

케이스 출력에는 Kingroon KP3S를 사용했다.

프린터: Kingroon KP3S
출력 크기: 약 180 × 180mm
초기 베드: 기본 자석 베드
변경 베드: 180 × 180mm 격자 유리 베드
시험 출력 재질: Hyper PLA
최종 재질 계획: ABS

처음에는 ABS를 주문했다고 생각했는데
실제로 받은 필라멘트가 Hyper PLA였다.

이미 출력이 진행된 상태라 Hyper PLA 출력물은 폐기하지 않고
다음 목적으로 사용했다.

보드 장착 간섭 확인
팬 장착 위치 확인
분할 부품 결합 확인
공기 흐름 확인
실제 부하 온도 시험

현재 기록된 냉각 성능은 Hyper PLA 시험 출력물을 조립한 상태에서 측정한 것이다.

PLA는 장시간 고온 환경에 ABS보다 불리하지만,
현재 케이스 내부와 부품 표면 온도가 예상보다 낮게 유지되고 있어
즉각적인 변형은 확인되지 않았다.

다만 장기 운용과 여름철 환경을 고려해 최종 재출력 재질은 ABS로 계획했다.

3D 프린팅 시행착오

최종 케이스는 열에 강한 ABS로 출력할 생각이었다.

ABS 필라멘트로 검색해서 들어갔고 주문했으니
당연할거라 생각했다. 출력에 시간이 제법 소요되니

도착하자마자 별도 확인 없이
필라멘트를 끼우고 출력을 걸었다.

1KG 짜리 두개를 시켰는데, 하나만 도착해서
배송 갯수를 잘못 입력했나 싶어 확인했는데

"PLA였네? "

출력 걸었을 때도 '어라?' 싶었던게,

ABS라면 출력하는 과정 중에
특유의 고약한 냄새가 분명 나야할텐데,

어쩐지... 나질 않더라

이미 출력이 시작된 상태였기 때문에
우선 PLA로 완성해 실제 장착과 냉각 성능부터 확인했다.

결과적으로 프로토타입 검증에는
오히려 유용했다.

설계가 실패할 경우 ABS로 다시 뽑은 시간과 비용까지
낭비할 필요가 없었기 때문이다.

기본 자석 베드의 모서리 들뜸

큰 부품을 출력할 때 KP3S 기본 자석 베드에서는
양쪽 모서리가 위로 들리는 문제가 반복됐다.

특징은 다음과 같았다.

중앙은 비교적 잘 붙어 있음
양쪽 끝과 모서리만 들림
출력 높이가 올라갈수록 휨이 눈에 띔
상부는 평탄하지만 하부가 변형됨

처음에는 베드 레벨링이나 온도 문제라고 생각했다.

베드 온도를 조정하고 출력 속도도 낮춰 봤지만,
중앙은 붙고 양끝만 지속적으로 들리는 패턴이 반복됐다.

결국 기본 베드의 평탄도와 표면 접착력도 문제에 영향을 준다고 판단했다.

격자 유리 베드로 교체

베드는 Tronxy 사의 180×180mm 격자 유리 베드로 교체했다.

유리 베드는 자석 베드보다 무겁기 때문에 Y축 관성이 증가하지만,
큰 출력물에서 바닥 평탄도를 유지하기에는 유리했다.

출력 초기에는 첫 레이어 속도를 낮추고,
브림을 넓게 사용했다.

PLA 계열 시험 출력에서는 다음과 같은 범위로 조정했다.

첫 레이어 속도: 약 15~20mm/s
초기 냉각 팬: 수 레이어 동안 끄기
브림: 약 8~15mm
베드 온도: 재질과 접착 상태에 맞춰 조정

하지만 바닥면 모서리 부분 출력 상태가 자석베드 보다는 개선되었지만

그럼에도 약간 휘어서
ABS 최종 출력에서는 조건 수정을 좀더 해볼 생각이다.

첫 번째 상태: 팬 없이 사용

처음에는 별도의 케이스나 적극적인 강제 냉각 없이 보드 상태를 확인했다.

이 상태에서는 온도가 매우 높았다.

아이들: 약 90°C 계속 증가

이대로 지속 사용하면 장비의 고장뿐만
아니라 수명에 큰 타격을 준다.

바이오스, os 설치, 초기 동작 확인 후 즉시 사용을 멈췄다.

두 번째 시도: Noctua 60mm 팬 두 개

처음 구매한 냉각 팬은 Noctua NF-A6x25 PWM 두 개였다.

60mm 팬 중에서는 품질과 소음, 정압 성능이 괜찮은 제품이어서 우선 이 팬들을 보드 냉각에 사용했다.

초기 구상은 전면부에만 덕트 역할을 할 구조물을 만들고
팬 두 개를 배치해서 순정 방열판 방향으로 공기를 밀어 넣는 방식이었다.

팬이 전혀 없을 때보다는 온도가 확실히 내려갔다.

아이들: 약 65°C
지속 추론 부하: 약 99°C 지속 증가로 조기중단

하지만 40CU 상태에서 토큰 생성을 진행하면서 5분만에 온도가 다시 90°C 부근까지 올라갔다.

Noctua 팬이 나쁜 것은 아니었다.

문제는 팬과 방열판 사이에 명확한 덕트가 없었고,
팬에서 나온 공기가 방열판 핀 사이를 끝까지 통과하기보다
주변의 저항이 낮은 공간으로 빠져나간다는 점이었다.

또한 BC-250 순정 방열판은
길이가 길고 핀 간격이 촘촘하다.

팬 가까운 부분은 냉각되지만
반대편으로 갈수록 풍량이 급격히 약해졌다.

이 단계에서 다음과 같은 결론을 내렸다.

팬을 더 좋은 제품으로 바꾸는 것만으로는 부족하고,
공기가 빠져나갈 수 있는 경로를 제한하는 덕트가 필요하다.

케이스 설계

방열판 작업이 안된 상태의
기본 BC250 기준 설계임을 먼저 알립니다.

전체 구조

케이스는 단순한 외장 커버가 아니라 보드 지지대와
공기 덕트를 겸하도록 설계했다.

전체 공기 흐름은 다음과 같다.

전면에서 공기를 밀기만 하는 구조가 아니라
후면에서도 적극적으로 당겨주는 구조다.

결과적으로 순정 방열판 전체에 걸쳐 압력 차이가 발생하고,
팬에서 나온 공기가 실제로 핀 사이를 통과하게 된다.

전면 2팬 구조

전면에는 Evercool 60mm 팬 두 개를 나란히 배치했다.

한쪽 팬은 메인 방열판 중심부에 상대적으로 많은 공기를 공급하고, 다른 팬은 방열판 측면과 전원부 주변을 보조하도록 위치를 잡았다.

[Evercool 팬 A] → 메인 방열판 중심부
[Evercool 팬 B] → 방열판 측면·전원부 영역

팬 두 개를 단순히 케이스 전면에 붙이는 것으로 끝내지 않고,
팬 뒤쪽을 하나의 가압 공간처럼 만들었다.

팬에서 나온 공기가 옆으로 바로 빠지지 않고 방열판 쪽으로
이동하도록 벽면과 리브를 배치했다.

후면 2팬 구조

후면에는 Noctua NF-A6x25 PWM 두 개를 배기 방향으로 설치했다.

전면과 후면의 팬 수와 면적을 동일하게 맞춘 이유는 방열판 양단에서 공기 흐름을 균일하게 만들기 위해서다.

전면: 60mm 팬 ×2
후면: 60mm 팬 ×2

전면의 Evercool 팬은 높은 정압으로 공기를 밀어 넣고, 후면의 Noctua 팬은 방열판 후단에서 공기를 끌어낸다.

후면 팬의 역할은 다음과 같다.

방열판 후단의 뜨거운 공기 제거
포트, SSD  부근의 열기 정체 방지
전면 팬의 배출 저항 감소
케이스 내부 열기 재순환 방지
반직선형 풍도 유지

Noctua 팬은 4핀 PWM 제품이라 추후 온도에 따라 속도를 조절하기도 쉽다.

중앙 분배 리브

초기 설계에는 팬과 방열판 사이에 넓은 빈 공간이 있었다.

하지만 공기는 항상 저항이 가장 낮은 곳으로 흐르기 때문에,

이 상태에서는 팬에서 나온 바람 일부가 방열판을
통과하지 않고 옆 공간으로 우회할 가능성이 높았다.

이를 줄이기 위해 중앙에 날개 형태의 리브와 격벽을 넣었다.

이 구조는 팬 두 개에서 나온 공기가 서로 충돌하거나 빈 공간으로 빠지는 것을 줄이고, 각각 담당 영역으로 향하도록 유도한다.

팬 A 공기 → 메인 방열판
팬 B 공기 → 측면 방열부와 전원부

리브는 공기 흐름만 제어하는 것이 아니라 상판의 처짐을 막는 구조적 보강 역할도 한다.

전원부 측 격벽

전원부 주변에는 세로 방향 격벽을 추가했다.

BC-250은 방열판과 PCB 전체 무게가 상당하고,
3D 프린팅 케이스의 면적도 넓기 때문에
내부 지지가 없으면 장시간 사용하면서 상판이나 바닥이 휘어질 수 있다.

전원부 옆 격벽은 다음 역할을 함께 수행한다.

전원부 방향으로 공기 분배
보드와 상판의 처짐 방지
분할 케이스의 구조 강성 확보
하부 방열판 주변 공간 유지

보드와 케이스가 직접 체결되는 주요 위치는 USB와 외부 포트가 있는 쪽의 브래킷이다.

모든 하중을 이 체결부에만 걸지 않고, 하부 지지대와 내부 격벽이 무게를 분산하도록 했다.

출력 크기 제한과 분할 설계

Kingroon KP3S의 베드 크기는 약 180×180mm다.

BC-250 케이스 전체를 한 번에 출력하기에는 부족했다.

전원 포트와 팬 덕트까지 포함하면 한쪽 방향으로 상당히 길어지기 때문에 여러 부품으로 분할해야 했다.

최종적으로 케이스를 여러 조각으로 나누고 조립하는 구조를 사용했다.

대략적인 부품 역할은 다음과 같다.

전면 팬 덕트
메인 방열판 커버
전원부 측 커버
후면 팬·포트 측 구조물

분할 방식에는 단점도 있지만 작업 과정에서는 오히려 장점이 있었다.

일부 부품만 수정해 다시 출력 가능
팬 덕트만 먼저 출력해 풍량 시험 가능
보드 장착 간섭을 단계별로 확인 가능
출력 실패 시 전체를 다시 뽑지 않아도 됨

초기 출력물을 실제 BC-250에 끼워 보면서 포트, 방열판,
브래킷과 간섭되는 위치를 여러 번 수정했다.

CAD 화면에서 맞아 보이는 것과
실제 조립이 가능한 것은 별개였다.

특히 방열판 돌출부와 전원부,
포트 위치는 출력 후 직접 대조하면서 조정해야 했다.

분할 부품 보강

아직 수정을 해놓은 상태는 아니지만,
분할 출력물을 접착제만으로 연결하면 팬 진동과
열, 보드 무게 때문에 장시간 사용하면서 틀어질 가능성이 있다.

이를 줄이기 위해 3T 보강판과 볼트 체결 방식으로 수정할 예정이다.

보강판: 두께 3mm
체결 볼트: M3 계열
나사산: 황동 인서트 너트
보조 정렬: 자석 또는 결합 돌기

긴 보강판으로 분할 케이스의 여러 끝점을 한 번에 잡으면
전체 구조가 휘는 것을 줄일 수 있다.

인서트 너트는 반복적으로 분해하고 조립하더라도 출력물의 나사산이 쉽게 손상되지 않도록 하기 위한 것이다.

자석은 구조 하중을 받는 주 체결 부품이 아니라 커버의 위치를 맞추거나 임시로 고정하는 보조 수단으로 고려했다.

팬 구성 변경 과정

초기 계획

처음에는 Noctua NF-A6x25 PWM 두 개를 주 흡기 팬으로 사용하려 했다.

Noctua 팬은 비교적 조용하고 PWM 제어가 가능하다는 장점이 있었다.

하지만 실제 장시간 부하에서는 방열판 끝까지 충분한 풍압을 전달하지 못했다.

Noctua 2팬 초기 구성
아이들 약 65°C
지속 부하 약 90°C

Evercool 팬으로 주 흡기 교체

전면 주 흡기 팬은 Evercool EC6025TH12B 두 개로 변경했다.

팬을 교체한 이유는 단순 풍량보다 방열판 저항을 이길 수 있는 고회전과 정압이 필요했기 때문이다.

Noctua 팬 두 개는 버리지 않고
SSD와 각종 포트 쪽 부위 발열 해결과 히트싱크를 통과하는 과정 중
가열된 공기를 빼기 위한 후면 배기로 재배치했다.

최종 역할 분담은 다음과 같다.

Evercool은 정압이 필요한 전면에 배치하고,
상대적으로 조용하고 PWM 제어가 가능한 Noctua는 CPU 팬 포트를 사용해 후면 배기로 활용했다.

llama.cpp Vulkan 구성

LLM 테스트는 llama.cpp Vulkan 빌드를 사용했다.

실행 파일 위치는 다음과 같다.

~/llama.cpp/build/bin/llama-bench

실행 시 BC-250은 다음과 같이 인식됐다.

AMD BC-250
RADV GFX1013
uma: 1
fp16: 1
bf16: 0
warp size: 32
shared memory: 65536
matrix cores: none

모든 모델 레이어를 GPU에 오프로딩하기 위해 다음 옵션을 사용했다.

-ngl 999

Qwen2.5 7B 부하 테스트

냉각 성능을 더 확실히 확인하기 위해 Qwen2.5 7B Q4_K_M 모델을 사용했다.

모델 크기: 약 4.36GiB
파라미터: 약 7.62B
백엔드: Vulkan
GPU 레이어: 전체 오프로딩

사용한 명령은 다음과 같다.

~/llama.cpp/build/bin/llama-bench \
  -m ~/models/qwen2.5-7b-instruct-q4_k_m.gguf \
  -ngl 999 \
  -pg 8192,1024 \
  -r 10 \
  --progress \
  2>&1 | tee ~/bc250-40cu-7b-stress.log

결과는 다음과 같았다.

반복 측정 편차가 매우 작았다.

pp512: 400.42 ± 0.04 tokens/s
pp8192 + tg1024: 201.92 ± 0.06 tokens/s

장시간 반복 중에도 성능이 점차 떨어지거나 크게 출렁이는 현상이 없었다.

따라서 측정 구간에서는 열 스로틀링이 발생하지 않은 것으로 판단했다.

온도와 소비전력

온도와 전력은 별도 터미널에서 sensors 값을 1초 간격으로 반복 확인했다.

watch -n 1 sensors

측정 결과

완전한 아이들 상태에서는 GPU Edge 온도가 약 43°C까지 내려갔다.

벤치마크 실행 직전 또는 낮은 부하 상태에서는 다음 값이 확인됐다.

• GPU Edge: 약 46°C
• Tctl: 약 47°C
• PPT: 약 51W

프롬프트 처리로 부하가 증가한 구간에서는 다음 수준까지 상승했다.

• GPU Edge: 약 64°C
• Tctl: 약 64.8°C
• 평균 PPT: 약 92W
• 최대 PPT: 약 104W

저부하 상태와 최대 부하 상태를 비교하면 PPT는 약 51W에서 최대 104W까지 증가했다. 같은 구간에서 GPU Edge 온도는 약 46°C에서 64°C로 약 18°C 상승했다.

완전한 아이들 온도인 43°C를 기준으로 하면 고부하 상태까지의 온도 상승 폭은 약 21°C다.

장시간 부하를 유지한 상태에서도 온도는 계속 상승하지 않고 약 64~65°C 부근에서 안정됐다.

GPU 오버클럭 냉각 한계 시험

에버쿨이 최대로 돌고 있는 현재 냉각 구조는 40CU 상태의 1500MHz까지는 지속 부하를 안정적으로 처리할 수 있었다.

팬 속도 조절은 기본 클럭 기준으로 진행해야 할 것으로 판단된다.

1850MHz / 약 900mV에서도 장시간 혼합 시험을 포함한 전체 벤치마크가 정상적으로 완료됐고, 최고 온도는 약 84°C에서 머물렀다.

현 구조 상 최고 성능을 낼 수 있는 기준으로는
1850MHz / 약 900mV로 판단된다.

2000MHz보다 프롬프트 처리 성능은 약 6.7%, 혼합 성능은 약 5.1% 낮았지만 실제 토큰 생성 속도 차이는 약 1.3%에 불과했다.

반면 최고 관측 온도는 2000MHz보다 약 8°C 낮았다.

따라서 현재 냉각 구조와 METALFISH Flex 300W 전원 구성에서는 1850MHz / 약 900mV를 실사용 가능한 오버클럭 설정으로 판단했다.

2000MHz는 단기 성능 시험용으로만 기록하고, 2230MHz는 정상적인 측정 자체가 완료되지 않은 설정으로 성능·온도·전력 비교 대상에서 제외했다.

Qwen2.5 7B Q4_K_M 벤치마크 결과는 다음과 같았다.

프롬프트 처리, 토큰 생성과 장시간 혼합 부하를 포함한 세 가지 시험이 모두 정상적으로 완료됐다.

따라서 1850MHz는 2000MHz보다 성능은 조금 낮지만, 온도 대비 실사용 성능은 더 균형적인 설정으로 판단했다.

1850MHz에서는 장시간 혼합 시험 중 약 139W가 관측됐고, 2000MHz의 약 126W는 초기 단기 시험 구간에서 계산된 평균값이다.

따라서 현재 기록에서는 각 시험에서 실제 관측된 값으로만 구분해 남겼다.

냉각 변경 단계별 결과

각 단계는 측정 시점과 부하 조건이 완전히 동일하지 않기 때문에 절대적인 일대일 비교에는 한계가 있다.

그래도 냉각 구조를 변경할 때마다 온도가 어떻게 개선됐는지는 분명하게 확인할 수 있었다.

별도 팬이 없던 상태

별도의 케이스나 강제 냉각 없이 보드만 동작시켰을 때는 아이들 상태에서도 온도가 약 90°C까지 계속 상승했다.

부하를 가하면 약 99°C까지 올라가 사용을 중단해야 했다.

• 아이들: 약 90°C
• 부하: 최대 약 99°C
• 결과: 지속 사용 불가능

Noctua 60mm 팬 두 개만 사용한 상태

Noctua NF-A6x25 PWM 두 개를 사용한 초기 구성에서는 팬이 없던 상태보다 온도가 내려갔다.

하지만 명확한 덕트가 없었기 때문에 팬에서 나온 공기가 방열판 전체를 통과하지 못하고 주변으로 빠져나갔다.

• 아이들: 약 65°C
• 지속 부하: 약 90°C
• 결과: 아이들 온도는 개선됐지만 장시간 부하는 처리하지 못함

최종 덕트와 4팬 구성

최종 구성에서는 전면 Evercool 팬 두 개가 공기를 밀어 넣고, 후면 Noctua 팬 두 개가 방열판을 통과한 뜨거운 공기를 끌어냈다.

중앙 리브와 격벽은 팬에서 나온 공기가 주변으로 새지 않고 순정 방열판 핀 사이를 통과하도록 유도했다.

• 아이들: 약 43°C
• 1500MHz 지속 부하: 약 64~65°C
• 2000MHz 단기 부하: GPU 약 78°C, Tctl 약 80.2°C
• 결과: 40CU Qwen2.5 7B 지속 부하 처리 가능

냉각 변경에 따른 아이들 온도는 약 90°C에서 43°C까지 내려갔다.

논케이스 보다 온도도 약 99°C에서 64~65°C 수준으로 감소했다.

단순히 팬 개수가 늘어난 것만으로 설명하기는 어렵다.

최종 구조에서 효과가 컸던 핵심 원인은 다음과 같다.

• 전면 고정압 팬이 방열판의 공기 저항을 극복
• 덕트와 격벽이 공기의 우회를 차단
• 중앙 리브가 두 팬의 공기를 각 영역으로 분배
• 후면 팬이 뜨거운 공기를 강제로 배출
• 케이스 내부의 열기 재순환 방지
• 순정 방열판 전체를 하나의 공기 통로로 활용

결국 중요한 것은 팬의 수보다 공기가 실제로 방열판 핀 사이를 통과하도록 만든 반직선형 풍도였다.

현재 남은 문제: 소음과 자동 팬 제어

냉각 성능은 기대 이상이지만 소음은 확실히 크다.
주된 소음원은 전면에 장착한 Evercool EC6025TH12B 60mm 팬 두 개다.

이 팬은 2핀 방식이므로
일반적인 PC용 4핀 PWM 제어 신호를 직접 사용할 수 없다.

현재는 12V가 그대로 공급되어 항상 최대 속도로 회전하고 있다.
잠깐 켜는 장비라면... 괜찮겠지만, 로그분석을 하려면 계속 켜져있어야하니..

처음에는 DC-DC 강압 모듈로 공급 전압을 9~10V 정도로 낮추는 방법을 고려했다. 다만 고정 전압 방식은 부하와 온도에 관계없이 팬 속도가 일정하다는 단점이 있다.

따라서 최종적으로는 다음 부품을 사용해 온도에 따라 팬 속도가 자동으로 변경되는 제어 회로를 구성할 예정이다.

• Arduino
• 온도 센서
• IRF520 MOSFET 드라이버 모듈
• IDE 4핀 전원 커넥터
• Evercool 12V 2핀 팬 2개

IDE 4핀 전원에서 5V는 Arduino 구동에 사용하고, 12V는 IRF520 모듈과 팬에 공급한다. Arduino와 드라이버 모듈, 팬 전원은 동일한 GND를 공유하도록 구성한다.

온도 센서로 BC-250 방열판 또는 내부 흡·배기 온도를 측정하고, Arduino가 측정값에 따라 IRF520 모듈의 출력 듀티를 변경하는 방식이다.

IRF520 모듈은 실제로 5V, 8V, 10V의 직류전압을 만들어 내는 DC-DC 변환기가 아니다. 12V 전원을 빠르게 켜고 끄는 PWM 방식으로 팬의 평균 출력과 회전 속도를 조절한다. 따라서 아래 전압은 실제 고정 출력전압이 아니라 해당 전압에 상당하는 PWM 출력 단계를 의미한다.

예정된 팬 제어 단계

12V 기준 PWM 듀티로 환산하면 대략 다음과 같다.

다만 2핀 팬은 낮은 PWM 듀티에서 정상적으로 시동하지 않거나 떨림, 전기음이 발생할 수 있다. 이를 방지하기 위해 팬을 정지 상태에서 다시 구동할 때는 약 1~2초 동안 100% 출력으로 시동한 뒤 목표 속도로 낮추는 방식이 필요하다.

또한 온도가 40°C 부근에서 반복적으로 오르내릴 경우 팬이 계속 켜졌다 꺼지는 현상이 발생할 수 있다. 실제 제어 코드에는 다음과 같은 히스테리시스를 적용할 예정이다.

• 온도가 40°C 미만으로 내려가면 팬 정지
• 팬이 정지한 이후에는 45°C 이상이 되어야 다시 동작
• 센서 오류 또는 비정상적인 측정값이 발생하면 팬을 100%로 구동

현재 12V 최대 회전 상태에서 7B 모델 벤치마크를 수행했을 때 고부하 온도는 약 64~65°C에서 수렴했다. 따라서 팬 속도를 일부 낮추더라도 온도 여유는 충분한 것으로 판단된다.

자동 제어 회로를 완성한 뒤에는 동일한 7B 벤치마크를 반복해 각 출력 단계에서 다음 항목을 비교할 예정이다.

• 최대 온도
• 온도 수렴 지점
• PPT 소비전력
• 팬 소음
• 낮은 출력에서의 팬 시동 안정성
• PWM 주파수에 따른 전기음 발생 여부

목표는 평상시와 낮은 부하에서는 전면 팬을 정지하거나 저속으로 운전하고, 장시간 추론이나 게임처럼 온도가 상승하는 상황에서만 팬 속도를 단계적으로 높이는 것이다. 이를 통해 현재의 냉각 성능을 크게 훼손하지 않으면서 소음을 줄일 계획이다.

팬 블레이드 노출과 안전

냉각 성능과 소음 외에 반드시 수정해야 할 부분은 팬 블레이드 노출이다.

앞서 설명했듯 전면 Evercool 팬은 높은 정압을 확보하기
위해 빠른 속도로 회전한다.

현재는 12V가 그대로 공급되고 있어 회전 속도와 풍압이 상당한 편이다.

프로토타입 시험 과정에서는 팬 그릴이나 보호망 없이
블레이드가 외부에 노출된 상태로 사용했다.

실제 시험 중 전면부 케이스가 작업대에서 미끄러졌고,

이를 반사적으로 잡으려다가 회전 중인 팬 블레이드에
손가락이 닿아 베이는 사고가 발생했다.

단순히 이론적인 위험이 아니라
실제 부상으로 이어진 문제이므로 최종 설계에서는 반드시 보완해야 한다.

노출된 팬에서 발생할 수 있는 위험은 다음과 같다.

• 손가락이 블레이드에 닿아 베이거나 긁힐 수 있음
• 케이스를 옮기거나 배선을 정리하는 과정에서 접촉할 수 있음
• 전선이나 이물질이 팬에 들어가 블레이드가 파손될 수 있음
• 블레이드 손상으로 회전 불균형과 진동이 발생할 수 있음
• 갑작스러운 팬 정지로 모터와 전원부에 부담이 생길 수 있음
• 파손된 블레이드 조각이 외부로 튈 수 있음

특히 전면 Evercool 팬은 고정압과 고회전을 목적으로 사용하고 있으며, 현재 속도 제어 없이 최대 회전수로 동작한다.

후면 Noctua 팬 역시 블레이드가 손에 닿을 수 있는 위치라면
동일한 보호가 필요하다.

보완 계획

최종 케이스에는 다음과 같은 안전장치를 추가할 예정이다.

1. 전면·후면 팬 그릴 설치
   손가락이나 케이블이 블레이드에 직접 닿지 않도록 금속 와이어 그릴 또는 출력형 보호대를 장착한다.
2. 미끄럼 방지 구조 추가
   케이스 바닥에 고무발이나 미끄럼 방지 패드를 부착해 작업대에서 움직이는 것을 줄인다.
3. 전원 인가 상태에서 이동 금지
   케이스 위치를 변경하거나 내부 배선을 만질 때는 팬 전원을 먼저 차단한다.
4. 케이블 고정
   전원선이 흡기 방향으로 빨려 들어가거나 블레이드에 접촉하지 않도록 케이블 타이와 고정부를 추가한다.
5. 보호망의 통풍 저항 확인
   지나치게 촘촘한 먼지 필터는 정압 손실과 소음 증가를 유발할 수 있으므로, 우선 손가락 접촉 방지를 목적으로 한 와이어 그릴을 적용하고 온도를 다시 측정한다.

팬 그릴을 장착하면 약간의 풍량 손실이 발생할 수 있지만, 현재 고부하 온도가 약 64~65°C에서 안정적으로 유지되고 있어 안전장치를 추가할 열적 여유는 충분하다.

냉각 성능이 아무리 좋아도 사용 중 손을 다칠 수 있는 구조라면 완성된 설계라고 보기 어렵다. 따라서 최종 ABS 재출력과 보강 작업에서는 팬 보호 그릴과 전면 모듈 고정을 필수 수정사항으로 반영할 예정이다.

팬 체결 구조와 공구 접근성 문제

팬 블레이드 노출 외에도 팬 고정용 나사의
체결 방향과 공구 접근 공간에 문제가 있었다.

초기 설계에서는 팬 고정 나사를 케이스 외측에서 삽입하는 방식으로 설계했다.
그러나 실제 조립 과정에서는 돌출된 나사 머리가

전면 덕트와 후면 배기부의 인접 구조물에 걸려
정상적으로 결합할 수 없었다.

이 때문에 나사의 체결 방향을 반대로
바꾸어 케이스 안쪽에서 조립해야 했다.

문제는 전면 팬 덕트와 후면 배기 구조 일부가
나사 체결 위치를 가리고 있다는 점이다.

• 나사를 체결 구멍까지 직선으로 넣기 어려움
• 드라이버가 나사 머리와 수직으로 정렬되지 않음
• 덕트 벽과 내부 리브가 드라이버 손잡이 또는 축과 간섭함
• 팬을 먼저 넣으면 나사 체결 공간이 사라짐
• 나사를 먼저 넣으면 팬을 제 위치에 삽입하기 어려움
• 억지로 비스듬하게 체결할 경우 나사산이나 출력물이 손상될 수 있음

CAD 화면에서는 체결 구멍의 위치만 맞으면 조립할 수 있다고 생각하기 쉽다. 하지만 실제 조립에서는 나사 길이와 머리 높이뿐 아니라, 나사를 넣는 경로와 드라이버가 들어갈 공간까지 확보해야 한다.

기존 케이스도 포트, 방열판과 브래킷의 실제 간섭을 출력 후 대조하면서 수정했으며, CAD상 치수와 실제 조립 가능성은 별개라는 문제가 확인된 상태다.

수정 방향

이 문제는 단순히 체결 구멍을 넓히는 것만으로 해결하기 어렵다. 최종 설계에서는 전면과 후면 팬 고정부를 다음 내용들 중 선택해서 수정할 예정이다.

1. 드라이버 접근 홀 추가

팬 고정 나사와 같은 축선에 드라이버가 들어갈 수 있도록 덕트나 외벽에 별도의 접근 홀을 만든다.

접근 홀은 팬을 조립한 뒤에도 드라이버가 나사 머리에 수직으로 도달할 수 있는 위치에 배치해야 한다. 홀을 너무 작게 만들면 드라이버 축이 벽면에 걸리므로, 사용하는 드라이버의 실제 외경을 기준으로 여유를 둬야 한다.

조립 후 접근 홀이 불필요한 개방부가 된다면 다음 방법으로 막을 수 있다.

• 출력형 마개 삽입
• 얇은 테이프 또는 폼으로 밀폐
• 별도 커버 부품 장착
• 공기 흐름에 영향이 없는 방향으로 홀 위치 변경

2. 나사 머리 매립 공간 확보

나사 머리가 케이스 외곽이나 인접 부품과 간섭하지 않도록 체결 구멍 주변에 카운터보어 형태의 홈을 만든다.

일반적인 둥근머리 나사를 사용한다면 나사 머리가 들어갈 원통형 홈을 추가하고, 접시머리 나사를 사용할 경우에는 경사면을 만들어 머리가 표면과 거의 평행하게 들어가도록 할 수 있다.

다만 3D 출력물에 접시머리 나사를 강하게 조이면 경사면을 따라 층이 벌어질 수 있으므로, 팬 프레임을 고정하는 용도에서는 둥근머리 또는 낮은 머리 나사와 평평한 매립 홈이 더 안전하다.

3. 팬 브래킷 분리형 구조 적용

전면 덕트나 후면 배기부에 팬을 직접 체결하지 않고, 팬 두 개를 별도의 브래킷에 먼저 고정한 뒤 브래킷 전체를 케이스에 장착하는 방식도 고려할 수 있다.

4. 팬 수용부 깊이 확장 및 팬 내부 배치

가장 단순한 해결 방법은 전면 덕트와 후면 배기부의 팬 수용부 깊이를 늘려 팬을 케이스 안쪽으로 매입하는 것이다.

현재 구조에서는 팬이 외곽에 가깝게 배치되어 나사 머리가 케이스 표면이나 덕트 구조물과 간섭하고, 반대 방향에서 체결하려 해도 내부 리브와 벽면 때문에 드라이버 접근이 어렵다. 팬을 안쪽으로 이동시키면 나사 머리와 공구가 들어갈 공간을 별도로 확보할 수 있다.

이 방식의 장점은 다음과 같다.

• 팬 블레이드가 외부에 직접 노출되는 범위를 줄일 수 있음
• 팬 바깥쪽에 보호 그릴을 설치하기 쉬워짐
• 나사 머리가 케이스 외곽으로 돌출되는 문제를 줄일 수 있음
• 팬 체결부와 전면 덕트·후면 배기부 사이의 간섭을 완화할 수 있음
• 기존 팬 위치와 풍도 중심을 크게 바꾸지 않아도 됨
• 팬 교체와 분해 작업을 위한 공구 접근 공간을 확보할 수 있음

팬 두께와 나사 체결 여유만큼 전면 덕트 및 후면 배기 구조를 연장해야 하므로 케이스의 전체 길이 또는 높이는 증가할 수 있다. 다만 기존 팬의 규격, 설치 위치, 덕트 방향과 내부 공기 흐름은 유지할 수 있으므로 케이스 전체를 새로 설계할 정도의 큰 수정은 필요하지 않다.

기존 케이스도 전면 팬 덕트, 메인 방열판 커버, 전원부 커버와 후면 팬 구조물을 분할한 형태이므로, 팬이 장착되는 전면·후면 부품만 수정해 재출력하는 방식이 가능하다.

최종 평가

처음 설계할 때는 실제로 효과가 있을지 확신하지 못했다.

커뮤니티에서는 순정 방열판의 효율이 낮다며 방열판 일부를 뜯고 대형 팬을 직접 올리는 사례가 많았다.

그래서 순정 방열판을 유지한 채 작은 60mm 팬과 출력 덕트만으로 온도를 잡을 수 있을지 반신반의했다.

하지만 결과를 보면 방향은 맞았다.

순정 상부·하부 방열판 유지
40CU 정상 활성화
전면 Evercool 60mm 흡기 ×2
후면 Noctua 60mm 배기 ×2
Qwen2.5 7B 전체 Vulkan 오프로딩
최대 PPT 약 104W
아이들 약 43°C
고부하 약 64~65°C
성능 편차와 스로틀링 징후 없음

순정 방열판 자체가 무조건 비효율적인 것이 아니라, 이 방열판이 요구하는 공기 흐름을 일반적인 PC 팬 배치로 만들기 어려웠던 것으로 보인다.

다른 사용자들은 방열판을 120mm 팬에 맞게 개조했다.

이번 작업에서는 반대로 팬과 케이스를 순정 방열판에 맞췄다.

기존 방식
방열판을 팬에 맞게 개조

이번 방식
팬과 덕트를 방열판에 맞게 설계

전면의 Evercool 팬 두 개가 높은 정압으로 공기를 밀어 넣고,
중앙 리브와 격벽이 바람이 새는 것을 막는다.

후면의 Noctua 팬 두 개는 방열판을 통과한
뜨거운 공기를 외부로 빼내면서 배출 저항과 열기 재순환을 줄인다.

결국 팬 네 개가 각각 따로 작동하는 것이 아니라
전면에서 후면까지 하나의 직선형 풍도를 형성한 것이 핵심이었다.

USB 포트 구조상 완전한 직선형 풍도를 만들 순 없었고

처음에는 “설마 이게 되겠나” 싶어서 만든 구조였지만,
약 104W 부하에서 65°C 이하라는 결과가 나왔다.

흥미로운 것은 실제 테스트를 진행하면서
오버클럭 부분에 있어 깃헙 내 논문수준으로 정리한 유저 글 처럼

실사용 황금 스펙을 1750~1850MHz 수준이라고 도출이 되는 점, 추론 속도나 성능 면에서 큰 차이점이 없다는것 처럼 반증해버렸다.

GitHub - akandr/bc250: AMD BC-250 (PS5 APU) setup guide — Ollama + Vulkan inference, poor man’s AI assistant via Signal, stable-diffusion.cpp image generation

AMD BC-250 (PS5 APU) setup guide — Ollama + Vulkan inference, poor man’s AI assistant via Signal, stable-diffusion.cpp image generation - akandr/bc250

GitHubakandr

BC-250 입장에서 보면 광산에서 24시간 일하다가,
지금은 가끔 고강도 LLM 업무를 맡는 대신
에어컨과 전용 환기 시설이 제공되는 환경으로 옮겨 온 셈이다.

보드 자체는 상당히 쾌적해졌다.

현재 가장 혹사당하고 있는 부품은 BC-250이
아니라 최대 속도로 돌아가는 Evercool 팬 두 개와 내 고막이다.