SCIENCE 3D | 컴퓨터 쿨러 (방열판과 팬)

무슨 일이 일어났나

컴퓨터 쿨러는 열을 두 단계로 옮깁니다: 칩의 열이 금속 방열판으로 전도되고(NOAA: 금속은 전도가 잘 됨), 방열판 날개의 열을 팬이 만든 공기 흐름이 실어 갑니다(대류).

구리는 열전도율이 약 397 W/(m·K), 알루미늄 합금(6061-T6)은 약 154 W/(m·K)로(NIST 맞춤 식, 293 K) 둘 다 열을 아주 잘 전하는 금속입니다.

날개를 여러 장 세우는 것은 공기에 닿는 겉넓이를 넓히기 위해서입니다 — 공기로 내주는 열은 겉넓이에 비례합니다(P = h·A·ΔT).

시뮬레이터(복사는 뺀 모형)에서 70 °C 알루미늄 방열판(0.3 kg · 겉넓이 0.2 m²)은 팬을 켠 모형(h 50)이 처음 450 W 를 내주어 1 분 만에 30.4 °C 가 되지만, 팬을 끈 모형(h 5)은 45.0 W 로 1 분 뒤에도 61.4 °C 입니다.

NASA 는 열 파이프를 전기 없이 열을 옮기는 효율 좋은 기술로 소개합니다.

💡 생활 속 예시

노트북 아래쪽 공기 구멍을 이불로 막으면 팬이 공기를 바꾸지 못해 더 뜨거워집니다.
폰을 더운 차 안처럼 둘레가 뜨거운 곳에서 오래 쓰면 금방 뜨거워지는 것은, 둘레 공기와의 온도 차가 작아 열을 잘 내보내지 못하기 때문입니다.

어떤 부품이 무엇을 하나

방열판 바닥(받침) — 칩 위에 맞닿아 칩의 열을 전도로 받아들입니다.
열 파이프 — 받은 열을 날개 쪽으로 빠르게 옮기는 관입니다.
날개(핀) — 얇은 금속 판을 촘촘히 세워 공기에 닿는 겉넓이를 크게 합니다.
팬 — 날개 사이로 공기를 밀어 넣어, 데워진 공기를 계속 새 공기로 바꿉니다.

칩이 일하며 낸 열이 맞닿은 방열판 바닥으로 전도됩니다.
열 파이프와 금속 몸통을 따라 열이 날개 끝까지 퍼집니다.
날개 겉면 옆 공기가 데워집니다.
팬이 데워진 공기를 밀어내고 찬 공기를 들여, 날개와 공기의 온도 차를 크게 유지합니다.
데워진 공기는 컴퓨터 몸체의 공기 구멍으로 빠져나갑니다.

확인된 값

구리 열전도율 293 K ≈ 397 W/(m·K) — NIST 맞춤 식(RRR = 100)으로 셈 (방열판 바닥 · 열 파이프 재료): 396.9 W/(m·K) 출처
알루미늄 합금(6061-T6) 열전도율 293 K ≈ 154 W/(m·K) — NIST 맞춤 식으로 셈 (방열판 날개 재료): 154.4 W/(m·K) 출처
열 파이프 — 전기 없이 열을 옮기는 효율 좋은 기술 (NASA): 열 파이프 출처
금속은 열을 잘 전한다 — 칩의 열이 방열판으로 (NOAA): 금속 전도 출처
팬이 만드는 공기 흐름이 열을 실어 간다(대류) (미국 에너지부): 공기 흐름 출처

교육과정에서는

한국 2022 · 역학과 에너지 · 열과 에너지

출처

https://trc.nist.gov/cryogenics/materials/OFHC%20Copper/OFHC_Copper_rev1.htm(확인 2026-11-12)
https://trc.nist.gov/cryogenics/materials/6061%20Aluminum/6061_T6Aluminum_rev.htm(확인 2026-11-12)
https://www.nasa.gov/smallsat-institute/sst-soa/thermal-control/(확인 2026-11-12)
https://www.noaa.gov/jetstream/atmosphere/transfer-of-heat-energy(확인 2026-11-12)
https://bsesc.energy.gov/energy-basics/heat-flow(확인 2026-11-12)

컴퓨터 쿨러 (방열판과 팬)