히트 파이프
Heat pipe
전자 기기 속 납작한 구리관 하나가 어떻게 뜨거운 칩의 열을 멀리 떨어진 팬까지 빠르게 옮길까요?
무슨 일이 일어났나
히트 파이프는 압력을 받는 액체가 든 금속 관으로, 움직이는 부품 없이 열을 나르는 장치입니다(NASA 소형 위성 기술 보고서).
뜨거운 끝 근처의 액체가 증발해 관을 따라 차가운 끝으로 가고, 거기서 다시 액체로 맺히면 관 안쪽 심지가 모세관 현상으로 이 액체를 뜨거운 끝에 되돌려 보냅니다(NASA).
시뮬레이터에서 끓기 직전 물 1 g 을 10 W 로 데우면 약 226 초 동안 온도는 99.97 °C 그대로인 채 약 2,257 J 이 들어가 모두 수증기가 됩니다 — 관 속 액체도 증발하며 이렇게 많은 숨은열을 싣고 가 차가운 끝에 내려놓습니다.
숨은열은 온도와 압력이 그대로인 채 상태가 바뀔 때 드나드는 열이어서(미국 기상청 용어집), 히트 파이프는 양 끝 온도 차가 크지 않아도 많은 열을 옮길 수 있습니다.
📸 진짜 모습
불러오는 중…📸 사진케네디 우주 센터에서 우주 왕복선 디스커버리호에 실을 준비를 하는 우주 정거장용 히트 파이프 방열판 시험 장치입니다.
출처: NASA/JSC · 퍼블릭 도메인 · NASA 그림 창고 원본 ↗
💡 생활 속 예시
- 얇은 노트북이나 게임기를 열어 보면 칩 위의 납작한 금속관이 팬 쪽으로 길게 이어진 것을 볼 수 있는데, 이런 관이 흔히 히트 파이프입니다.
- NASA 는 작은 인공위성의 열을 다루는 기술로 히트 파이프를 소개하며, 두 판 사이에 관을 끼운 납작한 판 꼴로도 만든다고 적습니다.
어떤 부품이 무엇을 하나
- 꼭 막은 금속 관 — 작동 액체를 담아 막은 관으로, 열을 받는 끝과 내보내는 끝이 있습니다.
- 작동 액체 — 뜨거운 끝에서 증발하며 숨은열을 싣고, 차가운 끝에서 맺히며 그 열을 내려놓습니다.
- 심지(윅) — 관 안쪽 벽의 가는 틈 · 그물로, 모세관 현상으로 맺힌 액체를 뜨거운 끝까지 끌어 되돌립니다.
- 방열판 · 팬 — 차가운 끝에 내려놓은 열을 바깥 공기로 내보냅니다.
- 뜨거운 칩에 닿은 끝(증발부)에서 액체가 열을 받아 증발합니다.
- 생긴 증기는 관 속을 따라 상대적으로 차가운 끝(응축부)으로 흘러갑니다.
- 차가운 끝에서 증기가 액체로 맺히며 실어 온 숨은열을 관 벽에 내려놓습니다.
- 방열판과 팬이 그 열을 바깥 공기로 내보냅니다.
- 맺힌 액체는 심지를 타고 모세관 현상으로 뜨거운 끝에 돌아가 같은 일을 되풀이합니다.
확인된 값
- 히트 파이프: 압력을 받는 액체가 든 금속 관 — 움직이는 부품 없이 열을 나르는 수동 장치 (NASA 소형 위성 기술 보고서 7.2.8)
- passive device 출처
- 뜨거운 끝 근처의 액체가 증발해 관을 따라 차가운 끝으로 간다
- vaporizes at the hot end 출처
- 차가운 끝에서 응결한 액체는 심지가 모세관 현상으로 뜨거운 끝에 돌려보낸다
- wick, capillary action 출처
- 히트 파이프는 효율 좋은 수동 열 전달 기술
- efficient passive transfer 출처
- 두 판 사이에 관을 끼운 납작한 판 꼴로도 만든다
- flat plates 출처
- 히트 파이프가 나르는 열 — 상태가 바뀔 때 온도 · 압력이 그대로인 채 드나드는 숨은열 (미국 기상청 용어집)
- latent heat 출처
교육과정에서는
- 한국 2022 · 역학과 에너지 · 열과 에너지 [12역학02-02]
출처
이어서 보기
같은 단원 · 상태 변화
- 개념끓는점과 압력
- 개념증발과 끓음
- 개념숨은열 (잠열)
- 개념녹고 얼고 끓는 변화 (상태 변화)
- 개념고체 · 액체 · 기체 (물질의 세 가지 상태)
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