발열은 왜 문제인가

전자기기의 성능이 올라갈수록 단위 면적당 발열량도 함께 늘어납니다. 발열을 제어하지 못하면 다음과 같은 문제가 생깁니다.

• 성능 저하(스로틀링) : AP·CPU는 온도가 한계에 도달하면 스스로 클럭을 낮춰 성능을 떨어뜨립니다.
• 디스플레이 품질 저하 : 발열부의 열이 OLED 패널로 전도되면 잔상·색편차·수명 단축의 원인이 됩니다.
• 부품 수명 단축 : 배터리·전해 부품은 온도가 높을수록 열화가 급격히 빨라집니다.
• 안전·신뢰성 : 자동차 전장처럼 고온 환경에서 장시간 동작하는 제품은 방열이 곧 신뢰성입니다.

열은 세 가지 방식으로 이동한다

열 관리 설계의 출발점은 전도(Conduction)·대류(Convection)·복사(Radiation)라는 열 이동의 세 방식입니다. 팬을 달 수 없는 스마트폰·태블릿·전장 모듈에서는 대류를 기대하기 어렵기 때문에, 전도를 이용해 열을 얼마나 빠르게 넓게 퍼뜨리느냐가 설계의 핵심이 됩니다.

열확산(Heat Spreading)이라는 접근

좁은 발열원(핫스팟)의 열을 그대로 두면 그 지점만 온도가 치솟습니다. 열확산 시트(Thermal Spread Sheet/Tape)는 열전도율이 높은 Cu(구리) 등의 층으로 열을 수평 방향으로 빠르게 퍼뜨려, 포화 온도(최고 온도)를 낮추고 특정 부품으로 열이 집중 전도되는 것을 막습니다.

핵심 지표 : 열전도율 (Thermal Conductivity, W/mK)

소재가 열을 얼마나 잘 전달하는지를 나타내는 지표입니다. 참고로 공기는 약 0.03, 일반 플라스틱은 0.2~0.5, 알루미늄은 약 200, 구리는 약 400 W/mK 수준입니다. 방열 소재 스펙을 볼 때는 두 가지를 함께 확인해야 합니다.

• 방향성(X-Y축 vs Z축) : 열확산 시트는 수평(X-Y) 방향 열전도율이 핵심입니다. 스펙시트에 방향 구분이 없다면 반드시 확인해야 합니다.
• 두께와의 균형 : 같은 소재라도 두께에 따라 총 열 수송량이 달라집니다. 설계 공간 안에서 성능을 내는 두께 최적화가 필요합니다.

구리(Cu) vs 그래파이트 : 열확산 소재 비교

열확산 시트에 쓰이는 대표 소재는 구리(Cu)와 그래파이트(Graphite)입니다. 어느 쪽이 정답이라기보다, 요구 성능과 조립 조건에 따라 선택이 달라집니다.

실무에서는 EMI 차폐를 겸해야 하는 부위에는 Cu 계열을, 극한의 면방향 확산이 필요한 부위에는 그래파이트를 적용하며, 두 소재를 조합하는 설계도 많습니다. 당사 방열 제품의 상세 스펙은 Thermal Solution 페이지에서 확인하실 수 있습니다.

방열 소재 선정 체크리스트

1. 발열원의 위치·크기·발열량과 허용 온도를 파악합니다.
2. 열을 '어디로' 보낼지 경로를 정합니다 (섀시, 커버, 저온부 등).
3. 확산이 목적이면 X-Y 열전도율이 높은 시트를, 층간 전달이 목적이면 Z축 성능 소재를 선택합니다.
4. EMI 차폐·완충 등 겸용 기능이 필요한지 검토합니다 — 부재 수를 줄이면 두께와 원가가 함께 줄어듭니다.
5. 점착력·타발 가공성 등 양산 조건을 확인합니다.

자주 묻는 질문

방열 시트만으로 온도를 몇 도나 낮출 수 있나요?

발열량, 적용 면적, 열이 빠져나갈 경로에 따라 효과가 크게 달라 일률적으로 말하기 어렵습니다. 다만 핫스팟 완화(포화 온도 저감)는 확실한 효과가 있으며, 실제 세트 조건 기준의 열 해석·실측 데이터로 검증해 드릴 수 있습니다.

EMI 차폐와 방열을 하나의 소재로 해결할 수 있나요?

가능합니다. Cu 기반 열확산 시트는 그 자체로 차폐 성능을 가지며, IC 칩 상단에 도전성 테이프와 열확산 테이프를 조합해 노이즈 억제와 포화 온도 감쇄를 동시에 달성하는 설계가 널리 적용되고 있습니다.