예전에 하드웨어 싸이트에 제가 올린 글인데, 제 블로그로 한번 옮겨놓아 봅니다.

1. 일단 래핑과 장력개조, 서멀구리스등의 효과에 대해서인데, 먼저 시피유 히트 스프레더와 방열판은 같은 재질이건 아니건, 두 금속이 서로 접촉을 하고 있습니다.

이상적인 환경 ,즉 시피유 히트스프레더와 방열판이 한덩어리의 금속으로 되어있는 경우라면 이때는 금속전도로 인한 열전달에서 온도하락이 생길 이유가 없으며, 열원(시피유 발열)에서 멀어짐으로서 생기는 자연적인 온도하락밖에 생기지 않겠지요. 하지만 히트스프레더와 방열판은 두 금속면이 접촉을 하고 있고, 이때 이 접촉면은 우리가 눈으로 볼때는 딱 붙어있는것 같지만 실은 아주 많은 공극을가지고 있으며, 두 금속면의 일부분만 접촉을 하고있는 셈입니다. 그래서 이런 접촉면에서는 금속접촉면으로 인해 열전달(전도)이 잘 되지 않게 되는데, 이를 금속접촉으로 인한 열저항(전기에서 저항과 같은 효과)이라고 합니다.

이 열저항을 개선시키기 위해서는 말 그대로 두 금속접촉면의 열저항이 없는 이상적인 상태인 한덩어리 금속처럼 만들어 주면 되는데(비슷한 예로 아예 납땜을 하면 됩니다. 이런분은 아직 파코즈서는 못본듯-.-), 그러한 방법에는 두 금속면의 접촉압력을 높이거나(꽉 밀착시키기 위해서), 표면평탄도를 높이거나(되도록이면 많은 면적이 접촉하라고), 두 금속의 공극을 없애는 방법(열전달 면적을 넓히기 위해서)등을 사용하게 됩니다.

그래서 접촉압력을 높이기 위해 위험을 감수하고 장력개조를 하기도 하고, 표면평활도를 높이기 위해 팔이 빠져라 래핑을 하기도 하고, 공극을 줄이기 위해 소문에 좋다는 써멀구리스는 다 발라보기도 하는거지요.

그런데 이러한 수고와 노력이 과연 열저항 개선과 온도하락에 어느정도의 효과가 있는가가 문제입니다.

이제는 그 성능이 거의 끝에 다다렀다고 해도 될 공냉쿨링에서 1~2도 온도차라도 오버클럭커나 써멀워쳐들에게는 희열이 아닐수가 없는데,-.- 과연 피시의 시피유 환경과 같은 압력과 온도차(시피유와 대기)에서 래핑과 장력개조, 질좋은 써멀구리스의 열저항개선정도가 이 정도 라도 차이를 보일수 있는가......

결론부터 말하자면 고생과 노력에도 불구하고 그 계선된 정도는 무시해도 될만한 수준이라는 겁니다.

금속접촉면에서의 열저항계산에는 표면평활도라던가 금속재질, 두 열원의 온도차 등이 고려되는데, 복잡한 계산은 생략하고,

먼저 표면평활도를 본다면, 이미 시피유 쪽의 히트스프레더와, 판매되는 기성방열판들은 이미 거친면이라 보기에는 힘들정도로 충분히 평탄한 정도로 나옵니다.(물론 거울같은 면은 아니라도, 그정도면 충분히 평탄한겁니다. 다만 잘못 제작되지거나 잘못된 래핑으로 전체적인 굴곡이 진건 제외입니다.)여기에 열심히 팔이 빠져라 래핑질을 해서 이빨에 끼인 고추가루가 보일 정도의 거울로 만든 표면평활도라도, 그 개선된 열저항치는 고려하지 않아도 될 정도밖에 안됩니다. 즉, 얼마라고 말할수도 없는 정도입니다.

추가적으로 특히, 대부분의 열저항(70퍼센트 이상) 은 써멀구리스나 써멀패드 등을 통하여 개선되는데, 여기에 다시 제조사에서 기본적으로 가공되어져 나온(문제가 없는)제품을 다시 래핑한다고 몇도차이가 날수가 없는겁니다. 외냐하면 금속접촉에 있어서 개선될수 있는 열저항은 한계가 있기 때문입니다(무쓴짓을 하던 히트스프레더와 방열판이 한덩어리 금속인 이상적인 상태보다 열저항이 더 낮을수야 없는겁니다.) 그래서 여러 제조사들도 많은 비용을 들여(표면정밀도를 높일수록 그에 들어가는 비용은 엄청 높아집니다.)표면정밀도를 높여도, 온도개선에는 별 효과를 보지 못하므로 필요이상의 프로덕트비용을 증가시키는 표면정밀도 가공을 하지 않는겁니다. 즉, 그만하면 충분하다는겁니다.

접촉압력역시 마찬가지, 장력개조 정도로 개선되는 열저항 정도는 고려할만한 수준이 못됩니다. 몇도 정도로 차이나게 하려면 지금보다 훨씬더 높은 압력을 가해야 하는데, 그럴려면 클립과 메인보드, 지지대 모두가 스틸로 되어있고, 시피유가 그정도 압력에 견딜수 있어야 할겁니다.

반면 공극을 메꾸기 위한 써멀구리는 위의 상황보다는 조금더 차이가 나기는 하지만, 아무것도 안바를때나 각 기성써멀구리스제품들의 열전달 성능차이도 마찬가지, 열저항치가 아주 낮은(아틱실버나 티제로 같은것들과 수배차이) 상변화 열전계면체인  Hiflux를 잘 녹여붙여서 쓸때나, 작은면적 한장에 몇만원 하는 쎄라진 시트를 쓸때나, 치약 바를때나, 기본 껌딱지나, 쿨링플로우나 몇도 정도 차이날수가 절대 없는겁니다. 아주 인심좋게 계산해도 0.몇도 정도입니다. 실제로 아주 정밀히 변인통제가 된 측정에서의 좋은 써멀구리스 계열과 기성써멀구리스와의 결과도 마찬가지로 예상된 계산과 일치합니다.

그런데 실제로 테스트 해보면 래핑했더니 몇도 차이나더라, 장력개조하니 온도가 몇도 떨어지더라, 해외벤치는 그렇지 않더라 하시는 분 부터 오히려 기본껌딱지보다 안좋더라 하는분 까지 다양합니다. 벤치싸이트들 조차(개인적으로는 판매자나 국내,해외벤치싸이트들 하는 이야기(광고)별로 신빙성을 가지지 않습니다. 돈이 무서운겁니다.)같은 써멀구리스를 가지고 상반된 결과를 내놓기도 합니다. 이런 차이가 생기는 이유는, 위해서 말했듯이 주변변인들의 차이입니다.

신빙성있는 결과데이터를 얻기 위해서는, 특히 이런 몇도 이하 또는 소수점 이하의 온도차이까지 측정해야 하는 실험에서는 주변변인들과 강제대류되는 팬들과 공기흐름, 열전달측면에서의 변인을 최소화 하기위한 노력과 장치, 뒷받침되어지는 지식이 있어야 합니다.그런데 개인사용자나 국내, 해외벤치싸이트들 역시 그렇지가 못하는게 태반입니다.  

써멀그리스 교환과정에서 내부선정리를 하거나, 쿨러의 먼지를 청소하거나, 측정시간등으로 인한 주변온도 차이, 시스템 정지등으로 인한 시스템의 온도차, 아이들시 사용자가 통제불가능한 백그라운드 프로그램의 실행여부, 트랜지스터의 작동시간이 어느정도 되는가(어느것을 먼저 테스트했느냐),온도센서의 위치 등을에 기인하여, 이러한 오차가 개별적으로 또는 누적되어 작용하므로서, 팬을 통한 강제대류의 경우에는 몇도차는 쉽게 나게 마련입니다. 또한 잘못 도포되어  두 금속접촉면 사이에서 서멀구리스때문에 공기격리면(기포)이 생기면 다시 장착할때와 몇도씩 차이날수도 있습니다. 공기는 아주 좋은 단열재이기 때문입니다. 이런 변인들을 잘 통제하여 측정한다면 아까 말한것과 같이 써멀구리스를 통한 열저항 개선으로 온도하락을 할수있는 정도는 미미하다는 겁니다.

추가적으로 여러 해외벤치싸이트나 개인적인 벤치에서 사용되는 일반적인 써미스터를 사용하고, 분해능이 1도 정도에 1~10퍼센트의 정밀도를 가지는 통상의 디지털 온도계로는 1~2도정도의 차이는 그야말로 정보로서의 가치가 없는것입니다. 즉 오차범위내인거지요. 이런걸로는 이미 래핑이나 장력개조 써멀구리스의 열저항감소효과등을 측정하기에는 그 정밀도가 너무나 떨어지는겁니다. 쉽게 말한다면 밀리미터 차이의 물건을 센티미터단위 눈금밖에 없는 자로 대충 반올림하여 재는거 하고 같습니다. 그리고 위에서 말했듯이 일반적인 피시사용환경에서는 1~2도 이상의 온도차이를 나타낼수 있는 수많은 요소들이 있습니다. 정밀하게 통제된 환경과 장비에서조차 써멀구리스 테스트시 먼저 실험한것 하고 나중실한것 하고 그 순서를바꿀때 마다 소수점이하의 온도차가 서로 상반되게 결과를 보이는경우도 있습니다.

2. 요즘 기성방열판을 보면 단순히 방열판이라 부르기 미안할 정도로, 대부분이 히트파이프를 채택하고 있으며, 거대하고, 복잡하고 비싸기까지 합니다.-.-

일단 히트파이프에 대한 기본적인 작동방식은
http://peoplelove.info/admin/entry/히트파이프Heat-Pipe에-관하여 
를 참고하시고,

핀과 팬을통한 강제대류(강제로 공기순환을 시킴)에 있어서 냉각성능은 주변온도와 케이스내 공기흐름에 많은 영향을 받게 됩니다.

그래서 두 제품을 가지고 케이스 밖에서 오픈상태로 측정한 결과와 케이스 내에서의 측정이 서로 상반된 결과를 보이는 제품들도 있고, 어떤 분에게는 좋은 성능을 가지는 제품이 어떤 분에게는 더 못한 경우도 있고 하는거지요.

위 링크에서도 확인가능하지만, 히트파이프라는 것은 엄청난 정도의 열전달 성능을 가집니다. 예들들어서 나무젓가락 굵기의 히트파이프 하나가 단위면적당 전달하는 열을 구리막대로 똑같이 전달할려면 대충 구리젓가락 10개이상정도가 필요합니다. 이렇게 작동유체의 잠열을 이용하여 엄청난 정도의 열을 전달하는 히트파이프지만, 실제 쿨러에서는 일반쿨러하고 엄청난 정도의 성능차이를 보이지 않는 이유는, 이렇게 엄청난 정도의 열전달 능력을 가지고 있는 히트파이프라도, 그것을 식히는 것은 히트파이프의 응축부와 접합된 방열핀과 팬을 통한 강제대류(과거의 방식과 같이)라는 겁니다. 즉 히트파이프는 열원(시피유)인 증발부에서 전달되는 열을 다른곳으로 엄청나게 빨리, 많이 전달하기는 하지만 그 열을 식히는것(대기로 방출)은 마찬가지 방열판과 팬이라는겁니다. 그래서 지금의 방열판에 사용된 2~6개의 히트파이프면 기껏해야 200와트도 안되는 시피유의 발열을 전달하기에는 충분하다는겁니다. 다만 응축부에서 작동유체의 응축이 제대로 이루어 지지 않으면(전달된 열이 대기로 잘 전달이 되지 않으면) 히트파이프의 성능이 급격히 떨어지고, 따라서 증발부인 시피유쪽이 열이 급격히 올라가기는 하는데, 이는 히트파이프 자체의 문제이기 보다는 증발부에서 대기로 제대로 열을 잘 장출하지 못하는데서 기인되는 현상입니다.

문제는 바로 히트파이프의 증발부와 연결된 핀이 어느정도의 면적을 가지고 히트파이프와 접촉을 하고, 얼마나 빨리 많은 열을 대기로 전달시키냐는 겁니다.(이 부분에서 히트파이프를 많이 쓴 제품이 시피유의 증발부나,  핀의 응축부에서 많은 면적과 접촉할수 있으므로 조금 유리합니다.) 그러니 최적설계 부분에서도 각 고급공냉쿨러들의 디자인이 크게 차이가 나지 않는거지요. 잘만사의 9500같은 경우도 마찬가지로 둥근구조를 가짐으로서 히트파이프와 방열판과의 접촉면적을 늘리고, 팬의 강제대류를 최대한 이용하도록 팬주위를 핀이 둘러싸고 있는 독특한 구조를 가지지만 그 근본원리는 같은거지요.

또한 히트파이프라는것이, 위 링크를 읽어보시면 이해가 가시겠지만 그 기울기와 성능과도 상관계계가 많아서, 중력에 반하는 반대경사에서도 히트파이프가 잘 동작하게 만들면 전체적인 열전달 성능은 떨어지는 반면, 열전달 성능을 좋게하면 특정기울기에서 급격히 열전달성능이 떨어지는 단점이 있습니다.

그러니 각 쿨러에서 어떤 히트파이프를 사용하느냐에 따라서 오픈케에스와 케이스 장착시 성능이 차이가 나므로 벤치결과에 대해서도 이견이나 차이가 생기는 겁니다. 그러니 벤치결과나 개인사용결과에 있어서 차이가 날수밖에 없다 생각됩니다.

그리고 쿨러는 물론 그 최적설계와 실제성능도 중요하지만, 쿨러를 채택하는데는 성능외에도 설치편의성이나, 호환성, 비용등 여러가지가 고려되어야 하겠지요.

틀리거나 잘못된 내용이 있다면 코멘트 바랍니다.

PS : 이론상으로는 그렇다는 겁니다. 저 역시 아틱실버구해서 바랐다가 쿨링플로우 발랐다가 이것저것 섞어서 바르다가 은박지도 깔아봤다가 하고, 래핑도 하고(WD-40과 신문지를 이용한 래핑방법 올린적도 있어요. 검색해보시면 나옵니다.-.-) 합니다. 취미는 그렇다 해도 이런 지식을 토대로 작업하시면 좋을듯 싶어서 올려보는거지, 쿨링질의 흥취를 떨구고자 하는것은 아닙니다