자신의 적은 자신뿐, 코드명 "Ada Lovelace" NVIDIA GeForce RTX 4090 파운더스 에디션 > 리뷰

AI와 메타버스를 위한 세계 최고의 컨퍼런스인 엔비디아의 GTC 2022 에서 첫선을 보였던 코드명 "에이다 러브레이스" 지포스 RTX 40 시리즈가 드디어 오늘 밤 부터 첫 선을 보이고 본격적인 판매에 들어간다. 여러 차례 GTC 를 통해 첫 소개가 된 신형 지포스는 게이머들에게 하나의 큰 선물로 게이밍을 하는 분과컴퓨터에 문외한 인 분들까지도 열광한다. 특히나 작년와 올 해는 가상화폐 시장으로 적지 않은 숫자의 지포스 RTX 30 시리즈 그래픽카드가 판매되면서 일반 소매시장에서는 프리미엄까지 줘야 구입할 수 있는 귀한 몸까지도 되었다.

오늘은 엔비디아 지포스 RTX 40 시리즈 중에서 최고의 몸값과 성능을 자랑하는 지포스 RTX 4090 시리즈를 통해 과연 전세대 대비 얼마나 성능이 향상 되었는지 천천히 살펴보도록 하자.

■ NVIDIA GeForce RTX 4090 파운더스 에디션

▲ 지포스 RTX 4090 과 지포스 RTX 3090 Ti 의 스펙 비교표

전세대의 가장 최상급 그래픽카드인 지포스 RTX 3090 Ti 와 가장 큰 차이점은 삼성의 8nm 공정에서 TSMC의 4nm 공정으로 보다 세밀해졌다는 점이다. 이로 인해 2배 가까운 쿠다 코어를 넣어 성능을 끌어올렸다. 이 부분을 늘어난 트랜지스터의 숫자 비율과도 동일하다. 그리고 제품의 두께는 3개의 슬롯을 차지하는데 60mm 정도의 넓이를 지녔으며 출력 포트의 종류와 숫자는 같다. 소비전력을 의미하는 TGP도 동일한데 단지 이 지포스 RTX 4090 의 가장 큰 아쉬운 점은 PCIe 4.0 16배속으로 작동을 한다라는 점이다. 물론 PCIe 5.0 를 지원한다고 해서 눈에 띄이는 큰 성능 향상을 이룰 수 없겠지만 개인적으로 그 스펙에서 주는 감성 마력도 나쁘지 않기 때문이다.

■ 그래픽카드 최초로 ATX 3.0 의 도입

사실 인텔이 주도하고 있다고 볼 수 있는 ATX 규격은 형제 ATX 2.0 대에 머물러 있다. 하지만 그래픽카드 그리고 프로세서도 작은 공정으로 만들어지지만 결국 높은 성능을 위해 작아진 만큼 많은 숫자의 트렌지스터를 넣기 때문에 사실 세대를 거듭할 수록 소비전력량은 늘어난다고 보는 것이 옳다. 특히나 그래픽카드의 경우 위 스펙표에서도 볼 수 있듯이 450W 정도 전력을 소비하는데 이 수치는 10 여년전 주력 파워 (전원공급기)의 출력량과 동일하다. 그만큼 그래픽카드는 세대를 거듭할 수록 소비전력량도 같이 동반 상승했다.

지포스 RTX 4090 에 번들로 포함되어 있는 케이블은 4개의 12V 8핀 커넥터를 하나로 만들어주는 엔비디아에서 제공한 자료에 따르면 3개의 8핀 혹은 6핀 12V 커넥터를 연결해 주면 되며 하나는 오버클럭킹시 추가적으로 필요할 수 있는 전력을 공급해 주는 용도로 사용된다. 즉, 3개의 8핀 커넥터를 연결해 주면 지포스 RTX 4090 그래픽카드를 작동하는데 아무런 문제가 없다. 단, 이 그래픽카드를 사용하려면 특히나 하이엔드 급 프로세서를 같이 사용한다고 하면 골드 등급, 1000W 급 이상의 파워를 사용하는 것을 추천한다.

▲ 4개의 12V 8핀 커넥터 중에 하나는 연결하지 않아도 된다는 별도의 프린팅을 해두었다. 무슨 쓰레기통 아이콘 같기도 하고 아무튼...

■ 지포스 RTX 3060 과 지포스 RTX 3090 과의 비교

▲ 짧은 기판으로 디자인되어 있는 탓에 전원 커넥터의 위치가 그래픽카드 중간 부분에 위치해 있는데 ATX 3.0 방식을 사용하고 있는 지포스 RTX 4090 커넥터가 다른 것을 알 수 있다.

▲ 좌, 3 슬롯 두께를 가지고 있는 지포스 RTX 4090 / 우, 2.5 슬롯 두께를 가지고 있는 지포스 RTX 3090

■ 텐서, RT코어의 진화, 늘어난 캐시 메모리 "Ada Lovelace"

▲ 에이다 러브레이스의 풀칩 다이어 그램

지포스 RTX 3090 Ti 의 가장 큰 차이를 보이는 것은 바로 쿠다 코어 숫자이다. 우선 RTX 3090 Ti 의 경우 10752 개 그리고 지포스 RTX 4090 은 16384 개 이며 텐서 코어는 336개에서 512개로 늘어났다. RT 코어도 84개에서 128개로 늘어나 사실상 하드웨어 스펙이 엄청나게 늘어났다. 늘어난 만큼 트렌지스터의 숫자도 들어났는데 283억개 에서 763억개로 2배 이상 늘어났다. 이렇게 늘어난 트렌지숫자에도 불구하고 동일한 TGP 를 갖게 된 이유는 바로 8nm 공정에서 4nm 공정으로 50% 정도 작아졌기 때문이다.

새로운 지포스 RTX 40 시리즈의 하드웨어적인 특징을 정리하면 아래와 같다.

● 새로운 스트리밍 멀티 프로세서 (SM, 쿠다 코어)

● 4세대 텐서 코어 - DLSS 3.0 의 성능 향상 및 AI 등 연산에 특화

● 3세대 RT 코어 - 레이트레이싱 성능의 향상

● DLSS3 - Ai 를 통한 추가적인 프레임을 생성 및 삽입
● 엔비디아 스튜디오 - 라이브스트리밍, 3D 렌더링, 비디오 편집 속도 증가

● AV1 엔코더 - 8세대 NVENC 코어 이며 AV1 를 지원해 H.264 하드웨어 인코딩, 디코딩을 지원

■ 그리고 DLSS 3.0 의 시작

DLSS가 3.0 버전으로 달라지면서 보다 강력해졌다. 그것을 바로 프로세서에 조금 더 영향을 덜 주며 그래픽카드 자체적으로 게임내 프레임을 가상으로 만들어내어 프레임 사이 사이 마다 삽입해 보다 부드럽게 전체 게임내 프레임을 만들어준다.

엔비디아의 지포스 RTX 409 시리즈는 새로운 프레임과 이전 프레임을 처리하여 장면이 어떻게 변하는지 예측을 하여 중간 프레임을 만들어 낸다. DLSS 3는 그래픽 파이프라인을 처리하지 않고 완전히 새로운 프레임을 생성하여 각기 실제 프레임 사이에 삽입하여 게임마다 최대 최대 4배까지 게임 성능을 향상시킬 수 있다고 한다.

DLSS 3 은 과거와 현재 프레임 사이에 표본을 만들어서 앞으로 나타날 새로운 프레임을 생성, 그 사이에 삽입함으로써 프로세서의 역할을 줄이며 프레임을 생성하는 파이프라인의 사용량을 줄이면서 전체적인 게임에서의 프레임을 증가시켜 부드럽게 보여주는 것이 핵심이다.

▲ 마이크로소프트 플라이트 시뮬레이션에서는 놀라운 화질도 보여주지만 DLSS3 를 사용할 경우 보다 늘어난 게이밍 프레임을 보여준다.

결국은 이 DLSS 3 이 성공하기 위해서는 물리적인 하드웨어의 완성도도 중요하겠지만 이 하드웨어를 100% 활용하는 소프트웨어 즉, 게임이 얼만큼 이를 지원하는가가 승패가 날 것으로 보인다. 엔비디아에서 올 해 내에 약 30개 내와의 DLSS 3 지원 게임을 출시 한다고 밝혔는데 이 DLSS3 의 성능을 최대한 이끌어 낼 수 있는 보다 많은 게임이 나와 대중화를 이끈다면 현재 지포스 RTX 40 시리즈가 보다 큰 인기를 끌지 않을까 생각한다.

■ 엔비디아 지포스 RTX 4090 벤치마크 셋업

● 프로세서 : AMD 라이젠9 7950X, 라이젠5 7600X

● 메인보드 : 에즈락 X670E PG 라이트닝 - 에즈윈
● 메모리 : DDR5-6400 16GB x2

● SSD : WD SN850 BLACK Gen4 x4 1TB

● 운영체제 : 마이크로소프트 윈도우11 22H2

우선 이 제품의 깡성능이라고 볼 수 있는 3DMARK 를 비롯하여 다이렉트11, 12 등의 게임 등에서 성능을 확인해 보도록 하고 전 세대라고 할 수 있는 DLSS 2.0, 1.0 에서의 성능도 확인해 보도록 하자.

3DMARK 테스트 안에 있는 레이트레싱 관련된 이 두가지 테스트에서 나온 결과값은 2배 이상의 성능 차이를 내는 놀라운 결과를 보여주었다. 이 엄청난 성능 차이는 무엇을 의미할까? 레이트레이싱이 적용된 게임에서 지포스 RTX 40 시리즈는 엄청난 발전을 이루었다는 것을 말해준다. 몇가지 다른 테스트들을 통해 다이렉트X 11, 12 등의 성능 향상을 보도록 하자.

4K 해상도에서 테스트를 한 2가지 상목에서 테스트 결과는 약 2배 정도의 성능 차이를 보여주었다. 파이어 스트라이크 울트라에서 피직스 점수만을 빼게 되면 대부분의 모든 항목에서 약 2배 정도의 성능 차이를 보여주었다. 지포스 RTX 3090 대비 2배의 성능을 낸다는 것이 정말 놀라웠다. 자, 이제 DLSS3 의 성능을 포함하여 게임의 성능을 볼 텐데 3DMARK 에서 DLSS3 의 성능을 측정할 수 있는 항목을 벤치마크 사이트에게 나누어 주었는데 이 프레임 성능 차이를 한번 더 보도록 하자.

▲ 3DMARK DLSS feature test 의 결과값은 DLSS3 퍼포먼스 옵션을 취하게 되면 위 결과에서 보는 것과 같이 정확하게 3배 정도의 성능 차이를 보여주었다. 즉, 게임 내에서 DLSS3 를 적극적으로 도입하여 최적화를 한다면 지포스 RTX 4090 그래픽카드에서 4K 해상도에서 넉넉한 프레임 수치를 보여줄 것으로 보인다.

다이렉트11 기반의 METRO2333 과 다이렉트X 12 기반의 툼레이더를 통해 지포스 RTX 4090 의 성능을 알아봤다. 특히나 툼레이더의 경우 DLSS 2.0 를 지원하므로 하위 호환이라는 측면에서 보면 지포스 RTX 4090 의 성능을 직접적으로 볼 수 있었다. 결과로 나온 프레임은 앞에서 봤던 3DMARK 에서의 결과와 비슷한 놀라운 프레임 차이 그리고 그 상승폭을 보여주었다.

■ DLSS 3.0 게임들에서 성능은?

DLSS 3 이 적용되어 있는 EA 게임의 F1 22 는 최적화 정도가 그리고 DLSS 3 를 지원하면 프레임이 어떻게 변화가 되는지 극적으로 보여주었다. DLSS 3의 경우 하위 호환이 되지 않아 지포스 RTX 30 시리즈 그래픽카드의 정말이지 현저하게 낮은 특히나 4K 해상도에서 60 프레임을 넘지 못하는 성능 결과를 보여주었다. 하지만 지포스 RTX 4090 은 순수한 성능에서 그리고 DLSS 3 가 적용이 되었을 때 보다 높은 프레임 수치를 보여주었다.

게임의 출시 초기 부터 엔비디아의 레이트레이싱을 적극적으로 받아들여 만들어진 게임임 사이버펑크 2077 은 이번 지포스 RTX 40 시리즈를 위해 DLSS3 를 공식적으로 지원할 예정이며 이번 런칭 시점에는 테스트를 위한 별도의 베타 버전을 제공해 지포스 RTX 4090 이 DLSS3 를 지원하는 본격적인 게임을 얼만큼의 성능 향상이 이루어지는 특히나 4K 해상도에서 DLSS3 를 지원하게 된다면 게임에서 프레임 성능이 얼마나 놀라울 정도로 늘어나는 가를 극명하게 보여주었다. DLSS 3 를 지원하지 않은 지포스 RTX 3090 대비 DLSS 3를 지원하는 지포스 RTX 4090 의 성능은 무려 3배나 차이가 났다.

마지막으로 2D 이미지 편집시 GPU를 활용하는 필터링 작업과 이미지 렌더링 툴을 통한 향상된 AV1 그리고 달라진 텐서, RT 코어의 성능을 확인해 보도록 하자.

어도비의 포토샵을 비롯하여 프리미어 등도 엔비디아의 지포스 그래픽카드를 적극적으로 활용해 필터 작업 및 미디어 인코딩 디코딩 등에 활용한다. 포토샵이 경우는 내부에 포함되어 있는 이미지 필터에 엔비디아 지포스 그래픽카드를 활용하면서 그래픽카드가 좋으면 좋을 수록 필터 후 결과값을 빠르게 보여준다. 테스트 결과에서 볼 수 있듯이 RTX 4090 이 전세대 RTX 30 시리즈 대비하여 약 1초정도 빠른 성능을 보여주었는데 비중으로 따지자면 약 18% 정도에 해당되는 빠른 결과를 보여주었다.

옥테인벤치마크를 통해 지포스 RTX 4090 의 렌더링 성능을 측정해봤다. 결과는 사뭇 놀라왔는데 게임에서 프레임 성능 수치를 보다 높은 결과값을 보여주었기 때문이다. 특히나 지포스 RTX 3090 대비 약 2배 이상 빠른 성능을 보여주어 렌더링 부분에서는 정말 비약적인 성능 향상을 가져 왔다는 것을 눈으로 확인할 수 있었다. 정말 어메이징한 결과값이 전세대 대비 성능 차이가 아닐까 싶었다.

■ 자신의 성능을 초월한 엔비디아 지포스 RTX 4090

2022 GTC 를 통해 처음으로 공개된 이 새로운 지포스 그래픽카드에 대한 세간의 걱정은 적지 않았다. 커다란 크기도 크기였지만 문제는 스펙으로 대략 예상할 수 있는 성능적인 부분에 대한 의구심이 들었기 때문이다. 게다가 전세대 지포스 RTX 3090 에 비해 $100 정도 높게 가격이 책정이 된 만큼 그 성능에 대한 우려는 상당히 켰다. 하지만 뚜껑을 열어 놓고 보니 새롭게 출시된 신형 프로세서들과도 상당히 좋은 궁합을 보였으며 안정적인 성능을 냈다.

이번 지포스 RTX 4090 그래픽카드는 여러가지로 큰 의미를 갖는다. 우선 첫번째로 DLSS 3.0 를 통해 4K 120 프레임을 넘어서 8K 까지도 안정적으로 갈 수 있는 길을 놓았다는 점이다. 두번째는 첫번째 4nm 공정을 도입함으로써 앞으로 출시된 후속 모델들도 역시 동일한 공정에서 만들어져 사실상 가장 작은 공정으로 만들어지는 첫번째 컴퓨터 주변기기가 되지 않을까 싶다.

마지막으로 두가지 지포스 RTX 4080 모델이 다음 달 즈음에 출시되는 것으로 알려졌는데 이번 지포스 RTX 4090 의 성능 향상폭을 보게 되니 지포스 RTX 4080도 역시 성능적인 부분에 대한 의구심을 상당히 불식시켜주는 결과가 아닐까 싶다. 그리고 지포스 RTX 4090 에 비해 소비전력당 성능 부분이 지포스 RTX 4080 에서 상당히 높게 나올 것으로 보이기 때문에 어떠한 결과가 나오는 것 따라 또 다른 파장을 일으키지 않을까 생각된다.

이번에 지포스 RTX 4090 그래픽카드는 성능에 대한 우려와 함께 그래픽카드의 가격 논란도 있었다. 기존 지포스 RTX 3090 Ti 대비 약 100달러 정도 올렸지만 오늘 기사에서 보는 것과 같이 성능적인 부분은 전세대인 지포스 RTX 30 을 높은 차이로 따돌려서 사실상 "성능" 하나만을 보면 이 처럼 만족스러운 그래픽카드가 또 나올까 하는 의구심 마저 들었다. 조금은 아쉽지만 올린 가격 외에 아쉽게도 국내외적인 환율 문제로 인해 상대적으로 더욱더 고가가 되어 버릴 것으로 보이는데 기존의 지포스 RTX 3090, 3090 Ti 를 구입했던 분들이라면 특히나 하이엔드 그래픽카드에 갈증을 느끼고 있는 분들이라면 한번 정도 업그레이드를 고려해 볼만한 제품으로 결론을 내릴 수 있을 듯 하다.