NH-D15 G2 및 NF-A14x25r G2
NH-D15 G2는 Noctua의 듀얼 타워 구조 기반 공랭 CPU 쿨러로, 이전 세대 NH-D15의 구조를 기반으로 히트파이프 배치, 접촉 면적, 장착 압력 등에 대한 개선이 이루어졌다. 세 가지 버전(Standard, HBC, LBC)이 제공되며, CPU 히트스프레더의 평탄도 및 장착 조건에 따른 대응이 가능하도록 설계되어 있다. 최신 AM5 및 LGA1700 소켓과의 기계적 호환성과 접촉 특성이 개선되었으며, 열전달 경로의 일관성과 히트싱크 열용량이 강화되었다.
NF-A14x25r G2는 해당 쿨러에 장착된 140mm PWM 팬으로, 정사각형 140x140mm 규격, 두께 25mm의 구조를 갖는다. 팬 블레이드는 Sterrox® LCP(액정 폴리머)로 제작되었으며, 고속 회전 시 크리프 변형 억제 및 구조 강성 확보가 주요 설계 목적이다. 공기역학적 요소로는 Progressive-Bend Impeller, Centrifugal Turbulator Hub, Flow Acceleration Channels, 0.7mm 팁 간극 구조 등이 적용되었으며, 고정압 환경(히트싱크 및 라디에이터)에서의 정압 손실 억제 및 소음 최소화를 목표로 설계되었다.
1. 서론
Noctua NF-A14x25r G2는 프리미엄 공랭 쿨링 솔루션의 대표 브랜드인 Noctua가 오랜 개발 끝에 선보인 차세대 140mm 팬이다. 기존 NF-A15 HS-PWM 대비 모든 면에서 진일보한 이 팬은, 단순한 스펙 상승이 아닌 공기역학적 효율, 정압 성능, 소음 특성, 구조적 정밀성, 내구성 측면에서 전면적인 설계 혁신이 이루어졌다. 즉, 이것은 단순한 스펙 향상을 넘어, 정밀한 유체역학적 설계와 고성능 소재 적용을 통해 팬 설계의 기술적 완성도를 보여주는 대표적인 예이다. 특히 히트싱크나 라디에이터처럼 높은 정압이 요구되는 환경에서 탁월한 성능을 발휘하며, 고성능 시스템에서도 정숙성과 쿨링을 동시에 확보하고자 하는 사용자에게 적합하다.
2. 기술 사양
NF-A14x25r G2는 정사각형(140x140mm)의 라운드 프레임 디자인을 채택하며, 두께는 표준적인 25mm이다. 팬 블레이드는 9엽 구조로 구성되어 있으며, 고강도이자 낮은 진동 특성을 가진 Sterrox LCP(액정 폴리머) 소재로 제작되었다. 회전 속도는 최대 1500RPM으로 제한되어 있으며, 이 속도에서 91.58 CFM의 풍량과 2.56 mmH₂O의 정압을 발휘한다. 최대 소음 수준은 24.8 dBA로 측정되며, PWM 기반의 속도 제어를 지원한다. 베어링은 Noctua 특유의 SSO2(Self-Stabilizing Oil-pressure) 기술이 적용되어 있어 장시간 사용에도 높은 내구성과 낮은 소음을 유지한다. 소비 전력은 최대 2.28W이며, 정격 전압은 12V DC이다. 기본적으로 20cm 케이블과 30cm 연장 케이블이 함께 제공되며, 팬 고정용 나사 및 진동 방지 마운트, 저소음 어댑터 등 부속품도 포함되어 있다. 보증 기간은 6년이다.
3. 공기역학적 설계
(NF-A14x25 G2 앞면)
(NF-A14x25 G2 뒷면)
(NF-A14x25 G2 허브)
Noctua NF-A14x25r G2 팬은 정숙성과 고정압 성능을 극대화하기 위해 다양한 유체역학적 원리를 통합 적용한 제품이다. 이 팬은 단순히 블레이드의 회전으로 공기를 이동시키는 수준을 넘어서, 유동장 내에서의 에너지 손실을 최소화하고 경계층의 안정성을 유지하며, 와류로 인한 소음 발생을 억제하는 정밀한 공력 설계를 바탕으로 한다.
전향 곡부 임펠러(Progressive-Bend Impeller)는 블레이드의 형상 자체가 중심부에서는 후방으로 휘어져 있고 외곽으로 갈수록 점진적으로 전방으로 굽어진 구조를 가진다. 이러한 형상은 공기의 상대 유속과 압력 분포를 고려한 비선형 블레이드 곡률로, 블레이드 전체에 걸쳐 거의 균일한 하중 분포(lift distribution)를 형성한다. 이로 인해 블레이드 끝단에서의 압력 집중을 방지하고, 공기의 가속 및 압축 효율을 높여준다. 이는 축류팬에서 흔히 발생하는 블레이드 루트(root) 및 팁(tip) 영역에서의 유동 손실을 완화하는 효과를 낸다.
이와 같은 전향 곡부 임펠러는 블레이드 전체가 일관되게 전방으로 휘어진 전형적인 forward swept blade와는 설계 개념이 다르다. forward swept blade는 고속 회전 시 고주파 소음을 줄이고 팁 와류를 분산시키는 데 중점을 둔 선형 설계인 반면, 전향 곡부 임펠러는 블레이드 내부에서 곡률이 구간별로 점진적으로 변화하는 비선형 곡면 설계다. 이로 인해 유동이 블레이드 전영역에 고르게 분포하고, 중심부와 외곽부의 압력 차이를 최소화하여 효율적인 유량 제어가 가능해진다. 이로 인해 블레이드 끝단에서의 압력 집중을 방지하고, 공기의 가속 및 압축 효율을 높여준다. 이는 축류팬에서 흔히 발생하는 블레이드 루트(root) 및 팁(tip) 영역에서의 유동 손실을 완화하는 효과를 낸다.
두 번째 요소는 Centrifugal Turbulator Hub이다. 일반적인 팬 구조에서 허브 인근의 유동은 상대적으로 회전 속도가 느려 경계층 분리 및 정체 유동이 발생하기 쉽다. NF-A14x25r G2는 허브 영역에 원심형 유동 유도 구조를 삽입함으로써, 허브 근처에서 발생하는 저효율 유동을 블레이드 외곽의 고효율 영역으로 강제 재분배한다. 이는 블레이드 전체의 유효 유량을 증가시키며, 중심부 정체 유동에 의해 발생하는 난류성 소음도 감소시키는 역할을 한다.
또한 블레이드의 흡입면에는 Flow Acceleration Channels가 정밀 가공되어 있다. 이 채널은 블레이드 외곽부에서 유속을 가속시켜, 이로 인해 발생할 수 있는 유동 박리(separation)를 억제한다. 특히 흡입면 경계층이 안정화됨으로써 난류 형성 가능성이 줄어들고, 블레이드 후류에서 발생하는 와류(Vortex Shedding) 강도 또한 감소한다. 이는 정압 유지뿐만 아니라 고주파 소음을 줄이는 데 효과적이다.
Winglets는 블레이드 팁 끝단에 작게 삽입된 구조물로, 흡입면과 압력면 사이의 압력 차이로 인해 블레이드 팁에서 발생하는 와류(tip vortex)를 제어한다. 보통 이러한 팁 와류는 강한 3차원 유동 구조를 만들어 에너지 손실과 소음의 주요 원인이 되는데, winglet은 이 와류의 회전 강도를 약화시키고, 후류를 보다 일관된 층류적 성질로 유지한다. 특히 고속 회전 시 그 효과가 더욱 부각된다.
초정밀 팁 간극(Ultra-tight Tip Clearance)도 중요한 설계 요소이다. 블레이드 팁과 프레임 내부 사이의 간극은 단 0.7mm로 설정되어 있으며, 이는 유동이 블레이드를 지나치고 프레임 벽을 따라 역류하는 현상(leak flow)을 최소화하는 역할을 한다. 특히 높은 정압이 요구되는 환경에서는 팁 리크에 의해 손실되는 정압이 성능 저하로 이어질 수 있는데, 이 정밀한 간극 제어는 팬의 실제 정압 유지를 돕는다.
Stepped Inlet Design은 공기 유입부에 미세한 계단형 단차를 형성하여 유입되는 유동에 초기 난류를 부여한다. 이는 층류 상태의 유입 공기가 블레이드 전방에서 불완전한 부착을 일으키는 것을 방지하고, 경계층의 조기 부착을 유도하여 유속 안정성과 블레이드 면에서의 흐름 연속성을 확보하게 한다. 또한 저주파 흡입 소음을 분산시켜 귀에 거슬리지 않는 자연스러운 음색을 구현한다.
마지막으로 Inner Surface Microstructures는 팬 프레임 내벽에 미세하게 형성된 요철 구조로, 팬 블레이드가 회전하며 통과할 때 경계층 내 유동을 미세 조정하여 흐름을 더욱 안정화시킨다. 이로 인해 블레이드 통과 시 발생할 수 있는 압력 변동과 소음 피크가 완화되고, 팬 전체 유량의 일관성이 유지된다.
이처럼 NF-A14x25r G2의 공기역학 설계는 단순한 풍량과 정압 확보를 넘어서, 유동 효율, 경계층 안정성, 소음 저감, 구조 진동 완화까지 아우르는 다층적인 유체역학 원리를 정교하게 통합한 결과물이라 할 수 있다.
(축류 팬에서의 유동장에 대한 연구는 아직도 진행중인 해당 분야의 매우 중요한 연구과제이고 저자도 이해 대한 연구를 진행중이다. 특히 팬의 성능과 소음 문제등과 관련하여 팬에서의 누설류(leak flow)는 팬 형상(winglet, guide vane, hub 등)과 함께 소음 문제와 깊은 관계를 갖고 있다. 곧 논문 형태나 본 블로그에서 별도로 기술할 기회가 있을 것으로 생각하고 있다.)
4. 재질 특성과 제조 공정
NF-A14x25r G2 팬의 블레이드는 고성능 액정 폴리머 소재인 Sterrox® LCP (Liquid Crystal Polymer)로 제작된다. 이 소재는 고온·고속 회전 조건에서도 탁월한 기계적 안정성을 제공하며, 특히 장시간 사용 시 발생할 수 있는 원심력 기반 구조 변형과 열에 의한 크리프 변형(creep deformation)을 효과적으로 억제한다.
Sterrox는 분자 수준에서 높은 정렬성을 갖는 고분자로, 강성이 뛰어나고 진동 흡수 특성도 우수하여 블레이드 끝단이 정밀하게 유지될 수 있도록 돕는다. 이러한 특성 덕분에 Noctua는 0.7mm의 초정밀 팁 간극을 실현하면서도 장기적인 정밀도를 확보할 수 있었다.
그러나 LCP는 팬 블레이드 같은 복잡한 형상을 구현하는 사출 성형 공정에서 여러 가지 기술적 도전 과제를 동반한다. 주요 문제는 다음과 같다:
- 흐름의 이방성(anisotropy): 유동 방향에 따라 수축률이 달라져 기하학적 왜곡이 발생하기 쉬움
- 용접선(Flow Weld Line) 발생: 날개 형상 내 재료 유동이 충돌하며 발생하는 약한 접합부
- 충전 불균형: 금형 내 유동 저항 변화로 인한 기포, 빈 공간, 정밀도 저하
- 사출 온도와 금형 온도 의존성: 공정 안정성을 확보하기 위해 정밀한 온도 및 속도 제어가 필요함
이로 인해 Sterrox 팬은 일반 PBT 팬보다 제조 난이도가 훨씬 높고, 반복적인 금형 튜닝과 고급 장비가 필수적이다. 이러한 요소는 생산 원가 상승을 유발하며, 제품 단가에도 반영된다.
또한 LCP는 불투명하고 착색이 어렵기 때문에, 현재 시장에서 중시되는 RGB/ARGB LED 광확산 특성과 시각적 일체감 구현에는 제약이 따른다. 따라서 Noctua는 이 팬을 심미성보다 성능과 내구성을 우선시하는 엔지니어링 중심 설계 철학의 연장선상에서 개발한 것이다.
5. 성능 개요 (참고 데이터 기반)
HWBusters의 NH-D15 G2 쿨러 리뷰에 따르면, NF-A14x25r G2는 정규화된 25 dBA 소음 기준에서 업계 최고 수준의 풍량을 기록하며, 정압 성능도 Arctic P14 Max 대비 근소한 차이를 보이는 매우 우수한 수준이다. 팬의 최대 회전 속도는 1500RPM이며, 이때 91.58 CFM의 풍량과 2.56 mmH₂O의 정압이 실현되었다. 소음 측정에서는 전 대역에 걸쳐 정숙성이 우수하고, 주요 피크 주파수는 630 Hz 및 1 kHz 구간에 분포하였다. 이 수치는 팬의 기계적 공진 및 유동 상호작용에 의한 고주파 소음이 적절히 제어되고 있음을 보여준다.
6. 결론
Noctua NF-A14x25r G2는 단순한 팬 이상의 존재다. 이 제품은 공기역학적 정밀 설계, 구조 안정성을 위한 고성능 소재 채택, 그리고 실환경 기반의 성능 최적화를 통해, 팬 기술의 궁극적인 방향을 제시한다. 물론 데이지 체인 미지원, 높은 가격, RGB 미비는 일부 사용자에게 단점이 될 수 있지만, 팬이라는 컴포넌트를 기능 중심으로 접근하는 사용자라면 그 진가를 충분히 체감할 수 있다. Noctua가 이 팬에 투입한 기술적 노력은 단순한 쿨링 성능 수치 이상의 의미를 지닌다. 엔지니어링 관점에서, NF-A14x25r G2는 정압 중심 환경에서의 팬 설계가 어디까지 도달할 수 있는지를 보여주는 하나의 기준점이라 할 수 있다.
참고: https://hwbusters.com/cooling/noctua-nh-d15-g2-review-standard-lbc-hbc-comparison/
