PC 열전달 기초

칩에서 생긴 열은 실리콘과 패키지, 히트스프레더, 써멀 인터페이스, 쿨러 베이스와 핀을 차례로 지나 공기로 빠져나간다. 이 경로 가운데 어느 한 구간의 열저항이 크면 나머지를 아무리 손봐도 효과가 제한된다. 냉각 문제를 볼 때는 온도 하나만 보지 말고 소비전력, 주변 온도, 온도 차이, 팬 속도, 시간에 따른 변화를 함께 기록해야 비교할 수 있다.

열은 세 가지 방식으로 이동한다. 전도는 맞닿은 고체 안에서, 대류는 방열판과 공기 사이에서, 복사는 표면 사이에서 일어난다. PC에서는 전도와 강제 대류가 주된 경로다. 방열판 면적을 늘리고 그 사이로 공기를 통과시키며, 접촉면의 미세한 틈을 써멀 재료로 채우는 이유가 여기에 있다.

열용량 때문에 전원을 켠 직후와 한참 부하를 준 뒤의 온도는 다르다. 짧은 부스트 구간에서는 쿨러의 질량이 온도 상승을 늦춰 주고, 지속 부하에서는 방열 면적과 공기·냉각수 흐름이 평형 온도를 정한다. 온도 제한에 닿아 클럭과 전력이 낮아지는 것은 보호 동작이며, 원인을 찾는 단서가 된다.

온도 차이와 열저항

열이 안정적으로 빠져나가는 상태에서는 같은 열 경로의 온도 차이가 발열량과 열저항에 의해 결정된다. 예를 들어 같은 냉각 장치라도 흡입 공기가 따뜻해지면 칩 온도도 높아질 수 있다. 비교에는 방 안의 온도뿐 아니라 쿨러로 들어오는 공기의 조건이 중요하다.

부스트가 활성화된 CPU는 냉각이 개선되면 온도를 크게 낮추는 대신 더 높은 전력과 클럭으로 여유를 사용할 수 있다. 따라서 쿨러 교체 뒤 온도가 비슷하더라도 동일 작업의 성능·전력·팬 속도가 바뀌었는지 함께 본다. 짧은 부하와 충분히 지속한 부하는 열용량의 영향이 달라 별도로 비교한다.

참고 링크

• Intel, 데스크톱 프로세서 열 관리와 케이스 공기 흐름

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