써멀 패드에 성능 차이는 어떻게 되는거지?

선 요약

후 사설

 

 

 

 

요약

   열전도율, 열관류율, 열저항의 내용은 요컨데 얇으면 얇을 수록 빠르게 열이 전달된다는것

   2k/mh는 열을 얼마나 전달 하는거지?

   아래 글의 계산 예를 따르면 1mm 써멀패드의 열관류율은 1000배인 2000w/mk이고 이 값은 1시간을 기준으로 한다고 했으니 초당으로 계산하기 위해 3600으로 나누면 초당 약 0.6466...도 정도의 열을 토해내는 것이 된다고 일단 계산 해보았다. 이 수치가 정확하지 않은건 확실하다. 현실은 더 많은 변수가 있다. 다만 써멀 패드의 성능을 짐작해볼 수는 있었다.

  http://www.ddim.kr/xe/?mid=freeboard&document_srl=29823&listStyle=viewer 

열전도율, 열관류율, 열저항에 관하여

  https://m.blog.naver.com/PostView.naver?isHttpsRedirect=true&blogId=posehome&logNo=221095371924 

열전도율, 열관류율, 열저항

   - 겹쳐 붙이지 마라

   - 아무리 강력한 전도율을 가진다해도 결국은 바람을 타고 열이 날아가야 한다.

   - 이론상 써멀 패드를 얇게 자르면 성능이 향상된다.

 

 

 

 

 

 

사설

 아무리 생각해도 노트북의 발열이 만족 스럽지 않다. 마음 편하게 사용 할 수 있게 된것은 맞고 효과가 있는것도 맞으나 결국 본래의 성능을 발휘 하지 못하고 제한이 걸려 있는것과 하등 다른것이 없다는 것도 여전하다. 성공도 아니고 실패도 아닌 애매한 상태에서 나는 새로운 해결 찾을 찾아야만했다. 집안에 있던 기물들을 개조하고 개조해서 환경을 변경 해보았지만 뽀족한 해결책이 되지는 못했다.

 

 하지만 목표한 바를 한가지는 확실하게 이루었다. 우선 노트북 하판을 히트 싱크와 밀착 시켜 냉각 시킬 면적을 외부로 끄집어 내는것은 성공했다. 그리고 냉각을 했을때 효과도 분명 좋았다. 여기까지는 생각대로 되었고 다만 아무리 그래도 본래 성능을 발휘하지 못하는 것은 마찬가지였다. (CPU에 대해서고 GPU는 본래 이상의 성능을 발휘하고 있었다.)

 

 무지했던 나는 노트북 하판의 열전도 능력이 낮은건가 생각하고 한번 더 보강하기 위해 쇼핑을 시작했다. 하판에 써멀패드를 한번 더 붙이고 또 그위에 구리판을 붙일 생각이었다. 이때 나는 새로운 정보를 얻는다.

 

 써멀 패드에 상품 소개에 "열전도율"이 정해져 있었다.

 

 그 순간 내가 구매한 써멀 패드의 열전도율을 확인해야 겠다는 생각이들어 구매내역을 보니 두께 1mm에 2w/mk라고 표기되어 있는것을 보았다. 그 후 다시 쇼핑몰을 보니 이 성능은 써멀패드에서 거의 최하 성능이라는것을 알았다. 상당히 실망 스럽웠는데... 그래서 이게 열을 얼마나 배출 하는건지 나는 모른다. 다른 부품에 대해서 열전도율을 검색해보았다. 히트싱크는 구리이기 때문에 320~400w/mk라는 수치가 나왔다. 젠북 프로듀오 케이스는 마그네슘 알루미늄이기 때문에 비율에 따라 다르지만 200w/mk는 넘는것으로 보인다.

 

 너무 큰 성능 차이가 나니 누가보아도 써멀 패드가 중간에서 발목을 붙잡고 있는것으로 밖에 보이지 않는데 어째서 이런 구린 물건을 사용하는건가?

 이유는 그래도 없는것 보다 좋기 때문이다.

 

 금속과 금속 사이에 틈을 완벽하게 매울 수 없고 공기는 써멀패드 최하급보다 80배 성능 차이가난다. 계산만으로 따지면 1mm 써멀 패드와 같은 수준의 열전도를 공기가 가지기 위해서는 금속과 금속간의 사이의 공간이 0.0125mm는 되어야 하는것이다. 맞나? 그러니 써멀 구리스를 얇게 펴바르는 것이다.

 하지만 나는 이런 숫자보다 쉽게 초당 몇도의 온도가 오가는지 알고 싶었다. 이것 저것 공부하려고 자료를 찾는 도중에 운이 좋게 아래의 글에서 열관류율이라는것을 발견했고 예제 계산을 통해서 쉽게 값을 구할 수 있었다.

 

http://www.ddim.kr/xe/?mid=freeboard&document_srl=29823&listStyle=viewer 

열전도율, 열관류율, 열저항에 관하여

 열관류율은 두께에 따른 값이기 때문에 식을 따라 계산하면 2w/mk / 1mm는 두께가 얇은 만큼 배가되어 0.001m 즉 1000배 2000w/mm(밀리미터)k가 된다. 그저 따라서 대입한거라 확신은 없다.

 이 값은 w/mk에서 kcal/mhc로 바꿀 수 있다는데 이 비율이  0.859 : 1 이라고 아래 링크에 적혀 있다.

https://m.blog.naver.com/PostView.naver?isHttpsRedirect=true&blogId=posehome&logNo=221095371924 

열전도율, 열관류율, 열저항

  

 계산기를 두르려보니 2000에서 1.1641443... 배하면 약 2328kcal/mm(밀리미터)hc 원래는 1미터를 시간당 관통하는 온도였지만 밀리미터로 수정해도 딱히 문제 없을것이다. 이걸 초당으로 만들기 위해서 시간을 나누면 약 0.6466도가 나온다. 정상적인 풀이는 모른다. 그냥 시간당 결과 값이라고 했으니 단순하게 시간을 초로 해서 결과 값을 쪼갠것 뿐이다.

 

 아무튼 초당 약 0.65도? 이게 그래... 공기 보다는 80배 좋다는 것이다. 하지만 공기는 훨씬더 얇고 빠르게 흘려 보낼 수 있다. 전도율이 낮은 만큼 두께라고 해야 하는 수치도 낮을 것이다. 1시간에 1미터? 1미터를 초로 나눈다면 거기다 풍속도 더해야 하나? 대충 마음대로 짐작해서 최하급 써멀 패드는 흐르는 공기보다 15~20배 정도 좋은것이 아닌가 싶다.

 

 

 그래서 내 결론은... 써멀 패드를 바꿔봐야겠다.

 본래는 아무리 많은 열을 토해낸다 하더라도 바람을 타고 열이 날아가지 않으면 의미가 없는데 내 노트북 내부에는 강력한 바람을 넣을 방법이 없다. 전도율을 높여서 알루미늄 하판을 달구고 거기에 냉각을 하는것만이 답이다. 

 그러니 나는 노트북 하판을 달구기 위해서 써멀 패드를 교체해야한다.

 또 써멀 패드는 얇을 수록 좋다.

 

 

 

 

 

 실제 성능이 믿을 만한지 모르겠지만 단순 계산으로 상품 몇가지를 평가 해볼까 한다.

 

https://prod.danawa.com/info/?pcode=14259359&cate=11341554 

조이쿨 써멀 테이프 100x100 (0.15mm) : 다나와 가격비교

 0.15mm 써멀 테이프는 내가 지금 사용하고 있는 써멀 패드에 비해서 6.6배 얇고 0.25배 전도율이 좋다. 즉 8배 이상 성능이 더 좋다고 계산이 된다. 심히 믿기 어려운 수치이다. 8배 이상이면 초당 0.646도에서 초당 5도 정도로 수치가 올라간다.

 

시작 부터 8배이니 이것 보다 계산이 높지 않은 제품들은 거르고 다음 단계라 생각되는 제품은 아래것이다.

 

https://prod.danawa.com/info/?pcode=14036801&cate=11341554 

Thermalright ODYSSEY THERMAL PAD 120x20 (0.5mm) : 다나와 가격비교

 이론상 13배 정도 하는 성능이다. 0.5mm가 맞다면.. 위의 700원에 비해서 이건 7000원이다. 배송비가 있어 차이는 많이 줄겠지만 조이쿨 써멀 테이프 믿을 만한 제품인가? 사실 저질이라도 얇으면 깡패 성능이 나오는것이 맞을것이라 생각한다.

 

https://prod.danawa.com/info/?pcode=15192476&cate=11341554 

쿨러마스터 Thermal Pad (0.5mm) : 다나와 가격비교

위에 제품 보다 0.03~4배 정도 좋은것 같다. 위의 제품이 0.5가 맞는지 의심 스러워서 추가했다.

 

https://prod.danawa.com/info/?pcode=17163398&cate=11341554 

Thermalright VALOR ODIN THERMAL PAD 95x50 (0.5mm) : 다나와 가격비교

이론상 15배 정도? 만원 넘었어?

 

https://prod.danawa.com/info/?pcode=17173523&cate=11341554 

Thermal Grizzly minus pad extreme 120x20 (0.5mm) : 다나와 가격비교

 약 29배? 갑자기 가격이 38000원으로 팍팍 오르것 뿐 아니라 구성품이 확 줄었다.성능만 아니라 가격도 어마무시하게 올랐다.

 

https://prod.danawa.com/info/?pcode=13536272&cate=11341554 

Thermal Grizzly Carbonaut 32x32 (0.2mm) : 다나와 가격비교

이론상 155배? 갑자기? 약 17000원이라 가격이 내려간거라 생각하면 오산이다. 크기가 위 제품의 9분의 1 수준으로 매우 작다. 하지만 155배는 구리 1mm 히트 싱크와 비빌 수 있는 열전도율이다. 사실 좀 차이가 나지만 아무튼 어마무시한 수준이다. 비록 0.2mm로 얇기는 하지만 그 거리를 1초에 90도 이상을 전도 할 수 있다니는 것이다. 솔직히 돈이 된다면 사고 싶기는하다. 이정도는 되야 구리 히트 싱크의 발목은 최소한으로 잡으면서 성능을 최대한 보조할 수 있는것이다.

 만약이걸 내 노트북에 붙여서 하판 알루미늄에 도달 시켜야 한다면 50개는 주문해야 한다.

 

 

 여기서 든 의문이... "써멀 패드 겹쳐서 붙여도 성능이 유지가 되는가?"이다. 아마도 효과가 떨어질것이다. 열전도율 중 열관류율의 계산에 위배가 된다. 이게 성립한다면 구리 1cm판보다 1mm판 10개가 더 효율 좋게 열전도를 한다는 말이된다. 내 계산 상으로도 겹쳐 붙이는 것은 당연히 효율이 떨어진다. 얇은 만큼 1초에 많은 열을 보내는 것이고 겹치면 그 수만큼 열을 보내는 시간이 늘어난다. 그걸 다시 1초로 나누면 그만큼 전도율이 떨어지는 것이다.

 즉 위의 써멀 패드를 내 노트북 하판 도달 높이인 2mm까지 10장을 붙이면 성능은 10분의 1이 되는 것이다. 이럴때는 저거 1장 붙이고 2mm 구리판을 올리는것이 가장 저렴하게 나의 문제를 해결하는 방법이다.

 

 

 

 

 

 실제로 내가 계산하는 초당 전도되는 온도의 수치가 틀린지 맞는지는 간단한 실험을 해보면 금방 알 수 있다.

 초강력 써멀 패드가 1초에 0.2mm거리를 약 90도로 전도하는데 내 계산상 구리는 1mm에 90도 보다 많은 열울  전도하니 두께 1cm정도의 구리판을 구해서 그것을 불위에 올려두고 불이 닫지 않는 면의 온도를 측정해보면 10초 안으로 대략 결과가 나올것이다. 다만 당장 그런 실험은 내가 할 상황은 아니고 장비도 없으니  혹시해서 유튜브를 검색해서 영상을 찾았다. 나도 궁금하기 때문에 유튜브를 검색해 구리 열전도 실험을 하는 영상을 찾아 보았다.

https://www.youtube.com/watch?v=yww60tXqtXU 

 촛농이 65도에 녹는다고 하는데... 보통 학습용 구리는 0.3mm이고 열의 전도 방향도 내가 생각한것과는 다르지만 아무튼 열전도가 느리지는 않구나 하고 넘어가면 될것 같다. 정확하진 않아도 얼추 맞을것이다. 외부 환경이나 구리 자체의 온도를 생각해도 80~110도 사이는 전도 될것이라 생각한다.

 

 

 

 

 하지만 우리 모두 중요한 사실을 잊으면 안됀다.

 결국 바람을 불어서 열을 퍼트리지 않으면 열전도율이 얼마나 좋건 아무 의미 없다. 이 모든것은 그저 준비에 불과하다.

 또 다시 한번 강조하지만 이 글에서 그나마 참고할만한것은 써멀 패드가 얼마나 성능차이가 나는가 정도이고 나머지는 무시한 변수가 많아서 흥미를 끄는 정도의 값이라 생각하고 넘가는것이 좋다.

 그래서 써멀 패드 뭘 사야하는가...