[뉴스줌인] ‘그래핀’으로 만들었다는 써멀 패드, 뭐가 다를까?

[IT동아 김영우 기자] 본지 편집부에는 하루에만 수십 건을 넘는 보도자료가 온다. 대부분 새로운 제품, 혹은 서비스 출시 관련 소식이다. 편집부는 이 중에 독자들에게 도움이 될 만한 것 몇 개를 추려 기사화한다. 다만, 기업에서 보내준 보도자료 원문에는 전문 용어, 혹은 해당 기업에서만 쓰는 독자적인 용어가 다수 포함되기 마련이다. 이런 용어에 익숙하지 않은 독자를 위해 본지는 보도자료를 해설하는 기획 기사인 '뉴스줌인'을 준비했다.

출처: 서린씨앤아이(2023.10.20)
제목: 서린씨앤아이, 서멀그리즐리 써멀 패드 신제품 크라이오시트 출시

요약: 서린씨앤아이가 서멀그리즐리(Thermal Grizzly)의 써멀 패드 신제품, 크라이오시트(Kryosheet)를 정식 출시했다. 본 제품은 인텔의 제온(XEON) CPU에 대응하는 50x50mm 규격, AMD의 AM3, AM4와 인텔 1700, 2066, 2011 소켓 CPU에 대응하는 38x38mm 규격, AMD AM5 소켓 CPU에 대응하는 33x33mm 규격 외에 엔비디아 지포스 RTX 2080/3060 GPU에 대응하는 25x25mm 규격, 인텔 모바일 CPU용 24x12mm 규격, 사용자가 직접 잘라내서 사용하는 29x25mm 규격 등 다양한 제품군을 제공한다. 두께는 0.2mm로 모두 동일하며 그래핀(Graphene)을 소재를 적용해 열 전도율을 높였다.

해설: 컴퓨터 시스템에는 CPU(중앙처리장치)나 GPU(그래픽처리장치)를 비롯한 다양한 반도체가 탑재된다. 특히 고성능 컴퓨터 시스템 일수록 클럭 속도가 높은 반도체를 탑재하곤 하는데, 이럴수록 발열 또한 심해지기 마련이다. 높은 발열은 시스템 전반의 안정성을 떨어뜨릴 뿐 아니라 수명 및 내구성에도 악영향을 끼친다.

그래서 발열을 잡기 위해 컴퓨터 시스템에는 다양한 냉각장치가 탑재된다. 대표적인 것이 냉각 팬이나 방열판(히트싱크)이다. 다만, 이런 냉각장치가 효과적으로 성능을 발휘하려면 반도체에 완전히 밀착할 필요가 있는데, 아무리 냉각장치 밀착면을 매끈하게 가공한다 해도 반도체와 냉각장치 사이에는 미세한 틈이 생기기 마련이다.

그래서 이때 이용하는 제품이 써멀 구리스(thermal grease), 혹은 써멀 패드(thermal pad)다. 이들은 열 전달성능이 높은 물질로 제조되며, 반도체와 냉각장치 사이를 빈틈없이 채우는 용도로 이용한다.

써멀 구리스는 연고와 같은 점액질의 액체이며, 질량 대비 가격이 비교적 저렴한데다 써멀 패드 대비 열 전도 성능이 높은 경우가 많다. 컴퓨터 시스템에서 가장 일반적으로 많이 이용하는 냉각장치 밀착용 솔루션이기도 하다. 다만, 액체라는 특성 때문에 잘못 바르면 틈새 사이로 새어 나오기도 하며, 이 때문에 기판이나 단자 부위를 손상시키기도 한다.

그리고 써멀 구리스는 오랫동안 이용하면 굳어지거나 갈라져서 열 전달 능력이 저하되므로 정기적으로 제거하고 다시 도포할 필요가 있다. 재사용은 당연히 불가능하다.

써멀 패드는 반도체와 냉각장치 사이에 붙여주는 얇은 패드의 일종으로, 기본적인 역할은 써멀 구리스와 유사하다. 하지만 고체 상태로 제공되므로 써멀 구리스에 비해 설치가 간편하며, 상대적으로 수명도 긴 편이라 자주 교체해 줄 필요가 없다. 흘러내리지도 않기 때문에 써멀 구리스에 비해 좀더 안정적인 사용이 가능하며, 떼어낸 후에 재사용하기에도 쉽다. 다만, 가격이 더 비싼데다, 열 전달 능력 역시 다소 떨어지는 편이라 써멀 구리스에 비하면 이용 폭이 제한적이었다.

이런 단점을 보완하기 위해 최근에는 그래핀(Graphene) 소재의 써멀 패드가 출시되고 있다. 이는 흑연에서 분리해낸 고분자 탄소 동조체의 일종으로, 매우 얇으면서도 강도가 높고, 열 전달 능력까지 뛰어나다. 이러한 좋은 특성을 가지고 있는 덕분에 디스플레이, 배터리, 건축 자재 등, 다양한 분야에서 쓰일 것으로 기대되고 있다.

다만, 최신 소재인 탓에 다양한 분야에 응용하는 방법에 대해서는 아직 연구가 더 필요하다. 그래서 가공 과정이 단순하면서도 높은 효과를 기대할 수 있는 컴퓨터 시스템용 냉각 솔루션으로 그래핀이 많이 이용되는 편이다. 이번에 서린씨앤아이가 국내에 출시한 서멀그리즐리의 크라이오시트 써멀 패드도 대표적인 이용 사례 중 하나다.

높은 성능과 편의성을 기대할 수 있는 제품이지만, 가격은 일반적인 실리콘 소재 써멀 패드 대비 2~3배 정도 더 높다. 기준치 이상으로 CPU나 GPU의 클럭 속도를 높이는 오버클러킹 등으로 시스템의 성능을 최대한 이끌어내고자 하는 마니아에게 어울리는 제품이다.

글 / IT동아 김영우(pengo@itdonga.com)