(Credit: Chenxi Wang)
우리가 사용하는 여러 가지 문명의 이기들은 원치 않는 발열을 동반합니다. 따라서 자동차에서 스마트폰까지 여러 기기에 냉각을 위한 시스템이 탑재됩니다. 냉각 효율을 높이기 위해 냉각 팬을 탑재하는 등 에너지를 소비하는 경우 소음과 더불어 여기에 상당한 에너지가 투입되는 등 낭비가 심하지만, 기기에서 나는 열이 상당한 경우 다른 대안이 없습니다. 고성능 모바일 기기가 늘어나는 시대에 냉각 문제는 기기의 성능을 가르는 문제가 될 수 있습니다.
이런 이유로 많은 연구자들이 복잡한 장치 없이 단지 방열판에 코팅을 하는 것만으로도 열 배출을 빠르게 하는 물질을 개발하는데 노력하고 있습니다. 과거 나왔던 물질 가운데 하나는 상변이 물질로 평소에는 고체 상태로 존재했다가 열이 발생하면 액체 상태로 바뀌면서 열을 흡수하는 물질입니다. 물론 온도가 내려가면 다시 열을 배출합니다. 하지만 계속해서 열이 나는 경우 큰 의미가 없어 널리 사용되지는 못하고 있습니다.
상하이 교통 대학 (Shanghai Jiao Tong University)의 과학자들은 상변이 물질 대신 금속 유기 골격체 MOFs (metal organic frameworks)를 사용하는 대안을 제시했습니다. 이들이 개발한 MIL-101(Cr)는 평소에 대기 중 수증기를 골격체 내에 품고 있다가 열이 발생하면 기화시켜 빠르게 열을 식힐 수 있습니다. 물론 장시간 사용하는 경우 별 의미가 없지만, 짧은 시간 로딩이 큰 기기의 경우 의미 있게 발열을 줄일 수 있습니다.
방열판을 이용해서 섭씨 60도 도달하는 시간을 측정한 결과 단순 방열판의 경우에는 5.2분이 걸렸지만, 198 - 516 마이크로미터 두께의 코팅을 한 방열판의 경우 그 두 배인 11.7분이 걸렸고 가장 두꺼운 코팅을 한 경우 19.35분이 걸렸습니다. 이 과정에서 특별히 에너지가 드는 게 아닌 만큼 24시간 가동하는 서버가 아니라 몇 시간씩 사용하는 일반 소비자용 기기 (노트북, 데스크톱 등)의 방열판에 적용한다면 소음과 전력 소모를 줄일 수 있을 것입니다.
다만 내구성이나 가격 등 다른 요소도 생각해야 하기 때문에 실제로 상용화 될 수 있을지는 두고봐야 알 수 있을 것입니다. 비용이 비싸지 않고 실제 기기에서 믿을 만한 성능을 보여준다면 노트북에는 큰 도움이 되지 않을까 하는 생각도 드네요.
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