써멀 소재를 선정할 때 가장 먼저 눈에 들어오는 스펙이 바로 열전도율(Thermal Conductivity, W/mK)입니다. 숫자가 클수록 열을 잘 전달한다는 의미이지만, 이 수치 하나만으로 제품의 실제 방열 성능을 판단하는 것은 매우 위험합니다. 경쟁사 대비 높은 열전도율을 앞세우는 제품이 실제로는 더 낮은 방열 성능을 보이는 경우도 적지 않습니다. 이번 글을 통해 스펙 시트를 올바르게 해석하는 방법과, 현장에서 실제로 중요한 수치가 무엇인지를 안내해 드리도록 하겠습니다.
열전도율 수치는 어떻게 측정되나요?
써멀 소재의 열전도율은 주로 레이저 플래시법(Laser Flash Analysis, LFA) 또는 열류계법(Heat Flow Meter, HFM)으로 측정됩니다.
- 레이저 플래시법은 소재의 열확산율을 먼저 측정한 후 밀도와 비열을 이용해 열전도율을 산출하는 방식으로, 주로 얇은 시편에 적합합니다.
- 열류계법은 시편의 양면에 온도 차를 설정하고 열류를 직접 측정하여 열전도율을 구하는 방법으로, 상대적으로 두꺼운 소재에 적합합니다.
중요한 점은 측정 조건(온도, 압력, 시편 두께)에 따라 동일한 소재라도 다른 수치를 나타낼 수 있다는 것입니다. 특히 써멀 패드처럼 유연한 소재는 측정 시 가해지는 압축 압력에 따라 열전도 특성이 크게 달라지므로, 스펙 시트에 기재된 측정 조건이 실제 사용 환경과 일치하는지 반드시 확인해야 합니다.
스펙 시트에서 놓치기 쉬운 함정은? 스펙 시트에 기재된 열전도율은 실제 조립 환경을 고려하지 않은 소재 고유의 순수한 성능값입니다. 그러나 실제 방열 성능을 결정하는 핵심 지표는 소재 자체의 열전도율이 아니라, 발열체와 방열판 사이의 계면 열저항(Interface Thermal Resistance, ITR)입니다. 계면 열저항은 소재의 열전도율뿐 아니라 두께, 표면 조도, 접촉 압력, 밀착 면적 등 다양한 인자에 의해 결정됩니다. 아무리 열전도율이 높은 소재라도 계면 밀착이 불완전하다면, 공기층이 형성되어 전체 열저항은 오히려 크게 높아질 수 있습니다.
또한 일부 제조사는 최적의 측정 조건 하에서 구현되는 최댓값을 마케팅 스펙으로 제시하는 경우가 있습니다. 예를 들어 높은 압축 압력에서 측정된 열전도율을 표기하지만, 실제 조립 환경에서는 그보다 낮은 압력이 가해지는 경우입니다. 높은 압력을 가할수록 공극을 메워주기 대문에 열저항값이 낮아질 수 있지만, 실제 사용 환경에서는 소중한 우리의 칩셋들에게 큰 압력을 가하기란 어렵습니다. 따라서 열전도율 수치를 볼 때는 반드시 측정 조건(압력, 온도, 두께)을 함께 확인하는 습관이 필요합니다.
열저항(Thermal Resistance)은 어떻게 확인하나요?
열저항은 단위 면적당 온도 차를 열류로 나눈 값으로, 단위는 ℃·cm²/W 또는 K·in²/W입니다. 열저항이 낮을수록 같은 발열량에서 계면 온도 상승이 작다는 의미이므로, 방열 성능을 직접적으로 나타내는 지표입니다. 특히 두께가 다른 소재들을 비교할 때는 열전도율보다 열저항 수치를 기준으로 삼는 것이 더 정확합니다. 예를 들어, 열전도율이 높아도 두께가 두꺼운 소재는 열저항이 오히려 높을 수 있고, 열전도율이 낮더라도 두께가 충분히 얇다면 열저항이 낮은 경우도 있습니다. 당사 제품은 다양한 조립 환경을 고려하여 여러 두께로 제공되고 있으며, 두께 및 특정 압력 조건에 따른 정밀한 열저항 데이터가 필요하시다면 언제든지 편하게 문의해 주시기 바랍니다.
실제 적용 전 어떤 검증이 필요할까요?
소재 선정 후에는 반드시 실제 적용 환경과 유사한 조건에서 샘플 평가(Sample Evaluation)를 진행하는 것을 권장합니다. 열저항 측정, 장기 신뢰성 시험(고온 방치, 열충격, 습도 노출 등), 실제 조립 공정에서의 핸들링 테스트 등을 통해 스펙 시트의 수치가 실사용 환경에서도 재현되는지 확인해야 합니다. 태양3C는 고객의 설계 환경을 바탕으로 샘플 평가 및 솔루션 제안를 함께 지원하고 있습니다.
최적의 선택은 어떻게 해야 할까요? 높은 열전도율 수치가 항상 좋은 제품을 의미하지는 않습니다. 소재의 두께, 경도, 압축률, 계면 특성, 장기 신뢰성을 종합적으로 고려해야 하며, 가능하다면 스펙 시트의 열전도율뿐만 아니라 실제 사용 조건에서의 계면 열저항 데이터를 함께 확인하는 것이 중요합니다. 태양3C는 고객의 설계 요구에 맞는 최적 소재를 투명한 데이터와 함께 제안해 드립니다. 스펙 해석이나 소재 비교 평가에 대한 기술 지원이 필요하시면 언제든 당사로 문의해 주시기 바랍니다.
