소니 VAIO Duo 11 설계의 비밀.

http://pc.watch.impress.co.jp/docs/column/ubiq/20121012_564468.html
http://ascii.jp/elem/000/000/736/736574/
http://www.notebookcheck.net/Review-Sony-Vaio-Duo-11-SV-D1121X9EB-Ultrabook.84581.0.html

소니 바이오 듀오 11 은 3세대 코어 프로세서 U 시리즈, 풀HD 터치 11.6인치 디스플레이를 탑재하면서,
동시에 1.305 KG의 (상대적으로) 경량화를 실현했습니다.
더불어 독자적인 Surf Slider 구조를 통해 태블릿으로도, 크램쉘 구조로도 이용할 수 있는 독특한 디자인을 갖고 있습니다.
(크램쉘, Clamshell - 조개껍데기처럼 벌어지는 형태에서 온 말로 일반적인 노트북 개폐형태.)

어떤 발상을 제품에 담았는지, 어떻게 효율적인 제조를 실현했는지, 기획, 구조 측면에서 살펴보겠습니다.


- 기획 : 윈도우즈8 의 등장.

윈도우즈8 은 터치 조작에 적합한 OS 이지만, 여전히 데스크탑 응용 프래그램의 중요성도 갖고 있습니다.
Metro UI 라는 새로운 터치 중심의 시작메뉴가 있지만, 모든 작업을 윈도우즈8 UI 로 하는 것은 아니고,
윈도우즈7 까지 사용자가 익숙해져 온 기존 UI도 여전히 남아있습니다.
즉, 윈도우스8 은 터치 중심의 윈도우즈8 UI, 키보드와 마우스로 조작하는 기존 UI 가 공존하는 OS 입니다.
이 양쪽 모두 쾌적하게 사용할 수 있는 것이 중요하다고 생각했습니다.

디스플레이를 연 상태의 키보드 모드에서는 키보드 입력과 터치를 동시에 할 수 있고, 태블릿 형태에서는 터치 조작을 사용하는 것을 윈도우즈8 시대의 모바일 PC에 가장 적합한 폼팩터로 판단했습니다.
두 가지 UI에 적합한 폼팩터가 바이오 듀오 11 의 기본 컨셉입니다.

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이러한 하이브리드 디자인은 크게 4가지입니다.

(1) (디스플레이) 분리형.
장점 : 분리시 경량화.
단점 :
디스플레이 측에 시스템이 추가되기때문에 무거워짐.
크램쉘 형태일 때 안정성을 높이기위해 키보드 측에 큰 배터리를 내장. -> 시스템 전체 무게 증가.

(2) 180도 회전형. (디스플레이가 반대 방향까지 접히는 구조.)
장점 : 회전 부분을 얇게 만들 수 있기때문에 시스템 전체 두께를 얇게 구현 가능.
단점 : 태블릿 모드일 때 키보드가 바닥면에 오기때문에 손상 가능성.

(3) 디스플레이 회전형.
장점 : 기존 노트북과 유사한 형태.
단점 : 안정되게 회전시키기위해서는 회전 부분이 두꺼워져야 함.

(4) 슬라이드형.
장점 : 적은 움직임으로 태블릿과 크램쉘을 오갈 수 있음.
단점 : 디스플레이 회전형처럼 안정된 슬라이드 기구가 필요하고, 두께에 영향을 끼칠 수 있다.

변형기구로 인해 인텔에서는 하이브리드 PC 대상으로는 두께 20mm 이내를 울트라북으로 정의합니다.
인텔이 정의한 13인치이하 울트라북의 두께는 18mm 입니다.
+2mm 의 추가를 인정한겁니다.
각각은 장, 단점이 있으며, 그 때문에 각 메이커는 각기 다른 디자인을 선택했습니다.

(힌지가 본체에 내장. 두께 방향으로 나오지 않도록 설계.)

바이오 듀오 11 의 두께는 17.85mm 로, 원래의 울트라북의 규정을 충족하고 있습니다.
+2mm 를 사용하느냐. 를 검토했으나 원래 얇은 울트라북에서 +2mm는 수치 이상으로 두껍다는 인상을 주기때문에 어떻게든 18mm 이내에 넣는 것을 목표로 설계했습니다.
18+2mm 에서 2mm 는 10% 이기때문에 2mm 의 유무가 디자인에 큰 영향을 미칩니다.

그 때문에 슬라이드 기구의 설계는 난항을 겪었습니다.
이 구조가 나오기까지 컨버터블, 2축 타입 슬라이더 등 다양한 형태를 검토했습니다.
그러나 모두 디스플레이와 힌지를 위아래로 겹치면 총 두께가 문제가 되었습니다.
일반적인 슬라이더 구조의 경우, 디스플레이와 힌지 부분이 겹쳐있습니다.
안정성은 증가하지만, 전체 두께는 증가, 18mm 라는 목표를 달성하기 어렵습니다.

바이오 듀오 11 에서는 그것을 피하기위해 디스플레이 모듈의 좌우에 힌지를 넣었습니다.
힌지와 디스플레이가 겹치는 것을 방지했고, 그 결과 두께를 줄일 수 있었습니다.

(본체 뒷면에 있는 좌우 힌지를 연결하는 마그네슘 플레이트.)

힌지 자체의 디자인도 독특합니다.
힌지가 좌우로 나눠져있기때문에 연동되지 않으면 부드럽게 열 수 없습니다.
좌우를 확실하게 연동시키기위해 마그네슘 플레이트로 좌우의 힌지를 연결하고 있습니다.
VAIO 로고가 들어간 플레이트는 디자인적인 요소로 생각하기 쉽지만, 실제로는 쓰기 쉽게하기위한 배려의 결과입니다.

(본체에서 분리된 힌지 부.)

(힌지 부분은 매우 강한 스프링과 캠으로 구성. 힘이 강하지만, 제품에 포함되면 부드럽게 움직인다.)

(힌지를 구성하는 부품.)

 

(힌지의 중요 부품인 캠.)
(금색의 막대 모양 부품은 유압댐퍼.)

슬라이더 부분에는 스프링과 캠 장치가 있어서, 그다지 힘을 쓰지 않아도 디스플레이를 올릴 수 있습니다.
스프링은 가볍게 여는데 효과를 발휘하고, 캠은 여는 힘, 닫는 힘 모두를 냅니다.
유압식 댐퍼는 열리는 것이 자연스럽게 멈추는 느낌을 연출합니다.

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하지만 Surf Slider 구조는 시스템 측에는 불리합니다.
시스템 측에는 메인보드, 배터리 등이 수납되는데, 일반적인 구조에서는 힌지 부분이 작기때문에 어려움이 없지만, 이 제품은 힌지가 차지하는 면적이 크기때문에 힌지 부분을 피하면서 메인보드, 배터리를 수납해야 합니다.

(키보드 아래 위치한 내장 배터리가 시스템의 대부분.)
(내장 배터리는 배터리 케이스가 없기때문에 무게와 두께를 줄일 수 있다.)

실제 제품에는 4셀 39Wh의 배터리가 내장되어 있습니다. 키보드 아래 부분의 대부분이 배터리입니다.
즉, 힌지의 프레임과 겹치는 부분에 메인보드, 스토리지, 냉각 팬 등이 모두 담겨져 있습니다.
바이오 듀오 11 의 배터리는 내장형이기때문에 내부에서 배터리액이 새는 일이 발생해 기판에 액이 닿더라도 발연, 발화하지 않도록 설계되어 있습니다.


- 메인보드

메인보드는 1매의 기판이 아니라 여러 부분으로 나눠져 있습니다.
비용 측면을 감안하면 1매의 기판이 좋지만, 커넥터의 높이를 맞추는 등, 디자인 요구를 중시한 결과입니다.
메인기판과 서브기판은 플렉시블 케이블로 연결되어 있습니다.

바이오 듀오 11 의 기판 설계는 얇고 넓게 되어있습니다.
최근 소비자의 요구가 디스플레이 크기는 바꾸지 않으면서 얇게한다는 방향을 갖고 있기때문입니다.
울트라북처럼 슬림화가 목표인 경우, 부품을 고밀도로 장착하는 것보다 얇고 넓게 장착해서 기판의 높이를 줄이는 트랜드입니다.

(두께를 줄이기위해 커넥터는 보드 중앙에 설치.)

메모리는 메인보드에 내장되어 있는 부분과 소형의 독자규격 서브 기판의 2부분으로 구성되어 있습니다.
기획 단계에서 듀얼채널을 요구했지만, 메인보드 만으로는 불가능했기때문입니다.
메인보드는 2GB, 4GB 두 가지가 있고, 서브기판도 2GB, 4GB 두 가지가 있습니다.
4GB, 6GB, 8GB의 3가지 구성이 있습니다.

(구멍은 팬을 위한 것. 중앙의 작은 보드는 메모리 두번째 채널용 보드.)

 

(플렉시블 케이블 사용하여, 힌지를 피해 메인보드 배치.)


- 냉각

냉각 설계에 대해서도 우선되는 것이 얆게하는 것이기때문에 기판에 큰 구멍을 뚫어 팬을 설치하는 형태를 취했습니다.
팬이 얇기때문에 풍량을 확보하기위해서는 회전 수를 올려야 합니다.
그 때문에 3상 모터를 이용하여 진동을 억제하고, 세트에 맞도록 팬 날개의 형상을 조정하여 소음 증가를 억제하였습니다.

 

(냉각 구조.)
(냉각팬의 한 쪽은 메인보드와 연결되기때문에 커버는 한 쪽만 있다.)

설계시 팬의 위치가 먼저 결정되었는데, 배기가 직접 손에 닿지 않도록 배기구의 위치를 먼저 결정했기때문입니다.
태블릿 상태의 외관을 고려하여 바닥에 흡기구가 없습니다.
배기구의 좌우에 있는 구멍이 메인 흡기구로, 부족한 부분은 본체의 빈 커넥터의 틈새 등으로 흡기하고, 배기는 본체 뒷면의 방열판을 통해 이루어집니다.
태블릿으로 쓸 때, 주로 화면의 좌우를 잡기때문에 배기구를 뒷면에 배치하였고, 배기가 손에 닿지 않도록 하기위해 배기구도 중앙에서 약간 벗어나게 배치되어 있습니다.

(태블릿 모드를 고려해 좌우에 배기구가 없음.)

(중앙 오른쪽이 배기구. 배기구 좌우의 홀들은 흡입구. 태블릿 모드에서의 외관을 고려하여 바닥에 흡기구가 없다.)

(배기구)


- 스토리지
스토리지는 mSATA를 이용한 SSD 입니다.

(SSD는 도시바 제품)


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통신카드에 제공되는 공간은 PCI-Express Mini 하프 슬롯 하나입니다.
Wi-Fi/WiMAX 카드 : Intel Centrino Advaned-N + WiMAX 6150
Wi-Fi/Bluetooth 4.0 카드 : Intel Centrino Advaned-N 6235
WiMAX를 선택한 경우, 별도의 서브기판에 블루투스 모듈이 구현되어 제공됩니다.


- 스피커

 

(NFC와 안테나. 조금이라도 공간을 확보하기위해 스피커 위에 안테나가 배치.)
(스피커. 나사산을 피하기위해 독특한 부품이 보인다. 스피커 오른쪽의 보드는 오디오 서브보드. S-Master 인증을 위한 코일이 구현되어 있다.)

스피커가 좋은 소리는 내려면 진동판뿐 아니라 인클로저라는 공간이 필요한데, 높이 방향에 제한이 있는 울트라북에서는 그 공간을 확보하기 어렵습니다.
바이오 듀오 11 은 시스템의 남은 공간을 잘 활용하여 비교적 충분한 양의 인클로저를 확보했습니다.
또한, 소니의 앰프 기술인 S-Master 인증을 받았습니다.


- cTDP

3세대 코어 프로세서인 아이비 브릿지에서는 클럭을 변동시킴으로써 일시적으로 TDP를 증가/감소 시킬 수 있는 cTDP(Configurable TDP)를 지원합니다.
바이오 듀오 11 에 탑재된 U 시리즈의 경우, 표준 스펙에서는 17W 이지만, 최대 25W, 최소 14W 까지 가능합니다.
바이오 듀오 11 은 모드에 따라 다릅니다.
크램쉘 모드에서는 공기와 접촉하는 면적이 증가하기때문에 25W의 설정이 가능하고,
태블릿 모드에서는 17W, 14W 등이 사용됩니다.
그러나 이를 지원하는건 Core i7 뿐이기때문에, cTDP를 이용하고 싶다면 Core i7 을 선택해야 합니다.


- 디스플레이

크램쉘 모드에서 사용시 디스플레이 각도가 고정되는데, 태블릿 모드에서는 관계가 없습니다.
논의 끝에 시야각 문제를 피하기위해 IPS 패널을 선택했습니다.
디스플레이에는 정전식, 전자 유도식의 두 가지 센서가 탑재되어 있는데, 센서의 정확도를 높이는데 노이즈는 방해가 됩니다.
펌웨어 개선을 통해 노이즈 캔슬 등을 통해 센서 정확도, (디지타이저 펜의) 쓰는 맛을 개선하려고 하고 있고, 하드웨어적인 개선도 있습니다.
전원에 의한 노이즈도 있는데, 터치에 대한 외부 노이즈 대책을 위해 AC 어댑터가 8cc 정도 커졌습니다.

디스플레이가 전면에 노출된 상태이기때문에 강도 등에 불안을 느끼는 사용자가 있을 것인데, 상당히 강한 유리를 사용했기때문에 충분한 강도는 확보하고 있습니다.

(메인보드와 디스플레이를 연결하는 케이블.)

평면 힌지구조로 인해 공간이 없었고, 케이블 길이도 빠듯했기때문에 전용 도구를 통해 조립할 수 있습니다.

디스플레이를 연결하는 플렉시블 케이블은 슬라이드로 자주 움직입니다. 그런데 거기에 두꺼운 일반 케이블을 사용하면 고장의 원인이 됩니다.
부드럽고 얇으면서, 이런 사용에도 문제가 일어나지 않는 소재를 찾는데 고생했습니다.


- 시트 배터리

옵션으로 39Wh 의 시트 배터리가 있습니다.
시트 배터리까지 이용할 경우, 사용시간은 10시간 정도입니다.
AC 어댑터는 10.5V/4.3A (45W) 의 용량으로 1시간에 80%까지 급속 충전이 가능합니다.

(옵션인 시트 배터리. 왼쪽 홈은 디지타이저 팬 보관용. 오른쪽 홈은 시트 배터리만 충전할 때 사용.)

(AC 어댑터.)


- 여담
일본에서는 이러한 제품과 관련된 기획, 개발자 출처의 정보가 많은 편입니다.
최근에는 삼성도 이러한 움직임이 많은 편이고요.
내용은 소니 측의 입장이기때문에 실제로 어떨지 생각이 다를겁니다.
국내는 예상보다 많은 수요에 물량이 부족하다고 그러고, 써 본 사람들 중에는 생각보다 별로라는 사람도 있습니다.
소니의 입장을 대변하여 제품의 우수함을 말하려는 것이 아니며, 어떤 발상과 설계로 이런 제품이 나오게 되었는지 참고하는 자료가 되리라 생각합니다.


- 2012.12.03 사진추가.
- 2012.12.07 사진추가.