PC 냉각용 열교환기

소개글

컴퓨터 CPU의 온도가 지나치게 올라가면 운영체제에서 알 수 없는 오류 메시지가 뜨거나 시스템이 멈춰 버리기는 경우가 발생한다. 따라서 열을 관리하는 것이 컴퓨터의 성능과 안정성을 높이는데 큰 도움이 된다. (일반적으로 CPU의 최적온도는 30～40˚C 이고, 40˚C 후반까지는 무난하다.)
최근의 컴퓨터 기술이 급속도로 발달하면서 각종 하드웨어와 소프트웨어의 기술적 향상(처리속도, 양, 부품의 세부화 등) 으로 인해 컴퓨터의 열 발생률이 급격히 올라가는 반면 발생되는 열을 냉각시켜주는 장치는 그 발전 속도에 미치지 못하고 있다. 일부 시장제품 중에 성능이 아주 뛰어난 것이 있더라도 그 가격이 비싸기 때문에 일반적으로 사용하기에는 다소 무리가 있는 실정이다. 그래서 그 단점을 보안 할 열교환기에 대해 설계해 보았습니다.

목차

제 1 장 서론

제 2 장 현재 시장의 기술개발 현황
2.1 기술 개발 현황
2.2특허조사

제 3 장 연구개발수행 내용 및 결과
3.1 히트파이프의 원리 및 구조 연구
3.1.1 연구내용
3.1.2 연구결과
3.2 수냉식 냉각장치
3.2.1 연구내용
3.2.2 연구결과
3.3 온도측정
3.3.1 연구내용
3.3.2 연구결과
3.4 설계 및 제작
3.4.1 히트파이프
3.4.2 펌프
3.4.3온도측정
3.4.4 완성품
3.5 열교환기의 성능 계산(실험치 비교)
3.5.1 실험치 비교
3.5.2 결과
3.5.3 고찰

제 4 장 연구개발목표 달성도 및 대외 기여도
4.1 연구개발 목표 달성도
4.1.1 PC냉각장치에 대한 지적되는 문제점
4.1.2 개선사항
4.2 연구수행에 따른 문제점 및 대책

제 5 장 참고문헌

본문내용

대부분의 사람들은 컴퓨터를 사용하고 있지만 시스템 온도에 대해 관심을 갖는 사람은 드물다. 하지만 몇 년 전부터 시스템 온도를 낮추는데 공을 들이는 사람들이 늘고 있으며 관련 제품들도 시장에 넘쳐나는 실정이다.
최근의 CPU들은 GHz대의 클럭 속도를 내기 위해서 엄청난 집적도를 갖추고 있으며, 이와 함께 응답시간을 향상시키기 위해 수 층의 복잡한 금속 배선 공정으로 제작되고 있다. 이 금속 배선의 굵기는 1미크론(1mm의 1/1000) 이하이며, 수 mA의 전류가 흐르고 있다. 이렇게 흐르는 전류를 CPU 전체로 본다면 실로 엄청난 양의 전기가 흐르고 있다는 것을 의미한다. 이렇기 때문에 만약 아무런 방열 장치가 없는 상태에서 CPU에 전기가 흐르면 CPU는 순식간에 타 버릴 수 있다(요즘은 이에 대한 안전장치가 갖춰져 있다). 이를 전문용어로 ‘줄열가열(Joule Heating)에 의한 소자의 파손’이라 하는데, 소자의 온도를 일정 수준 이하로 유지시킨다면 이를 방지할 수 있다. 이러한 소자의 파손 이외에도 전자이동(electron migration) 현상이라는 전자의 운동량 전이에 의해 금속원자가 충격을 받아 이동하게 되면서 배선이 끊어지는 현상도 발생한다.
초창기의 PC에서는 방열판조차도 사용되지 않았으며, 흔히 이야기하던 386, 486 시절에도 연산 능력이 지금과 비교하면 보잘 것 없었기 때문에 발열도 무시할 수준이었다. 이 당시 쿨링은 팬도 없이 방열판만을 CPU 위에 부착해 놓은 아주 단순한 형태로 제공되었다. 방열판은 열이 공기와 접하는 접촉면적을 넓혀 자연대류를 통해 CPU의 열을 식히도록 고안되었는데, 이 당시에는 이것만으로도 충분한 냉각을 이룰 수 있었다.
그 후 펜티엄 시대로 접어들면서 CPU에 장착된 방열판만으로는 높아져만 가는 CPU의 발열을 감당하지 못하게 되어 이 방열판의 열을 다시 식혀주기 위한 냉각팬이 장착되기 시작했다. 이것이 방열판에 냉각팬이 합쳐진 실질적인 공랭 쿨러의 시초라 할 수 있을 것이다. 냉각팬의 원리는 외부의 공기를 CPU쪽으로 유입시켜 온도를 낮추는 방법이었다.

참고 자료

제 5 장 참고문헌
Basic Heat and Mass tranfer 2nd edition
- A. F mills, Pearson education, Korea, 2003
Fundmentals of Fluid Mechanics 2nd edition
- Philip M. Gerhart, Richard J. Gross, John I, Hochstein, Pearson education Korea, 1993
Introduction to Fluid Mechanics
- Edward J. Shaghnessy Jr, Ira M. Katz, James P, Shaffer,
Pearson education Korea, 2005
Thermodynamics : An Engineering, 4th
- Yunas A. Cegel, Michael A. Boles, McGraw-Hill Korea, 2004
참고사이트
http://www.zalman.co.kr
http://www.khpt.co.kr/cpucooler.files/frame.htm
http://www.khpt.co.kr/tech.htm
http://www.heatpipe21.com
http://www.heatpipe.net