방열 패드를 폰에 붙이면 효과 있을까?

"방열패드" 혹은 "써멀패드"로 검색하면 몇 천 원부터 백 몇십만 원짜리 제품들이 나오는 걸 볼 수 있다. 이 제품들을 내 폰에 붙이면 과연 열이 내려가는 효과가 있을까? 

 

방열패드란 

써멀패드(thermal pad)라고도 불리는 방열패드는 수지에 열전달 필러를 혼합하여 제조하며, TIM(thermal interface materials) 즉 열전달 물질 중 하나이다. 주로 열원과 방열판(히트싱크, 히트 파이프 등) 사이에 위치하여 열원에서 발생한 열을 방열판으로 전달하는 역할을 한다. 

사실 열을 낮추는 가장 이상적인 구조는 열원과 방열판이 하나의 몸체로 존재하는 것이겠지만 현실적으로 어렵기 때문에 둘 사이에 방열패드나 구리스 같은 TIM을 중간에 사용하여 계면 사이의 공극(공기층)을 최소화하고자 하는 것이다. 

방열패드는 포스트잇 수준의 점착력과 적정한 두께 및 유연성을 가지고 있어 전자기기에 많이 적용되고 있다. 

 

TIM_방열패드, 써멀패드, 방열테이프

 

그런데 이 방열패드는 어떻게 열을 전달하는 역할을 하는 것일까? 

 

 

방열 패드의 열전달은 어떻게?

방열패드는 주로 충진되어 있는 열전도성 필러들로 열을 전달하며, 수직방향으로의 열전달에 효과적이다. 열전도성 필러는 산화알루미늄, BN 등의 세라믹이나 고분자류, 금속류를 사용하며 충진율이 높을수록 열전달 효과는 높으나 가격, 성형성 등을 고려하여 조절한다. Thermal conductivity는 대부분 2~3W/mK이고, 고가 제품들의 경우 10~15W/mK 수준을 구현한다. (참고로 그라파이트 시트(흑연시트)는 thermal conductivity가 100W/mK 이상으로 높지만 열전달이 거의 수평방향으로만 진행되어 TIM으로써의 효율이 높은 편이 아니다.)

 

방열패드의 열전달

 

열전도성 필러를 통한 열 이동

 

하지만 방열패드의 몸체를 담당하는 고분자 수지는 thermal conducivity가 낮고 비열은 높다. 주로 사용되는 실리콘이나 논실리콘 모두 1 W/mK 미만이고, 주요 역할은 점착성 구현, 경도 및 유연성 등의 기계적 물성 확보이지 열을 전달하는 비중은 매우 낮다. 

그러므로 고분자 수지로 만들어지는 방열패드는 대류, 방사가 거의 없다고 볼 수 있다. 열은 전달할 수 있지만 밖으로 빼지는 못한다는 뜻이다.  

 

 

방열패드를 폰에 직접 붙이면? 

결과적으로 열전달통로의 역할을 하는 방열패드를 단독으로 폰에 붙이기만하면 열을 내리는 효과가 거의 없다. 열을 옮길 곳이 없기 때문이다. 하지만 방열패드를 붙이고 열전도가 잘 되는 물질위에 올려두어 열이 빠져나가게 한다면 약간의 효과는 볼 수 있을 것이다. 집안에서 쉽게 구할 수 있는 유리판이나 서스는 thermal conductivity가 낮지만 공기 중에 두는 것보다는 나을 것이고, 은으로 된 판이나 구리판, 알루미늄판 위에 둔다면 방열판의 역할을 해서 꽤 효과가 있을 것으로 보인다. 손에 잡고 사용해야 하는 폰에는 실용적이지 않다는 단점이 있지만 말이다. 

 

 

이런 방열 패드를 희망한다

방열패드는 이름과 달리 열을 전달하는 통로의 역할만 하므로 폰에 붙이기만 해서는 열을 낮추는 효과가 없다. 하지만 폰을 분해하기는 부담되고, 소프트웨어로만 잡기에는 한계가 있어 보인다. 그래서 필요할 때 붙였다가 사용 후 뗄 수 있는 포스트 잇 정도의 점착력과 한쪽 면에 방열판을 가진 진정한 의미의 "방열패드"를 희망한다. 

기존의 패드에 한쪽만 점착력을 높여서 35㎛ 정도의 동박만 붙여줘도 사용할 만한 방열 패드가 될 것 같은데 왜 이런 제품은 나오지 않는 것일까? 역시 가격의 문제일까. 

 

 

 

내 폰이 뜨겁다! 방열이란 무엇인가