요즘 MacBook은 어떻게 오랫동안 사용할 수 있게 된 걸까?

업그레이드된 하드웨어

다른 브랜드 노트북도 마찬가지였지만 예전의 포터블 맥은 실사용 시간이 2시간에 채 못 미쳤습니다. 2000년대 초반에 출시된 파워북(PowerBook: 현재의 맥북 프로에 해당) G4는 스펙상 사용 시간이 5시간이었고, 실사용 시간은 2시간이 한계였습니다. 그래도 타 브랜드 노트북에 비하면 배터리 사용 시간이 꽤 긴 편이었죠. 외출할 때 전원 어댑터를 빠트리기라도 하면 왠지 불안하기도 했던 시절이었습니다. 당시 노트북이라는 것은 지금처럼 이동하면서 사용하는 개념이 아니라 작업 환경을 다른 곳에 옮겨서 사용한다는 개념에 더 가까웠습니다.

현재의 맥북은 어떨까요? 맥북 에어와 프로는 물론이고 최신 맥북 12인치 기종까지 훨씬 더 긴 시간 동안 사용할 수 있습니다. 스펙상 사용 시간은 멀티미디어 재생용으로 사용 시 9-10시간, 인터넷 사용 시 좀 더 긴 시간 동안 사용할 수 있다고 합니다. 실사용 시간이 더 적다는 걸 고려해도 최소한 반나절은 배터리만으로도 사용할 수 있게 되었죠.

1박 2일 여행 다녀올 것이 아니라면 굳이 어댑터를 가지고 다니지 않아도 충분히 사용할만해 졌습니다. 실제로 카페 등에서 맥북에 어댑터 없이 사용하고 있는 사람들을 쉽게 만나볼 수 있지요.

도대체 근 10년 동안 배터리에 어떤 일이 일어난 것일까요? 그동안 배터리 용량이 부쩍 증가한 것이겠지...라고 여길 수도 있겠으나 사실 애플의 포터블 맥에서 배터리 용량 변화는 크지 않았습니다. 더 정확히 말하면 배터리의 용량 변화는 크지 않았지만, 고밀도화되었다고 해야 합니다. 그래서 더 가벼워지고 더 적은 공간을 사용할 수 있게 되었지요. 실제로 2.4kg에 육박하는 파워북 G4와 1.3kg밖에 안 되는 맥북 에어 13인치 모델의 배터리 용량 차이가 없는 이유도 그것입니다.

	파워북 G4	맥북 12인치	맥북 에어
출시년도	2001년	2015년	2015년
CPU	PPC G4	Intel Core M	Intel Core i7
스펙상 사용 시간	5시간	9-10시간	12시간
배터리 용량	55.3Wh	39.7Wh	54Wh
무게	2.4kg	0.92kg	1.35kg

맥북 배터리 성능 변화

2001년 출시된 파워북 G4는 macOS가 탑재된 포터블 맥의 시조입니다. 최신 맥북과 비교하면 사용 시간이 길어졌지만, 배터리 용량은 오히려 줄어들었습니다. 요즘의 맥북은 배터리 용량을 증가하는 것보다는 무게 감소에 더 큰 비중을 주고 있는 것 같습니다.

클럭 전쟁이 끝나고

컴퓨터가 전기를 소모하는 가장 큰 이유 중 하나는 CPU입니다. CPU는 전자의 움직임에 의해 복잡한 계산이나 연산을 처리하는데 이 과정에서 열이 발생합니다. 문제는 CPU가 아무것도 하지 않더라도 클럭에 따라 수시로 전자를 움직인다는 것이죠. 아무것도 하지 않아도 전기를 소비하고 발열이 나타납니다.

포터블 컴퓨터에서 전력 효율성은 중요하게 고려되어야 할 요소이지만, 불과 몇 년 전까지 CPU 제조사는 CPU 클럭을 높이는 방향으로 진화해왔습니다. 그리고 2000년 중반 CPU 제조사는 3GHz 언저리에서 클럭 전쟁을 끝냅니다. 전력을 투입해서 힘으로 돌리는 깡패 같은 방식에서 소비 전력을 억제하면서 충분한 성능을 끌어 내는 것으로 방향이 바뀌었지요. 절대적인 성능 경쟁에서 소비 전력 대비 성능 경쟁으로 변화한 것입니다. CPU의 처리를 효율화함으로써 같은 성능을 낼 때 조금이라도 소비 전력을 줄이고자 한 것이죠. 같은 성능을 내면서도 사용하지 않는 CPU의 클럭을 낮추거나 아예 꺼버립니다.

맥에 탑재된 인텔 CPU는 'C-State'라는 설정이 있습니다. C0부터 C1, C2, C3 등 동작 조건에 따른 수치가 증가하면 CPU의 각 부분 전원이 정지되어 쓸데없이 소비되는 전력을 줄이는 구조입니다. 'C-State'를 효율적으로 사용해서 소비되는 에너지를 줄이려면 CPU의 사용 시간을 최대한 억제하고 효율적으로 동작하도록 해야 하는데 이 부분은 macOS나 소프트웨어가 담당하는 부분입니다.

타이머 병합 기술

애플은 첫 버전인 Mac OS X 치타부터 시작해서 현재까지 CPU를 보다 효율적으로 사용하고 배터리 사용 시간을 증가시키기 위해 여러 시도를 해왔습니다. 하지만 주로 OS의 커널과 장치 드라이버와 같이 하드웨어와 직접 액세스하는 정도에 그쳤는데요. OS 차원에서 절전 기술이 높아져도 일반 사용자와 소프트웨어 개발자는 애플의 의도도 잘 모를뿐더러 알고 있다고 해도 그것에 맞게 Mac을 사용하거나 소프트웨어를 만들지 않았습니다.

그런데 지금까지 이래 왔던 게 OS X 10.9 매버릭스(Mavericks)에서 크게 달라집니다. 그 첫 번째는 '타이머 병합 기술'이란 것입니다. macOS와 macOS에서 작동하는 모든 소프트웨어는 주기적으로 동작하는 부분이 있습니다. 이를테면 메일 확인 등은 사용자가 하지 않아도 일정 시간 간격으로 처리합니다. 이와 같은 동작을 위해 '타이머'라는 기술을 사용하고 있고 일정 시간 간격으로 특정 기능을 호출하는 것이죠.

그런데 메일 확인과 같은 것들은 1/1000초 단위로 정확할 필요는 없습니다. 어느 정도 정확도를 떨어트려도 상관없습니다. '타이머 병합 기술'은 각각의 소프트웨어나 OS의 기능이 개별적으로 수행하던 작업들을 정확도가 다소 떨어지더라도 한꺼번에 묶어 일괄적으로 처리해버립니다. 그러면 CPU가 동작하는 시간을 줄이고 더 오랜 시간 동안 'C-State' 상태에 머무르게 할 수 있죠. 그러면 당연히 소비 전력이 줄어들고요.

타이머 병합 기술은 잠시 후에 처리할 일을 모두 모아 일괄적으로 처리해서 CPU를 최대한 쉴 수 있도록 하는 것

macOS를 지원하는 번들 앱

macOS뿐만 아니라 소프트웨어도 에너지를 절약하는 데 힘을 보탭니다. OS X 10.9 매버릭스(Mavericks)에서는 여러 소프트웨어가 실행되고 있을 때 활성화된 창 뒤에 다른 소프트웨어의 창이 완전히 가려져 있고, 파일 다운로드나 음악 재생과 같은 작업을 하지 않는다면 그 소프트웨어의 속도를 현저히 낮춰버리는 앱냅(AppNap) 기능이 추가되었습니다. 백그라운드에 있다가 다시 활성화되면 소프트웨어의 속도는 다시 최대가 됩니다.

10.9 이상에서는 백그라운드에 있는 앱의 속도를 낮춰 전력 소비를 줄이는 AppNap기능을 지원한다.

이런 앱냅 기능은 macOS와 함께 설치된 기본 응용 프로그램 모두 사용할 수 있으며 애플은 OS X 매버릭스 이후 개발자들에게도 이 기술이 적용되는 것을 적극적으로 강요하고 있으므로 앱의 상태를 최신으로 유지하는 것이 좋습니다.

사파리 웹 브라우저에서는 페이지 가장자리에 있는 애니메이션 플러그인이 동작하지 않는다.

소프트웨어에 적용되는 전원 절약 기술은 맥에서 가장 많이 사용하는 사파리 웹 브라우저에서는 더욱 진보된 형태로 적용되어 있습니다. 플래시와 같은 애니메이션이 포함되어 있거나 광고 배너는 배터리를 빠르게 소모하는 주범입니다. 사파리에서는 사이트 정 가운데 있는 애니메이션만 보여주며, 사이트 가장자리에 표시된 플래시나 애니메이션 플러그인은 전원 절약 기능이 동작하여 정지된 상태로 보여줍니다. 사용자가 직접 클릭해야 재생되지요.

이런 애플 맥북의 하드웨어와 macOS, 그리고 소프트웨어의 지원이 모두 한데 엮이면서 10여 년 전보다 2배 이상의 배터리 수명이 가능해졌습니다.