방열판은 왜 표면적을 넓히면 냉각 효과가 좋아지나요?

Question

CPU나 전자기기에 쓰이는 방열판을 보면 표면에 촘촘하게 핀이 나 있는데, 왜 표면적을 늘리는 게 열을 더 빨리 식히는 데 도움이 되는 건지 열전달 원리가 궁금합니다.

Answer 1

안녕하세요. 박재화 박사입니다.

방열판에 핀이 촘촘하게 나 있는 것은 열이 공기와 닿는 면을 최대한 넓혀주기 위한 목적입니다.

CPU에서 생긴 열이 먼저 방열판 금속으로 이동하고, 그다음 방열판 표면을 통해 주변 공기로 빠져나가게 되는데 ,이때 공기와 맞닿는 면적이 넓을수록 열이 빠져나갈 수 있는 출구들이 많아지는 셈이라 냉각이 더욱 잘되게 됩니다. 평평한 금속판 하나보다 얇은 핀을 여러 개 세우면 같은 공간에서도 훨씬 넓은 표면을 만들 수 있습니다.

물론 핀이 너무 빽빽하면 오히려 공기가 잘 흐르지 못해서 열이 갇힐 수 있으니 간격과 높이도 중요하게 됩니다. 그래서 방열판은 표면적뿐 아니라 재료의 열전도율과 공기 흐름, 장착되는 압력 등이 함께 고려되어 설계되는 것입니다.

방열판의 핀 구조는 결국 열을 금속 안에 머물게 하지 않고, 공기 쪽으로 빨리 내보내기 위한 구조로 볼 수 있습니다.

Answer 2

안녕하세요. 김재훈 전문가입니다.

방열판은 열이 공기와 접촉하는면적을 크게 늘려 더 많은 열을 주변으로 전달할 수 있도록 설계된 부품입니다 촘촘한 핀은 표면적을 증가시켜 공기와의 대류 및 복사에 의한 열 방출을 더욱 효울적으로 만들어 같은 시간에 더 많은 열을 식힐 수 있게 합니다 또한 공기가 핀 사이를 흐르면서 뜨거운 공기를 계속 바깥으로 내보내고 차가운 공기를 공급해 냉각 성능을 높입니다 그래서 같은 재질과 크기의 방열판이라도 표면적이 넓을수록 열전달 효율이 향상되어 cpu 나 전력 반도체의온도를 효과적으로 낮출 수 있는 겁니다

Answer 3

방열판의 핀은 열을 저장하려는 목적이 아닌, 공기와 닿는 면적을 최대한 늘려 열을 빨리 내보내기 위해 만들어집니다.

열은 뜨거운 물체에서 차가운 공기로 이동하게 되는데, 표면적이 넓을수록 공기와 접촉하는 면이 많아져 더 많은 열을 동시에 전달할 수 있습니다. 또 핀 사이로 공기가 지나가면서 뜨거운 공기를 계속 바꿔주기 때문에 냉각 효과가 더욱 커지게 되요.

그래서 CPU 쿨러나 자동차 라디에이터도 얇은 핀을 많이 사용하는 구조를 갖고 있습니다.

Answer 4

안녕하세요. 이수민 전문가입니다.

열은 뜨거운 물체가 주변 공기와 맞닿는 면을 통해 빠져나가는데, 그 맞닿는 면적이 넓을수록 한꺼번에 더 많은 열을 공기로 넘길 수 있어서입니다.

젖은 빨래를 생각해보면, 뭉쳐두면 잘 안마르지만 쫙 펼쳐 널면 공기와 닿는 면이 넓어져서 금방 마르게 되죠. ㅎ_ㅎ 방열판 핀도 같은 원리로, 매끈한 금속덩어리보다 얇은 핀을 촘촘히 세우면 공기와 접촉하는 면적이 몇배로 늘어나거든요. 열이 빠져나갈 창구를 만들어준 셈이라 같은 시간에 훨신더 많은 열을 흩어보낼 수 있어요. :)

Answer 5

안녕하세요.

방열판은 공기와 닿는 면적을 최대한 넓혀 열을 빨리 내보내기 위한 핀을 많이 만들어 놓는 것이에요.

일반적으로 열은 뜨거운 곳에서 차가운 곳으로 이동하게 되는데, 공기와 접촉하는 면적이 넓을수록 한 번에 더 많은 열을 전달할 수 있어요. 그래서 같은 크기의 금속이라도 핀이 많을수록 공기와 닿는 면적이 커져 냉각 성능이 좋아질 수 있죠. 여기에 팬이 바람을 불어주면 핀 사이의 뜨거운 공기가 계속 새로운 차가운 공기로 바뀌기 때문에 열이 더 빠르게 빠져나가게 된답니다.

감사합니다.