개요

노트북 PC의 CPU는 냉각을 위해 일반적으로 홴(fan)을 사용하지만 그로 인해 발생되는 소음과 전력 소모 등의 문제가 있습니다. 그래서 냉각 성능의 무소음, 무동력을 달성하고자 진동형 히트파이프를 사용했습니다. 총 2차 모델까지 진행했으며, 1차 모델의 문제점을 개선하여 2차 모델에서 원하는 목표를 달성했습니다.

1차 모델의 문제점

첫 6개월 동안 진행한 1차 실험은 면적을 계 냉각을 위한 방열 면적 부족으로, 목표 성능에 도달하지 못해 재설계가 필요했습니다. 경험을 토대로 계획을 설립 후, 예산 내에서 필요한 규격과 재질을 가진 부품 및 금속을 구매 가능한지와 개선사항이 반영된 설계의 실현 가능성을 판매처와 제작사에 직접 방문하고 지속적으로 토의하여 구매와 부품 제작을 완료했습니다.

문제점을 개선한 2차 모델

그래서 냉각부의 방열 면적을 개선하는 것과, 냉각부를 두 파트로 나눠 제작하는 방법을 동료들에게 제안했습니다. 왜냐하면 제작 담당자와 토의한 결과, 한 파트로는 제작 허용 규격을 벗어나 구현하기 어려웠기 때문입니다. 두 파트로 냉각부를 수정 후 제작한 결과, 기존 실험의 방열 면적보다 3.4배 증가되었습니다.

또한, 방열 면적 증가로 작동 조건이 바뀌어서, tube 부품을 바꿔야 했습니다. 구매한 tube 부품 3가지 중 1가지만 화학 반응성 시험을 통과했습니다. 하지만 이 화학 반응성 시험을 통과한 tube가 녹아 탄성을 잃어, 진공이 풀린 문제가 발생했습니다. 최종 발표까지 2개월도 안 되는 상황에서 남은 부품으로 대책을 찾아야 했습니다. 남은 부품으로 대책을 찾아야했던 이유는 국내에서 이 제품을 구매할 수 없기 때문입니다.

네 차례의 시행착오 끝에 이룬 목표 성능 도달

팀원과의 토의와 피드백을 통해 대책을 세웠고, 네 차례의 시행착오 끝에 진공이 유지되었습니다. ****부족한 tube의 탄성을 보충하기 위해서 두 종류 굵기의 알루미늄 철사를 사용했지만 유지할 수 없었습니다. 세 번째 방법은 실리콘을 도포하는 방법을, 네 번째 방법은 에폭시를 도포하는 방법을 사용했습니다. 네 번째 방법의 경우, 실리콘보다 기밀성이 좋지만, 한 번 굳어지면 전 상태로 되돌릴 수 없다는 문제점이 있었습니다. 세 번째 방법으로도 진공을 유지할 수 없었고, 최종적으로 에폭시를 사용하는 방법을 통해 원하는 조건에서도 진공을 유지할 수 있었습니다.

그 결과, 1차 모델보다 더 낮아진 한계 온도에서 10 ℃ 낮은 향상된 방열 성능과, 교내 종합설계 동상을 성취할 수 있었습니다.

논문에 첨부된 Project 실제 모델 사진

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출처