자연에서 영감을 얻다: NOISEBLOCKER 바이오닉 저소음 쿨링팬
루돌프 바나쉬 박사와 에보로직스의 생체공학 배경
루돌프 바나쉬 박사(Dr. Rudolf Bannasch)는 30년 넘게 극지 생물학과 바이오닉스(bionics, 생체공학) 연구에 몸담아온 과학자이며, 생체 모방 기술을 활용한 엔지니어링 솔루션 개발로 유명합니다. 그는 독일 베를린에 위치한 하이테크 기업 EvoLogics GmbH(에보로직스)의 공동 창립자이자 CEO로서, 자연에서 영감을 얻은 혁신적 제품들을 다수 개발했습니다. 대표적인 예로 “바이오닉 루프 프로펠러”(Bionic Loop Propeller)가 있는데, 이는 조류의 날개 구조에서 착안한 폐쇄 루프 형태의 프로펠러로, 일반 프로펠러 대비 평균 30% 더 높은 에너지 효율을 보이면서 소음은 절반 수준에 불과한 혁신적인 성능을 달성했습니다. 이러한 자연 모방 설계 원리를 바탕으로 한 기술들은 수중 음향 통신(돌고래 통신에서 영감)이나 로봇 공학(펭귄의 유선형 몸체에서 영감) 등 다양한 분야에도 적용되고 있습니다. 바나쉬 박사는 생체모방공학(biomimetics)을 통해 자연의 최적해를 엔지니어링에 도입하는 데 앞장서왔으며, 이러한 전문성이 차세대 초저소음 쿨링 팬 개발로 이어졌습니다.
Noiseblocker NB-eLoop 개발과 블랙노이즈의 협업 배경
바나쉬 박사의 바이오닉스 전문 지식은 PC용 냉각 팬 제조사인 블랙노이즈 독일(Blacknoise Deutschland GmbH)와의 협업으로 이어졌습니다. 2012년경 독일 연방경제기술부(BMWi)의 지원을 받아 혁신적인 Noiseblocker NB-eLoop 팬 시리즈가 개발되었는데, 이 프로젝트에서 바나쉬 박사는 블랙노이즈사의 엔지니어들과 함께 설계에 참여하여 “바이오닉 루프 로터”(Bionic Loop Rotor) 디자인을 현실화했습니다. Noiseblocker는 블랙노이즈 그룹의 고급 쿨링팬 브랜드로, 이미 PC 시장에서 정숙하고 품질 높은 팬으로 명성이 있던 제조사였습니다. 바나쉬 박사가 자연에서 관찰한 조류의 비행 원리를 응용한 이 독특한 루프형 팬 설계는 특허까지 취득하였으며, 정부 지원을 받을 정도로 그 혁신성과 가치를 인정받았습니. 2012년 출시된 NB-eLoop 시리즈는 120mm 및 140mm 급의 축류 팬(axial fan)으로 처음 선보였고, 주로 PC 및 IT 시스템의 냉각을 겨냥했지만 그 기술은 훨씬 폭넓은 산업 분야에서도 큰 잠재력을 지닌 것으로 평가되었습니다. 실제로 “자연에서 영감을 얻은 초저소음 쿨링 팬”이라는 기치 아래 개발된 NB-eLoop 팬은, Noiseblocker 브랜드의 위상에 걸맞게 하이엔드 PC 시장뿐 아니라 저소음이 요구되는 산업 환경에도 응용될 수 있는 혁신적인 솔루션으로 주목받았습니다.
바이오미메틱스 설계 원리와 NB-eLoop 팬 구조 분석
NB-eLoop 팬의 독특한 “루프 블레이드” 구조: 6개의 넓은 날개 끝이 링(ring)으로 연결된 모습. 날개 뒷면에는 미세한 톱니 모양의 패턴이 보인다. 이 설계는 조류의 날개 구조를 모방하여 날개 끝 와류를 억제하고 난류 소음을 줄이는 데 기여한다.
NB-eLoop 시리즈에는 자연의 지혜를 담은 다양한 생체모방 설계 원리가 적용되었습니다. 가장 눈에 띄는 특징은 루프 블레이드 디자인으로, 팬의 각 날개 끝부분을 원형 링으로 연결하여 마치 닫힌 고리 형태의 날개처럼 만든 구조입니다. 일반적인 축류 팬은 날개 끝이 자유단으로 끝나 공기 유동에 심한 와류를 발생시키지만, NB-eLoop의 폐쇄형 루프 로터는 이러한 끝단 와류(tip vortex)를 효과적으로 제거합니다. 이는 마치 대형 조류가 나는 동안 날개 끝에서 발생하는 항력을 줄이기 위해 날개깃을 펼치는 원리나, 항공기 날개 끝단에 윙렛(winglet)을 달아 와류 저항을 감소시키는 것과 유사한 개념입니다. 바나쉬 박사가 연구한 조류 비행의 핵심은 “연속적 최적화”로, 에너지 손실을 최소화하는 형태를 취하는 것이었습니다. 그 결과물인 바이오닉 루프 로터는 날개를 루프 형태로 연결함으로써 항력 감소와 난류 제어를 동시에 달성하여, 기존 팬 설계의 한계를 극복했습니다.
NB-eLoop 날개의 단면을 자세히 살펴보면 자연에서 차용한 다른 디테일도 발견됩니다. 날개 자체는 상당히 두껍고 길게 설계되어 저속 회전에서도 높은 풍압을 낼 수 있도록 했으며, 날개 뒷전(trailling edge)에는 작은 톱니 모양의 절삭 패턴(serration)이 존재합니다. 이는 올빼미 깃털의 톱니 형태와 유사한 구조로, 공기가 날개를 빠져나갈 때 발생하는 와류를 잘게 분할하여 소음을 줄이는 역할을 합니다. 실제로 올빼미는 밤하늘을 비행할 때 거의 소리가 나지 않는 조용한 비행으로 유명한데, 날개 끝의 들쭉날쭉한 깃털이 공기 유동의 난류를 분산시켜 소음을 억제합니다. NB-eLoop 팬 역시 날개 뒷단의 미세한 컷인(cut-in)과 링 연결부의 안쪽 경사 설계를 통해 공기 유동을 조직화하고 난류를 제어하여, 보다 매끄러운 에어로다이내믹을 실현했습니다. 이러한 생체모방적 디자인 요소들(폐쇄 루프 형상, 톱니형 뒷전, 경사진 연결부 등)은 모두 공기역학적 성능을 높이고 소음을 최소화하기 위한 것으로, 바나쉬 박사와 Noiseblocker사는 수년간의 연구개발을 통해 이를 팬 구조에 정교하게 녹여냈습니다.
루프 블레이드 설계의 특징과 성능상의 이점
NB-eLoop의 바이오닉 루프 블레이드 구조는 성능 면에서 기존 팬과 차별화되는 여러 가지 이점을 제공합니다. 첫째, 소음 저감 측면에서 날개 디자인 자체가 공기 유동에 의한 소음 발생을 크게 줄여줍니다. 날개의 독특한 형상이 팬이 회전하면서 만들어내는 난류를 효과적으로 분산 및 약화시키기 때문에, 동일한 풍량을 낼 때 발생하는 공기 유동 소음이 현저히 감소합니다. 제조사에 따르면 이러한 특수 블레이드 형상은 공기 유동 내에서 발생하는 소음을 근본적으로 낮춰주며, 그 결과 NB-eLoop 팬은 동급 최고 수준의 저소음을 구현했다고 합니다. 예를 들어 120mm 모델인 B12-PS의 경우 최대 속도로 구동해도 소음도가 21.2 dB(A)에 불과한데, 이는 일반 가정에서 속삭임 정도의 매우 낮은 소음 레벨입니다.
둘째, 항력 감소와 에너지 효율 향상 효과가 있습니다. 루프 블레이드 디자인은 앞서 언급한 것처럼 날개 끝 와류로 인한 에너지 손실을 최소화하여, 입력 전력을 보다 효율적으로 풍량으로 전환합니다. 다시 말해, 동일한 회전속도(RPM)에서 보다 많은 공기를 이동시키거나, 동일한 풍량을 더 낮은 전력과 속도로도 달성할 수 있게 해줍니다. 실제 제품 설명에서도 “루프 형태의 특수 날개 형상이 팬 내부 난류를 깨끗이 정리(regulated air stream)하여 동일 RPM 대비 더 높은 유량을 구현하고, 에너지 소비를 줄인다”고 밝혔습니다. 이는 결과적으로 팬의 공기역학적 효율을 높이고, 발열 대비 소비전력비를 개선하는 효과가 있습니다.
셋째, 집중된 공기 유동(기류 집중)를 들 수 있습니다. NB-eLoop 팬은 공기 유동을 일직선으로 곧게 내보내는 특성이 있는데, 날개 끝의 루프가 일종의 덕트(duct) 역할을 하여 배출되는 공기를 모아주기 때문입니다. 일반 팬이 회전 시 주변으로 새어 나가는 산란류(scattering)가 많은 반면, NB-eLoop는 설계 자체가 공기를 모아 직진시키므로 방출된 공기의 집중도가 높습니다. 제조사에서는 이를 두고 “새로운 팬은 공기 유동을 집중시켜 산만한 손실을 줄였다”고 설명하며, 이러한 지향성 유동은 히트싱크 핀이나 라디에이터를 통과할 때 정압(Static Pressure)을 유지하는 데 유리합니다. 그 결과 NB-eLoop는 일반 축류 팬보다 높은 정압 성능을 보여주며, 두꺼운 라디에이터나 촘촘한 히트싱크를 통과할 때도 풍량 손실이 적습니다.
정리하면, NB-eLoop의 루프 블레이드 디자인은 ①난류 소음 저감, ②항력 감소에 따른 효율 향상, ③기류의 직진화에 따른 정압 유지라는 세 마리 토끼를 동시에 잡는 혁신을 이루었습니다. 이런 특징 덕분에 NB-eLoop 팬은 동일한 조건에서 더 조용하고, 더 강한 풍압을 내며, 더 많은 공기를 이동시킬 수 있게 되었고, 이는 냉각 성능과 정숙성 양면에서 모두 뛰어난 결과를 가져왔습니다.
기존 축류 팬 대비 성능 비교 분석
NB-eLoop 시리즈가 내세우는 바이오미메틱스 디자인의 효과는 객관적인 수치로도 확인됩니다. Table 1은 대표적인 NB-eLoop 모델들의 주요 스펙을 요약한 것으로, 이를 통해 기존 일반 팬과의 성능 차이를 가늠해볼 수 있습니다. 예를 들어 120mm 규격의 NB-eLoop B12-PS 모델은 최대 1500 RPM으로 동작하며 약 98.7 m³/h(=58.1 CFM)의 풍량을 내는데, 소음도는 고작 21.2 dB(A)에 불과합니다. 동급 크기의 전통적 팬이 유사 풍량을 내려면 보통 30 dB 이상의 소음을 감수해야 한다는 점을 고려하면 소음 면에서 월등히 우수함을 알 수 있습니다. 또한 140mm 규격의 B14-PS 모델은 1200 RPM으로 142.6 m³/h(약 84 CFM)에 달하는 거대한 풍량을 뿜어내면서도 소음도 24 dB(A) 수준으로 억제되어 있는데, 이는 기존 140mm 팬들의 최대치에 근접하는 풍량을 훨씬 조용하게 달성한 셈입니다. 이러한 수치는 제조사 주장대로 NB-eLoop 팬이 “거의 모든 면에서 일반 축류 팬보다 우수”하다는 것을 뒷받침합니다. 특히 정압의 경우, B12-PS(120mm)는 최대 1.48 mm H2O의 정압을, B14-PS(140mm)는 약 1.08 mm H2O의 정압을 보여줍니다. 이는 장애물이 있는 환경(예: 라디에이터)에서도 안정적으로 공기를 밀어낼 수 있는 능력을 의미하며, 일반 팬 대비 뛰어난 성능 지표입니다.
Table 1. Noiseblocker NB-eLoop 주요 모델 스펙 비교
| 모델 (규격) | 최고 속도 (RPM) | 최대 풍량 (m³/h) | 최대 소음 (dB(A)) | 정압 (mm H2O) |
| NB-eLoop B12-PS (120mm) | 1500 (PWM 제어) | 98.7 (≈58.1 CFM) | 21.2 | 1.48 |
| NB-eLoop B12-P (120mm) | 2000 (PWM 제어) | 130.8 (≈77 CFM) | 28.4 | 2.24 |
| NB-eLoop B14-PS (140mm) | 1200 (PWM 제어) | 142.6 (≈83.9 CFM) | 24.3 | 1.08 |
| NB-eLoop B14-3 (140mm) | 1400 (정속 고정) | 178.3 (104.9 CFM) | 28.7 | – (미측정) |
참조: watercoolinguk.co.uk, sts-tutorial.com, memoryc.com, avadirect.com
위 표에서 보듯 NB-eLoop 팬들은 동일 크기의 일반 팬을 능가하는 뛰어난 풍량–소음 비율을 보여줍니다. 예컨대, 120mm 고정형 일반 팬 중 성능이 좋은 편인 제품도 최대 풍량 60 CFM 전후에 소음 30 dB(A) 내외인 경우가 많은데, NB-eLoop B12-PS는 그보다 약 3 dB 조용한 수준에서 동일하거나 더 높은 풍량을 냅니다. 3 dB의 차이는 소음 에너지로 보면 약 2배 차이에 해당하므로, 체감되는 정숙성의 우위를 가늠할 수 있습니다. 또한 120mm 고정형 고속 모델인 B12-3(=1900 RPM, 71 CFM, 26.5 dB(A))이나 PWM 고속 모델 B12-P(2000 RPM)는 최대 2.2 mm H2O대의 강력한 정압을 발휘하여, 두꺼운 라디에이터를 사용하는 수랭 시스템에서도 탁월한 냉각 성능을 보입니다. 실제 리뷰에서도 NB-eLoop 120mm 고속팬(B12-P)은 최신 최고급 팬들과의 비교 테스트에서 거의 동등한 수준의 냉각 성능을 기록하며 상위권에 올랐는데, 10년 전에 설계된 팬임에도 불구하고 Noctua NF-A12x25 등 현세대 대표 팬들과 어깨를 나란히 했다는 평가를 받았습니다. 이는 NB-eLoop 시리즈의 선구적 설계가 얼마나 앞서 있었는지를 보여주는 대목입니다. 요약하면, NB-eLoop 팬은 기존 축류 팬 대비 동일 소음에서 더 높은 풍량과 정압을 달성하거나, 동일 풍량에서 훨씬 낮은 소음을 구현함으로써, 냉각팬의 성능 지표를 한 단계 끌어올린 것으로 평가됩니다.
하이엔드 PC·오디오·산업 환경에서의 의의와 응용
Noiseblocker NB-eLoop 팬 시리즈의 등장은 PC 쿨링 업계와 정숙성 요구가 높은 여러 분야에 큰 의미를 지닙니다. 우선, 하이엔드 PC 시장에서는 성능과 저소음의 양립이 중요한데, NB-eLoop 팬은 강력한 냉각 성능을 유지하면서도 소음을 획기적으로 줄여주어 극강의 정숙한 PC 빌드를 가능하게 했습니다. 오버클럭킹이나 수랭 쿨링같이 발열이 많은 고성능 PC에서도, 높은 정압의 NB-eLoop 팬을 라디에이터나 케이스 팬으로 사용하면 온도를 잡으면서 소음은 최소화할 수 있어 엔쓰지애스트(enthusiast)층의 호평을 받았습니다. 특히 슬리브 베어링을 개선한 Nano-SLI 2 베어링과 포지션–인버리언트(position invariant) 자석 부상 베어링 등의 도입으로 진동과 소음이 더욱 줄어들었고, 6년 이상의 긴 수명 보증을 내세울 만큼 내구성도 뛰어나 하이엔드 PC 사용자들의 신뢰를 얻고 있습니다.
고음질이 중요한 오디오 장비 및 스튜디오 환경에서도 NB-eLoop 팬은 유용한 솔루션입니다. 예를 들어 하이엔드 오디오 앰프나 DAC 장비에는 발열 관리를 위해 팬이 필요하지만, 팬 소음은 신호 대 잡음비(SNR)에 부정적인 영향을 줄 수 있습니다. NB-eLoop같이 사실상 무소음에 가까운 팬을 적용하면, 민감한 녹음 스튜디오나 오디오 감상실에서도 냉각팬 소음으로 인한 방해 없이 안정적인 작동이 가능합니다. 이미 일부 오디오 매니아들은 소음에 민감한 환경을 위해 Noiseblocker의 저소음 팬을 선호하고 있으며, 팬리스(passive) 설계가 어려운 경우 NB-eLoop는 차선의 대안으로서 효과적이라는 평가를 내리고 있습니다. 마찬가지로 의료기기, 연구실 장비 등 저소음이 중요한 산업용 장비에서도 이러한 바이오닉 팬의 도입은 작업 환경의 소음 공해를 줄이고 사용자 피로도를 낮추는 데 기여할 수 있습니다.
나아가, NB-eLoop 기술이 지닌 에너지 효율성과 산업적 잠재력은 친환경과 지속가능성이 대두되는 현대 산업에서 그 의의가 큽니다. 앞서 언급한 대로 NB-eLoop의 설계는 동일 냉각 성능을 얻는 데 필요한 전력을 줄여주기 때문에, 데이터 센터나 서버룸처럼 수백~수천 개의 팬이 24시간 구동되는 환경에서는 전력 절감 효과로 연결될 수 있습니다. 또한 소음 규제가 있는 작업장이나, 공조 시스템의 팬 소음이 문제되는 건물 등에서는 NB-eLoop와 같은 저소음 팬이 산업 소음 저감 대책이 될 수 있습니다. 개발 당시 정부의 R&D 지원을 받았던 것도 이 기술의 공익적 가치를 인정받은 결과인데, 이는 곧 NB-eLoop 팬이 단순한 PC 부품을 넘어 산업 전반에서 활용될 수 있는 혁신적 기술 플랫폼임을 시사합니다.
결론적으로, Noiseblocker NB-eLoop 시리즈는 자연의 설계 원리를 성공적으로 모방하여 상용기술로 구현해낸 사례로서, PC 쿨링 팬의 성능과 정숙성 기준을 한층 끌어올렸습니다. Dr. 루돌프 바나쉬의 바이오공학적 통찰과 블랙노이즈의 제품화 기술이 결합된 이 팬들은 출시된 지 10년이 지난 현재까지도 경쟁력 있는 성능을 보이며, 생체모방공학이 향후 쿨링 솔루션 혁신에 얼마나 큰 잠재력을 지니는지 보여주고 있습니다. 앞으로도 이러한 바이오미메틱스 기반 디자인은 고성능 PC, 민감한 음향기기, 그리고 조용하고 효율적인 공조가 필요한 모든 영역에서 쿨링 기술의 방향타 역할을 할 것으로 기대됩니다.
바이오미메틱스 기반 쿨링 팬의 다른 사례들
NB-eLoop는 쿨링 팬 분야에서 생체모방공학(biomimetics)의 성공적인 적용 사례로 손꼽히지만, 이외에도 자연에서 영감을 얻어 설계된 팬들은 다양한 산업 영역에서 활약하고 있습니다. 대표적으로 올빼미, 상어, 고래와 같은 동물들의 독특한 생리적 구조는 각각 소음 제어, 항력 감소, 유체 흐름 최적화 등의 기술로 이어지며, 팬 설계에 직접 응용되고 있습니다.
독일의 산업용 팬 전문기업 Ziehl-Abegg는 올빼미의 무음 비행 원리에서 착안해 FE2owlet 시리즈 축류 팬을 개발했습니다. 올빼미는 날개 앞·뒤 가장자리에 미세한 톱니 형태를 지닌 깃털 구조를 통해, 비행 중 발생하는 고주파 난류 소음(turbulent noise)을 거의 완전히 제거할 수 있습니다. Ziehl-Abegg는 이 구조를 팬 블레이드 설계에 적용하여, 다음과 같은 특성을 구현했습니다. 블레이드 후연에 톱니형 절단 구조(serrated trailing edge)를 적용해 와류 소음을 미세하게 분산하였고 블레이드 팁에는 윙렛(winglet)을 장착해 팁 와류를 억제하고 항력 감소함으로써 전체적으로 난류를 줄이고 정압 성능을 높여 팬 효율을 약 20% 향상하고 에너지 소비는 기존 대비 감소, 소음은 최대 5dB 이상 저감하였습니다. 이 팬은 공조 시스템, 대형 냉각기, 공장 환기 등에서 에너지 절감 및 소음 규제 대응에 효과적이며, 생체모방 팬 설계의 대표적 산업화 사례로 평가받고 있습니다.
PC 쿨링 시장에서 Zalman(잘만테크)는 Shark Fin Blade 기술로 바이오미메틱스 팬 설계에 접근했습니다. 상어의 피부는 미세한 리브렛(riblet) 구조를 통해 유체 저항을 줄이며, 빠르게 수영할 수 있게 해줍니다. 이를 응용한 Zalman ZM-SF3 팬은 블레이드 중앙에 “Shark Fin Blade”라 불리는 융기 패턴을 형성하여, 공기의 층류화(flow laminarization)를 촉진하여 난류 저감 및 소음 최소화를 실현하면서 풍량은 증가하였으며 ELQ (EverLasting Quiet) 베어링 채택으로 정숙성과 내구성 향상하였고 또한 Anti-vibration Silicone Pin으로 진동 전달 억제하였습니다. 이 팬은 바이오미메틱스 기반 소음 저감 기술과 진동 억제 구조가 종합적으로 반영되어 있으며, 조용한 PC 환경을 구성하려는 사용자층에게 높은 평가를 받고 있습니다. Zalman은 이러한 구조를 바탕으로, 저소음 팬 시장에서 기능성과 디자인 양면을 강화해 왔습니다.
자동차 부품 전문기업 Mahle는 전기차(e-Mobility)용 냉각팬 개발에 있어서도 생체모방 원리를 도입했습니다. Mahle는 전기차용 HVAC 팬 및 모터 냉각팬을 개발하는 과정에서 올빼미 날개의 비행 구조를 참고했으며, 그 결과 팬 블레이드 뒷전에 미세 톱니형 후연 설계를 적용하여 고주파 와류 소음 저감하였고 회전 블레이드의 형상을 재설계하여 팁 와류 감소 + 정압 유지 향상하였으며 기존 팬 대비 평균 소음 약 50% 감소, 진동은 30% 이상 감소시킨 이러한 구조를 통해 고급 전기차의 정숙성 기준을 충족시키는 팬 시스템 구현하였습니다. Mahle의 사례는 바이오미메틱스가 소형화된 회전체 설계에 적합하다는 점을 보여주며, 특히 정숙성이 요구되는 모빌리티 분야에서도 효과적임을 입증합니다. 팬은 단순히 공기를 움직이는 부품이 아니라, 소음·진동·에너지 효율을 통합적으로 고려한 ‘지능형 설계’ 대상으로 바뀌고 있음을 잘 보여줍니다.
이 외에도 다양한 생체 구조가 팬 설계에 연구되고 있습니다. 혹등고래 앞지느러미의 돌기형 결절(tubercles)은 물속에서 회전력을 증가시키고 흐름을 안정화하는 효과가 있어, 일부 산업용 선풍기 및 터빈 블레이드에 적용하였다. 또한 곤충의 날개 골격으로부터 나온 나노 구조 기반의 골격은 진동 흡수와 난류 제어에 유리하여, 소형 팬 설계 시에 사용 가능성이 연구 중입니다.
이러한 사례들은 모두 하나의 공통점을 가집니다. 자연은 수백만 년의 진화를 통해 에너지 손실을 최소화하고 소음을 줄이는 최적의 유체 설계를 완성해왔고, 인간은 그 정답을 모방하며 기술화하고 있다는 점입니다. NB-eLoop, ZM-SF3, FE2owlet, Mahle EV 팬과 같은 제품들은 각기 다른 방식으로 자연의 설계 원리를 적용하여 쿨링 기술의 진화를 이끌고 있습니다. 생체모방공학은 단순한 ‘영감’이 아닌, 이제는 정량적으로 검증된 실용 기술로 자리 잡고 있으며, 향후에도 팬·프로펠러·블레이드 기반 장치들의 성능 향상을 위한 핵심 설계 철학으로 계속 확산될 것입니다.
참고 문헌 및 출처: 제조사 공식 제품 정보mitxpc.com, watercoolinguk.co.uk, EvoLogics 보도자료evologics.com, 기술 리뷰 및 분석 기사sts-tutorial.commemoryc.com, 관련 산업 사례 연구asknature.orgebay.com 잘만 www.zalman.com 등.
