학문
전자제품은 왜 작동하면 발열이 발생하나요?
컴퓨터나 스마트폰처럼 다양한 전자제품을 사용하다 보면 열이 발생합니다. 이러한 열은 어떤 과정에서 생기며 설계 단계에서는 어떻게 관리가 되는지 의견 부탁드립니다.
4개의 답변이 있어요!
안녕하세요. 박형진 전문가입니다.
거의 대부분 부품, 케이블, PCB 등 전류가 흐르는 전도성 물질에도 저항 성분은 있습니다.
이러한 저항 성분을 거치면서 전기 에너지는 열 에너지로 전환이 되는데 이는 발열의 요인이 되죠.
전기가 잘 통한다고 하는 구리에도 저항이 있어 손실이 발생하며 이 손실을 줄이는게 설계자들의 목표입니다.
발열은 기기 성능과 수명에 지대한 영향을 미치기 때문에 방열판이나 쿨러를 적절히 배치해 공기 순환이 되게 하고 수냉 설계를 하게 됩니다.
참고 부탁드려요~
안녕하세요. 최정훈 전문가입니다.
전자제품이 작동을하면 열이 나는 이유는, 내부에 수많은 전자회로에 전류가 흐를때, 전자가 이동하면서 원자들과 부딪히는 저항이 생깁니다. 그때 저항에서 열이 발생하기 때문이죠. 컴퓨터나 스마트폰의 두뇌인 반도체안에는 수십억개의 트랜지스터가 켜지고 꺼집니다. 이때 전류가 흐르면서 전기에너지가 열에너지로 바뀌게 되는, 물리적인 현상이 일어나는거죠. 그래서 설계단계에서 이 열을 빠르게 밖으로 빼내기 위해, 열전도율이 높은 구리나 알루미늄으로 된 방열판을 쓰기도 합니다. 또 바람을 일으키는 쿨링팬을 달거나 스마트폰처럼 얇은 기기에는 액체 순환을 이용하는 시스템을 넣기도 합니다. 결론은 이런 열관리가 제대로 안되면은 부품에 손상이 갈수 있으니, 엔지니어들이 기르 쓰고 내부구조 설계에서 열관리를 하고 있는겁니다.
안녕하세요. 박재화 전문가입니다.
전자제품에서 열이 나는 것은 전기가 흐를 때, 흐르는 과정 상에서 에너지 일부가 빛이나 동작으로 변환되는 것이 아닌 열로 바뀌기 때문입니다.
회로 안의 배선이나 반도체는 아주 작은 저항들이 있기 때문에 전류가 흐르면 그만큼 열이 발생되게 됩니다. 특히 컴퓨터나 스마트폰의 CPU 처럼 빠르게 계산하는 부품이라면 전자가 계속 켜지고 꺼지는 반복적인 스위칭 역할을 하는데, 이때 열이 발생되게 됩니다.
충전기나 배터리, 전원회로도 전압을 바꾸거나 전류를 조절하는 과정에서 손실이 발생되기 때문에 따뜻해질 수 있게 되는 것이고요. 그래서 설계를 할 때는 열이 잘 빠지게 끔 방열판 같은 것이나 금속 프레임, 써멀패드, 팬, 통풍구 등 이러한 구조를 함께 넣어서 발열을 잡고자 합니다.
안녕하세요. 김재훈 전문가입니다.
전자제품은 전류가 반도체와 회로를 흐를 때 전기저항에 의한 손실과 트랜지스터가 스위칭하는 과정에서 소비되는 에너지가 열로 변하면서 발열이 발생합니다 특히 CPU와 GPU 처럼 수많은 트랜지스터가 초고속으로 동작할수록 발열이 커지므로 성능과 전력 소비를 함께 고려해야 합니다 그래서 설계 단계에서는 방열판 히트파이프 냉각팬 베이퍼 챔버 열전도 재료 등을 적용해 열을 효율적으로 분산 배출하도록 설계합니다