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차세대 전자소자에 사용될 소형 압전 냉각팬 개발
[출처 : http://www.newswise.com/articles/2001/12/FANS.PUR.html]
퍼듀대학 연구원들은 미래에 컴퓨터나 휴대용 전자제품 등에 사용될 수 있는 작고 소음이 적은 팬을 개
발했다. 이 팬은 손에 들고 다니는 고전적인 중국식 부채처럼 작은 날개를 왔다 갔다 하면서 열을 빼앗
는다. 이 팬은 기존의 팬보다 전기를 1/50만 소비하고 또 마찰이나 열을 발생하는 기어나 베어링을 갖
고 있지 않다. 또한 이 팬은 모터로 움직이지 않아 컴퓨터 회로 내의 전기 신호에 간섭을 주지 않는다고
이 대학 기계공학과의 수레쉬 가리멜라 조교수는 말했다. 이 팬에 관한 자세한 논문은 내년 1월 5일 산
타페에서 열리는 차세대 전자시스템학회에서 발표될 예정이다.
차세대 컴퓨터 칩은 더욱더 소형화되면서도 더 많은 전기회로가 들어가 발생하는 열이 더 많아진다. 이
열은 칩의 성능을 저하시켜 결국 미묘한 회로를 잘못 동작시킬 수 있다. 따라서 이 열을 제거하는 새로
운 냉각기술이 아주 중요하다고 가리멜라교수는 말한다.
랩탑 컴퓨터나 휴대폰의 경우 기존의 냉각팬을 설치하기에는 내부공간이 너무 좁으나 새로 개발된 팬
을 장착하기에는 충분한 여유공간을 가지고 있다. 새로 개발된 팬의 날개는 약 1인치 정도이다. 새로
개발된 팬이 컴퓨터 내부에 사용될 경우 기존의 팬을 대체하기보다는 기존 팬과 같이 설치되어 냉각 능
력을 증가시키는 역할을 담당할 것 같다. 가리멜라 교수는 새 냉각팬을 컴퓨터 내부에 설치해 실험한
결과 내부온도가 섭씨 8도나 떨어졌다고 밝혔다.
새로 개발된 냉각팬은 2년 안에 상업화될 수 있고, 2mW의 전력으로 기존의 300mW의 팬에 해당하는
냉각능력을 갖는다. 이 팬의 날개에는 압전소자가 달려있는데, 압전소자에 교류 전기를 흘려 날개를 전
후로 흔들어준다. 이 때 교류의 주파수를 적절히 조정함으로써 전기 효율이 최대로 커진다. 이 팬은 다
양한 크기로 개발될 수 있는 장점을 가지고 있는데, 날개의 크기를 약 100μm까지 늘릴 수 있다. 압전
팬은 1970년대에 개발됐으나 소음이 심한 단점이 있었는데, 퍼듀대학 연구팀은 소음문제를 해결했다.
압전 팬의 성능을 제대로 발휘하도록 설계하는 데는 몇 가지 변수가 있는데, 날개에 붙이는 압전소자의
크기와 두께, 그리고 붙이는 위치가 그것이다. 이 변수들은 날개를 얼마나 움직이며, 기류를 얼마나 발
생하는가 등을 결정한다. 잘못 설계된 팬은 뜨거운 공기를 전자 소자로 순환시켜 상황을 더 악화시킬
수 있다. 퍼듀대학 연구팀은 여러 가지 변수를 고려하기 위해 설계에 수학적인 기법을 사용했다. 그들
이 개발한 비교적 간단한 수학 공식은 엔지니어들이 팬 설계에 이용할 수 있을 것이라고 그들은 주장한
다.
이번 연구는 퍼듀대학 내에 고성능 소형 냉각기술연구소 컨소시엄을 통해 재정적 지원을 받았는데, 이
컨소시엄에는 애플 컴퓨터, 노키아 사, GE, 델코 전자시스템 등이 포함되어 있다. 이 컨소시엄은 곧 미
과학재단으로부터 연간 7만 달러의 재정적 뒷받침도 받을 예정이다. 향후 개발된 팬에서 발생하는 기
류 거동 등에 관한 연구가 수행될 예정이다.
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