히트 파이프는 이미 몇십년 전에 나온 물건이지만 컴퓨터 쿨러에 쓰이기 시작한건 최근 몇년 사이의 일이며, CPU 쿨러부터 그래픽카드 쿨러에 심지어 케이스까지 급속하게 사용이 늘어나고 있습니다. 오늘은 이 히트 파이프에 대해서 알아보도록 하겠습니다.

출처는 OCER.NET이고 날림도 아니고 초날림 번역은 낄낄뉴스 쥔장입니다.



다들 아시겠지만 바로 이놈, 히트파이프입니다.

히트파이프를 사용한 쿨러는 전통적인 공냉 쿨러보다 몇배의 성능 향상이 있습니다. 히트 파이프는 또 쿨러의 모양에 따라 생김새를 바꿀수 있기에 다른 부품과의 간섭도 줄일 수 있습니다. 히트 파이프의 높은 성능 덕분에 쿨러를 만들때 비싼 구리의 사용을 줄일수 있게 되었으며 무게와 크기 역시 줄어들게 되었습니다.


히트파이프를 사용한 CPU 쿨러들입니다.

히트파이프를 사용하는 쿨러들은 갈수록 늘어나 지금 쿨러 제조사에서 출시하는 제품의 15% 이상이 히트 파이프를 사용하고 있으며, 고가형 제품 중에서 히트 파이프를 사용하지 않는 제품은 없다고 해도 무방할 정도입니다.


히트파이프의 원리

히트파이프의 원리는 매우 간단합니다. 동작 유체의 증발과 응결을 통해 열을 전달하는 것입니다. 구리로 만든 파이프를 진공으로 만든 후 동작 유체를 집어 넣습니다. 이 유체가 파이프의 한쪽 끝에서 열을 받아 증발하고 이 증발된 기체가 다른쪽 끝에서 냉각되는 과정을 반복 순환하면서 열을 식히는 것입니다.

히트파이프에 들어가는 유체는 히트파이프의 냉각 온도 범위에 따라서 달라집니다. 알콜, 물, 수은 등등 다양합니다.


히트파이프의 구조도입니다.

전세계적으로 히트파이프를 만드는 회사는 5곳이 있으며 그중에서 컴퓨터 부분에 히트 파이프를 최초로 응용한 곳은 바로 AVC로, 30%를 차지하고 있습니다. 이러한 회사들의 히트파이프 제조 기술은 모두 일본에서 시작된 것으로, 그 본질은 차이가 없습니다.

구체적인 히트 파이프 제조 기술은 비교적 복잡하지만 히트파이프의 공업화 발전으로 인해 히트파이프 생산 그 자체는 그리 어렵지는 않으며 가격 역시 계속 낮아지고 있습니다.

히트 파이프 외벽은 철, 알루미늄, 구리 등을 사용할 수 있지만 컴퓨터 쿨러는 대부분 구리를 사용합니다.

컴퓨터 쿨러에 쓰이는 히트파이프는 대부분 직경 6mm짜리이며 8mm짜리도 간혹 사용하긴 합니다.



8mm짜리 히트파이프를 사용하는 쿨러. 중국제입니다.

히트파이프의 길이는 일반적으로 100~300mm 사이이며, 가격은 히트파이프 한개에 몇천원 정도 밖에 하지 않습니다. 때문에 히트파이프를 사용하는 쿨러의 제조 단가가 전통적인 공냉 쿨러보다 그리 비싸지 않은 것입니다.


히트파이프의 모세관 구조

히트파이프가 유체의 냉각 과정에서 모세관 원리를 사용하고 있기에, 히트파이프의 모세관 구조가 히트파이프 제조의 핵심이라 할 수 있습니다.

히트파이프의 모세관은 3가지 작용을 하는데 첫번째는 냉각된 유체가 다시 열원이 있는 곳으로 이동하는 통로이고, 두번째는 내벽과 유체 혹은 증발된 기체 사이의 열을 전환하는 통로이며, 세번째는 유체와 증발된 기체가 모세관 압력을 만들어내는데 반드시 필요한 틈을 제공합니다.

모세관 구조는 스크린, 펠트, 파우더, 그루브의 4가지 종류가 있습니다. 컴퓨터 쿨러에서 대부분을 차지하는 것은 파우더와 그루브인데 파우더가 80%, 그루브가 20% 정도를 차지하고 있습니다.


스크린


펠트


그루브


파우더

그루브 방식의 히트 파이프는 만들기가 간단하며 제조 단가도 일반 파우더 방식의 히트파이프의 2/3 수준입니다. 하지만 그루브-히트파이프에 파인 홈-의 깊이와 너비가 어느 정도 맞아야 하며, 장착 방향에 큰 영향을 받습니다. 뿐만 아니라 히트 파이프를 구부려서 사용할때 이러한 그루브 방식의 방향성은 치명적인 결점이 되어 냉각 능력에 큰 손실을 줍니다.

파우더 방식은 제조가 비교적 복잡하고 제조 단가가 비쌉니다. 금속 가루-대게 구리-를 소결하여 파이프 안쪽에 붙이는 것으로, 금속 가루의 질량, 순도, 직경, 소결 온도, 소결 균일화 등등 비교적 높은 기술을 필요로 하며, 각 회사마다 제조 방식에 차이가 있기 때문에 냉각 능력 역시 각양 각색입니다.

싸구려 히트파이프 쿨러들을 보면 히트파이프를 썼다고 대대적으로 광고하면서도 외벽은 알루미늄이고 파우더 방식도 아닌 히트파이프를 쓰는 경우가 많은데 이런 히트파이프 쿨러의 성능이 당연히 좋을 리 없겠습니다.


히트파이프의 꼬리

히트파이프의 길이는 일반적으로 100~300mm인데 컴퓨터 쿨러에서 이렇게 긴 히트파이프를 사용할 수 있을 리가 없기 때문에 당연히 잘라서, 다시 사용할 수 있도록 자른 부분을 봉합해야 합니다. 이렇게 잘려나간 히트파이프의 끝부분은 히트파이프로서의 기능을 수행하지 못합니다.


꼬리 1


꼬리 2

이렇게 냉각 능력이 없는 히트파이프 끝부분은 쿨러 밖으로 나와 있어야 합니다. 그러나 쿨러의 제조 단가를 낮추기 위해 이런 냉각 능력이 전무한 끝부분을 쿨러 안쪽으로 집어넣어, 열읍 흡수하는 부분에 이런 꼬리가 안으로 들어가 있다면 그만큼 열을 받아들이는 면적이 줄어들어 효율이 떨어지게 되며, 열을 방출하는 부분에 이런 꼬리가 들어가 있으면 열의 발산 능력이 그만큼 떨어지게 되는 것입니다.

이렇게 심각하게 말하긴 했지만 아직까지 그렇게 꼬리가 안으로 들어간 제품은 아직 발견되지 않았습니다(...장난하냐 OCER?) 굳이 치자면 TT의 미니 타이푼 중에 비슷한게 있긴 한데 어느 정도 영향을 주는지는 아직 알려진 바가 없으며, 이런 식의 쿨러는 확실히 몇 되지 않습니다.




히트파이프와 방열판

히트파이프의 성능은 히트파이프를 어떻게 방열판과 결합하는가에 따라서도 큰 영향을 받습니다.


용접

용접은 히트파이프와 방열판을 연결하는 방법 중에 제일 많이 쓰이는 방법입니다. 히트파이프와 방열판 사이에서 열이 비교적 잘 전달되지만 제조 단가가 비교적 높습니다. 예를 들어서 알루미늄 방열판과 구리 히트파이프를 서로 붙일때는 먼저 히트파이프 표면에 니켈 도금을 해야 합니다. 이러한 용접 방법으로 만들어진 쿨러는 한가지 눈에 띄는 특징이 있는데 바로 방열판의 히트파이프 위쪽에 용접 구멍이 있다는 것입니다.


관통

관통은 기계적인 수단을 통해 방열판을 직접 히트 파이프로 뚫은 것입니다. 이런 방법은 제조 단가가 매우 저렴하며 제조 방식도 간단하지만, 제조 공법에 충분히 기술이 뒷받침 되지 못한 경우 히트파이프와 방열판 사이에 간격이 생기며 냉각 효율이 떨어지게 됩니다. 제대로 만들어진 관통 방식의 히트파이프 쿨러는 보통 용접 방식의 쿨러와 성능이 거의 똑같으며 가격은 매우 저렴합니다. 이러한 관통 방식은 오직 AVC에서만 사용하고 있습니다.

위에서 본대로 히트파이프와 방열판의 결합 방식에 따른 성능 차이는 없지만 가격 차이-용접을 하면 관통에 비해 히트파이프 한개당 천원 정도의 제조 단가가 더 들어갑니다-는 있습니다. 따라서 이건 소비자가 알아서 선택해야 할 부분이 되겠습니다.


히트파이프의 굴곡 처리

히트파이프는 직선 형태일때 최고의 성능을 낼 수 있습니다만 실제 상황에서는 그렇게 만들 수가 없기에 히트파이프는 자주 구부러지게 됩니다. 히트파이프가 구부러지면 열 전도율에 영향을 주기 때문에 굴곡 처리에 있어서 상당한 기술이 필요합니다.


히트파이프를 구부릴때 쓰는 도구들입니다.

히트파이프를 구부리게 될때 한가지 반드시 유의해야 할 점은 굴곡 부위의 직경을 그대로 유지하거나 그 변화를 최소화 해야 한다는 것입니다. 만약 형태가 변해 원형에서 사각형이 되버린다다던가 할 경우 내부 모세관 구조가 끊어지며 열전도 성능이 심각하게 떨어지게 됩니다.


다른 형태의 히트파이프

히트파이프가 꼭 파이프 모양으로만 있는 것은 아닙니다. 노트북 안에는 넓적한 사각형 모양의 히트 파이프도 있습니다. 히트파이프는 사용 장소에 따라 여러가지 모양으로 만들수 있으며, 이는 히트파이프의 장점이기도 합니다.




앞으로 히트파이프는...?

수냉이 제일 처음 나왔을때 몇몇 제조사는 앞으로 수냉이 대세라고 생각했습니다. 그러나 수냉이 나온지도 꽤 긴 시간이 흘렀지만 수냉은 아직도 일부 하드코어 유저들의 장난감일 뿐이며 널리 보급되진 못했습니다. 이는 수냉의 단점-비싸고, 크고, 액체를 사용하고(물 새면 대재앙), 내부 부식 등이 발생할수도 있는-때문이기도 하지만, 다른 이유는 바로 히트파이프의 등장 때문입니다. 히트파이프가 컴퓨터 쿨러에 사용되기 시작하면서 공냉은 그 주도적인 지위를 유지할 수 있게 되었습니다.

또 다른 중요한 원인을 들어 보자면, CPU의 발열과 클럭이 정체기에 이르렀다는 것입니다. 앞으로 3년간 TDP가 130W를 넘는 CPU는 나타나지 않을 전망이며, 지금의 쿨링 기술만으로도 CPU를 냉각하긴 충분합니다. 히트파이프의 생산량 증가와 제조 기술 발전으로 히트파이프의 가격은 더더욱 내려갈 것이며 앞으로 중저가 시장에 있어서 유저들의 선택의 폭은 더 넓어질 것입니다.
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