이전에 하드웨어 싸이트에 적었던 글인데, 정리하면서 여기도 옮겨놓습니다.

결론부터 말씀드리면, 일반적인 수냉으로는 절대 수온을 대기온도 이하로 떨어트릴수가 없습니다. 물통에 얼음을 타던지, 물 자체가 대기온도보다 찬 물(수돗물)을 직수로 쓰던지, 냉동기를 달던지, 증발탑을 달던지 해야 수온이 대기온도 보다 떨어질수 있으며, 그렇지 않고 단순히 펌프-라지를 쓰는 수냉에서 대기온도 보다 수온이 떨어지는 일은 우리가 사는 우주(계)에서는 불가능 합니다. 그런일이 실제로 일어난다면, 열역학 법칙을 위배하여 열이 저온에서 고온으로 옮겨가는 일이 일어난 것이므로 당장 학계에 보고하여야 할 일입니다 -.-

간단히 설명하면, 대기를 무한열원으로 볼때, 물통에 있는 물은 가만히 두면 대기온도와 수온은 같게 수렴이 됩니다. 사실 물통의 물과 대기온도가 서로 같아질때 까지 열을 주고 받아 온도평형을 이루지만, 대기는 물통에 비해 무한에 가까운 열원이므로, 결국은 대기온도로 수렴하게 되는겁니다. 누구나 알다시피, 이 물통의 물이 저절로 대기온도보다 내려가서 저절로 시원해지는 일은 절대 생기지가 않습니다. 그렇게 하려면 물에 선풍기를 틀어 증발잠열을 이용하던지, 얼음을 넣던지, 물통 자체를 냉장고에 넣어야 됩니다.

여기에 시피유자켓을 연결하면, 열이 자켓에서 물로 전달되어 당연히 수온이 올라가고, 그 물을 펌프로 순환시켜 라지에이터로 물의 열을 전달시키고, 다시 팬을 돌려 강제대류를 일으켜 그 라지에이터의 열을 대기로 전달하게 되는겁니다. 이게 시피유의 열이 대기로 전달되는 수냉의 기본 열전달 구조입니다.

그런데, 이 라지에이터를 식히는 유체는 팬을 돌려 생기는 공기의 강제흐름이 되는데, 이게 120밀리 팬을 1000개를 단다고 해도, 라지에이터의 온도를 대기온도이하로 낮출수가 없습니다. 여기서 착각하기가 쉽습니다. 팬을 많이 달면 라지에이터 온도를 대기온도보다 낮출수 있을거 같은데, 절대 불가능합니다. 다만 팬을 많이 달면 더 빠른 시간안에 라지에이터의 온도를 대기온도로 수렴시킬수가 있는거지요. 팬 많이 돌려서 대기온도 보다 떨어질수 있으면 비싼 돈 주고 에어컨을 뭐하러 구입합니까. 다만 물을 뿌려서 거기에 팬을 돌리면 물이 증발 하면서 열을 빼았아 가므로(증발잠열) 대기온도 보다 더 낮출수가 있습니다. 즉 라지에이터에 물을 뿌리면, 그 물이 다 증발할때 까지는 대기온도 보다 더 내려갈수는 있습니다만, 그건 일반적인 수냉에서는 일어나지 않는 일입니다.

다만 대기온도에 비해 금속인 라지에이터에 손을 대면 공기온도 보다 더 차갑게 느껴지므로 대기온도보다 내려가는것이 아니냐고 착각할수가 있는데, 그것은 금속인 라지에이터가 공기보다 열을 더 잘 전달하기 때문이며, 따라서 손을 대면 더 차갑게 느껴지는것이지만, 라지에이터의 온도는 대기온도와 같습니다. 비슷한 예로, 사우나에 들어갔을때 무심코 앉은 나무벤치의 못대가리 부분이 더 뜨겁게 느껴지는것과 동일합니다.금속이 열을 더 잘 전달하는 거지요.(사실 못이나, 나무나  온도는 동일합니다. 그럼에도 불구하고 나무벤치에는 앉는것이 가능해도, 쇠로 된 의자에는 못 앉는거지요. 엉덩이 익습니다-.-)

그러니, 라지에이터가 이렇게 대기온도 이하로 내려갈수가 없으므로, 그 속을 흐르는 유체인 물 역시 대기온도 이하로 내려갈수가 없습니다. 이론상 최고 성능을 가진 수냉성능의 한계가, 시피유 온도를 대기온도 정도로 동일하게 수렴시킬수 있는 정도인데, 사실 이것도 이론적인 한계이며 실제에서는 거의 불가능에 가깝습니다. 즉 한여름에 대기온도가 36도까지 올라간다면, 이론적인 수냉성능의 한계도 36도 라는겁니다. 마찬가지로, 영하 10도 까지 내려간 한겨울에는 그 성능의 한계는 영하 10도인데, 물은 0도에서 얼기 시작하므로 이때는 어는점이 낮은 부동액을 쓰고, 결로에 대한 문제도 해결을 해야 됩니다. 그래서 더 좋은 성능, 대기보다 낮은 극단의 성능을 얻기 위해서  냉동기를 쓰거나, 증발탑을 써서 온도를 효율적으로 신속히 낮추거나, 액체질소를 쓰거나 하는거지요.
 
그럼 이번에는 수냉의 수온이 대기온도보다 낮은 경우에는 과연 어떻게 되나 생각해 봅시다. 만약에 라지에이터 속의 물이 대기온도 보다 더 낮다면, 이 물이 순환하여 라지에이터를 대기온도 보다 낮게 식히고, 팬은 공기를 순환시켜 라지에이터를 통과하면서 공기는 대기온도 보다 더 떨어져 찬공기가 나와 대기온도를 더 떨어트리게 됩니다. 이게 바로 에어컨의 기본원리입니다. 수냉 달면 에어컨 처럼 방안도 시원해집니까?-.- 이건 아니지요... 그래서 대기온도 보다 낮은 수냉은 열역학적 원리로도 절대 불가능 하고, 실제로도 불가능하고, 이게 가장 기본적인 열전달 원리가 되게 됩니다.
 
ps: 사실 요즘에는 새벽의 대기 온도가 많이 떨어지므로, 라지에이터를 바깥에 내놓거나, 방안 창문을 열어놓으면 수온이 10도대 정도로 떨어질수도 있습니다만, 역시 이때도 대기온도 이하로는 절대 떨어질수 없는 것은 동일합니다. 라지에이터를 바깥에 내놓고, 창문 닫고 난방하는 방안 온도보다 수온이 낮다고, 대기온도 이하로 수온이 떨어질수 있다고 우기면 곤란합니다. 이건 어디까지나 실제 열전달이 일어나는 계에 대한 이야기입니다.

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