판금 인클로저는 필수 전자기기를 보호합니다. 하지만 열을 가두기도 합니다. 열이 갈 곳이 없이 쌓이면 내부 온도가 급격히 상승할 수 있습니다. 이러한 온도 상승은 스로틀링, 갑작스러운 리셋 또는 부품 수명 단축의 원인이 될 수 있습니다. 많은 엔지니어들은 10°C가 추가될 때마다 부품의 수명이 절반으로 줄어든다는 간단한 규칙을 따릅니다.
그렇기 때문에 환기는 인클로저 설계의 핵심 부분입니다. 외관을 위한 선택이 아닙니다. 효과적인 공기 흐름 계획은 온도를 일정하게 유지하는 데 도움이 됩니다. 또한 안정적인 성능과 긴 서비스 수명을 지원합니다. 많은 경우 전체 시스템의 안전성을 향상시키기도 합니다.
이 가이드에서는 판금 인클로저에 환기 기능을 추가하는 실용적인 방법을 설명합니다. 각 방법은 실제 프로젝트에서 입증되었습니다. 이러한 아이디어를 통해 엔지니어는 산업, 상업 및 실외 애플리케이션을 위한 비용 효율적이고 간단한 공기 흐름 경로를 설계할 수 있습니다.
판금 인클로저에서 환기가 중요한 이유는 무엇입니까?
판금 인클로저를 설계할 때 크기, 장착, 표면 마감에 집중하는 경우가 많습니다. 하지만 환기 또한 그에 못지않게 중요합니다. 전자 부품은 열을 발생시키며 그 열이 인클로저에서 빠져나갈 수 있는 명확한 경로가 필요합니다. 단단한 금속만으로는 이를 관리할 수 없습니다.
열 축적은 느리게 보일 수 있지만 그 영향은 금방 드러납니다. 밀폐된 상자 안에 20~30W 장치를 넣으면 내부 온도가 15~25°C까지 올라갈 수 있습니다. 이러한 온도 상승은 부품 수명을 단축하고 성능을 저하시키거나 심지어 셧다운을 일으킬 수 있습니다. 통풍이 잘되면 온도가 안정적으로 유지됩니다. 또한 고장률을 낮추고 보다 안전한 장기 사용을 지원합니다.
패시브 환기 옵션
패시브 공기 흐름은 팬을 사용하지 않고 공기의 자연스러운 움직임에 의존합니다. 열 부하가 적당하고 설치 조건이 안정적일 때 잘 작동합니다. 다음은 세 가지 표준 패시브 방식입니다.
컷아웃 - 구멍, 슬롯 및 사용자 지정 패턴
컷아웃은 공기가 인클로저 안팎으로 쉽게 이동할 수 있도록 해줍니다. 둥근 구멍, 긴 슬롯 또는 사용자 지정 모양을 사용할 수 있습니다. 각 옵션은 고유한 이점을 제공하지만 성능은 다를 수 있습니다.
잘 작동하는 기능:
- 하단 근처의 슬롯은 시원한 공기가 들어오고 따뜻한 공기가 들어오고 나가는 데 도움이 됩니다.
- 균일한 패턴으로 예측 가능하고 간단한 생산을 보장합니다.
- 얇은 금속에 작은 구멍이 매우 조밀하게 뭉쳐 있으면 뒤틀림이 발생할 수 있으므로 피하세요.
제조 조언:
- 최소 구멍 지름을 시트 두께의 약 1.2배로 설정합니다.
- 구멍 사이에 금속을 두께의 1배 이상으로 유지하세요.
- 구부러진 선 근처에 구멍을 뚫지 마세요. 두께의 2배 이상의 거리를 유지합니다.
루버 및 미로 통풍구
실외나 먼지가 많은 곳에서는 구멍이 열려 있어도 충분한 보호 기능을 제공하지 못할 수 있습니다. 루버 먼지나 비의 직접적인 유입을 차단하면서도 공기의 흐름은 허용하는 각진 블레이드를 사용하여 이 문제를 해결합니다.
키 배치 팁:
- 실외 인클로저의 경우 루버를 아래쪽으로 향하게 하거나 측면에 배치하세요. 통풍구가 위쪽을 향하지 않도록 하세요.
- 블레이드 각도를 실제 설치 조건에 맞게 조정합니다.
- 개방형 환기구에 비해 공기 흐름이 15~30% 감소할 것으로 예상되므로 이를 염두에 두고 통풍구를 계획하세요.
유동량이 많은 구역을 위한 천공 패널
타공 금속은 강도와 깔끔한 외관을 유지하면서 강력한 공기 흐름이 필요한 경우에 이상적입니다. 이 패널은 규칙적인 구멍 패턴을 사용하며 전체 평면 패널을 대체하거나 인서트로 추가할 수 있습니다.
참고할 사항:
- 일반적인 개방 면적 비율은 20%에서 40%까지입니다.
- 두꺼운 시트는 견고함을 유지하며 구부러지거나 뒤틀리지 않습니다.
- 다음과 같은 경우 파우더 코팅 또는 양극산화 패널에 코팅이 구멍 모양에 영향을 미치지 않는지 확인합니다.
- 특히 큰 표면에서 작은 구멍을 레이저로 많이 뚫는 것보다 비용이 적게 드는 경우가 많습니다.
사용 사례 예시:
한 계측기 인클로저는 환기를 위해 6%의 개방 면적만 사용했습니다. 개방 면적이 약 28%인 천공 패널로 전환한 후 내부 온도가 12~18°C까지 떨어졌습니다. 팬이 필요하지 않았습니다.
능동 환기 옵션
패시브 공기 흐름은 적당한 열에는 적합하지만 전력 수준이 높아지거나 구성 요소가 서로 가깝게 배치되면 효과가 떨어집니다. 이러한 경우 자연 대류로는 열을 충분히 빠르게 제거할 수 없습니다. 능동 냉각은 팬이나 송풍기를 사용하여 인클로저를 통해 공기를 순환시켜 안정적이고 예측 가능한 온도 제어를 제공합니다.
능동 환기는 다음과 같은 경우에 도움이 됩니다:
- 좁은 공간에서 열 부하가 25~30W를 초과하는 경우
- 여러 열원이 같은 공간에 있습니다.
- 공기는 작은 틈이나 통로를 통해 이동해야 합니다.
- 환경이 따뜻하거나 공기 흐름이 제한적입니다.
- 내부 온도를 설정 범위 내로 유지해야 합니다.
다음은 능동 냉각을 통합하고 안정적인 열 성능을 유지하는 실용적인 방법입니다.
팬 선택 및 공기 흐름 성능
팬을 선택할 때는 크기를 선택하거나 정격 CFM을 고려하는 것 이상을 고려해야 합니다. 실제 공기 흐름은 인클로저 내부의 저항에 따라 달라집니다.
CFM 및 온도 상승에 대한 이해
공기 흐름을 추정하는 간단한 방법은 다음과 같습니다:
필요한 CFM ≈ 열 부하(W) ÷ (1.2 × 허용 온도 상승 °C)
예를 들어, 15°C 상승 제한이 있는 60W 부하에는 약 3.3CFM의 여유 공기가 필요합니다. 통풍구, 필터, 루버 또는 좁은 내부 공간으로 인해 저항이 증가하면 공기 흐름이 떨어집니다. 30-80%의 안전 마진은 실제 사용 시 성능을 보장하는 데 도움이 됩니다.
정압 문제
통풍구가 제한되어 있거나 구멍이 뚫린 패널 또는 내부 장애물이 있는 시스템에는 더 높은 정압을 가진 팬이 필요합니다.
- 축방향 팬 많은 공기를 이동하지만 저항을 효과적으로 처리하는 데 어려움을 겪습니다.
- 송풍기 제한이 있어도 강력한 공기 흐름을 유지하고 덕트나 필터와 잘 작동합니다.
- 접선 팬 긴 PCB 또는 섀시 표면에 공기 흐름을 고르게 분산시킵니다.
올바른 팬 유형은 공기가 가장 가까운 구멍을 통해 빠져나가지 않고 뜨거운 부품에 도달할 수 있도록 합니다.
적절한 팬 배치
팬 배치는 팬 모델 자체보다 냉각에 더 큰 영향을 미치는 경우가 많습니다.
일반 가이드라인:
- 자연 대류를 지원하기 위해 흡입구를 낮게, 배출구를 높게 배치합니다.
- 공기 흐름이 단락되지 않도록 흡입구와 배기구를 최대한 멀리 떨어뜨려 놓으세요.
- 팬을 단단한 패널에 직접 장착하지 마세요.
- 팬 흡입구에서 25~40mm의 여유 공간을 유지합니다.
흔히 저지르는 실수:
- 같은 쪽에 흡기 및 배기
- 출구 경로가 없는 코너에 팬이 불어오는 경우
- 고저항 루버에 너무 가깝게 배치된 팬
- 팬 입구 또는 출구를 막는 케이블 번들
공기 흐름 덕트 및 가이드 사용
팬만으로는 공기가 가장 필요한 부분으로 이동하는 것을 보장할 수 없습니다. 내부 덕트 또는 가이드가 공기 흐름 경로를 형성하는 데 도움이 됩니다.
덕트가 도움이 되는 이유
공기는 저항이 가장 적은 경로를 찾습니다. 안내가 없으면 공기가 흐르지 않는 경우가 많습니다:
- 가장 가까운 통풍구를 통해 인클로저를 빠져나갑니다.
- 핫 컴포넌트를 가로지르는 대신 컴포넌트 주변으로 이동
- 인클로저의 먼 쪽에 정체된 따뜻한 구역을 만듭니다.
간단한 덕트는 가능합니다:
- 히트싱크에 강제 공기 주입
- 핫존과 쿨존 분리
- 우회 공기 흐름 방지
- 팬 속도를 높이지 않고도 냉각 성능 향상
예시:
작은 CPU 보드는 팬을 사용해도 80°C에 도달했습니다. 공기가 히트싱크를 통과하지 않고 옆으로 빠져나갔기 때문입니다. 작은 판금 덕트를 추가하여 핀을 통해 공기를 밀어 넣어 온도를 약 62°C로 낮췄습니다.
명확한 공기 흐름 경로 설계
공기 흐름은 단순하고 직접적인 경로를 따를 때 가장 효과적입니다. 디자인 프로세스에서 가능한 한 빨리 선호하는 방향을 선택하세요.
일반적인 공기 흐름 패턴:
- 앞뒤로: 랙 또는 섀시 장비에 적합
- 아래에서 위로: 자연 대류 및 벽걸이형 박스에 적합
- 좌우로: 전면 또는 후면 개구부가 막힌 경우 적합
어떤 패턴이든 확인하세요:
- 차가운 공기가 모든 주요 열원에 도달
- 가능한 가장 높은 지점에서 뜨거운 공기가 빠져나갑니다.
- 케이블, 브래킷 및 실드가 흐름을 막지 않습니다.
이전과 이후의 예시:
- 이전: 흡기 및 배기 모두 왼쪽 → 공기 흐름 루프, 핫스팟 유지
- After: 왼쪽 흡입구, PCB를 가로지르는 공기 유도, 적절한 배기 → 온도 11~17°C 하락
환기 기능에 대한 DFM 가이드라인
환기 방법을 선택했다면 다음 단계는 쉽게 제조할 수 있는지 확인하는 것입니다. 양호 DFM 패널을 평평하게 유지하고 절단 시간을 줄이며 비용을 관리하는 데 도움이 됩니다.
홀 및 슬롯 밀도 관리
레이저 커팅 패턴은 깨끗해 보이지만 구멍이 빽빽하게 모여 있으면 열 변형이 발생할 수 있습니다. 절단하는 동안 금속이 뜨거워지고 얇은 부분은 뒤틀릴 가능성이 높아집니다. 다음 가이드라인은 이러한 문제를 방지하는 데 도움이 됩니다:
- 최소 구멍 지름을 시트 두께의 약 1.2배로 유지합니다.
- 구멍 사이의 금속을 두께의 1배 이상으로 유지합니다.
- 구부러진 선에서 두께의 2~3배를 유지하세요.
- 얇은 소재의 경우 45-55% 이상의 개방 면적 비율을 피하세요.
- 큰 통풍구 영역을 작은 영역으로 나누어 절단 중 열 축적을 줄입니다.
이 규칙은 특히 얇은 알루미늄 또는 얇은 게이지 강철을 사용할 때 패널의 강도와 평탄도를 유지합니다.
형성된 루버에 대한 고려 사항
루버는 펀칭 및 성형 공정이 필요하므로 간격과 모양이 필수적입니다. 디자인이 잘못되면 형상이 일정하지 않거나 약해진 부분이 생길 수 있습니다.
- 안정적인 성형을 위해서는 루버 길이가 최소 20~25mm여야 합니다.
- 30°에서 55° 사이의 블레이드 각도는 안정적인 공기 흐름을 제공합니다.
- 루버 사이에 재료 두께의 1.5배 이상의 간격을 유지합니다.
- 루버를 구부러진 곳이나 모서리 근처에 두지 마세요.
루버는 패널을 자연스럽게 보강하지만 같은 영역에 너무 많으면 고르지 않은 응력이 발생할 수 있습니다. 패널이 휘어지기 시작하면 보강재를 추가하세요.
천공 패널 통합
천공 시트는 큰 공기 흐름 섹션에 적합하지만 단단하고 평평하게 유지하려면 적절한 지지대가 필요합니다.
- 장착을 위해 최소 8~12mm의 단단한 가장자리를 유지합니다.
- 구멍이 뚫린 곳에 패스너를 놓지 마세요.
- 플랜지 또는 리턴 벤드를 추가하여 "오일 캐닝"을 줄이세요.
- 마감 공정이 작은 구멍을 막지 않도록 하세요.
천공 패널은 강력하고 고른 공기 흐름을 가능하게 하며, 통풍구가 넓은 면적을 덮을 때 절단 시간을 줄여줍니다.
재료의 거동과 환기에 미치는 영향
소재에 따라 열을 처리하는 방식이 다릅니다. 소재 선택은 열 확산, 패널 강성 및 통풍구 형상에 영향을 미칩니다.
열 전도성 차이
어떤 금속은 열을 빠르게 이동시키고 어떤 금속은 열을 가둡니다.
| 소재 | 열 전도성(W/m-K) | 인클로저에서의 효과 |
|---|---|---|
| 알류미늄 | ~205 | 열을 잘 퍼뜨리고 핫스팟을 줄입니다. |
| 온화한 강철 | ~50 | 평균 성능, 공기 흐름 필요 |
| 스테인레스 스틸 | ~16 | 열 보유, 더 많은 통풍 면적 필요 |
| 아연/코팅 강철 | ~90 | 균형 잡힌 성능 |
내식성이 뛰어난 스테인리스 스틸을 사용하는 경우 열이 외부로 효율적으로 전도되지 않기 때문에 통풍이 더 잘되어야 한다는 점을 기억하세요.
표면 마감의 영향
표면 코팅과 색상에 따라 인클로저가 방출하는 열의 양이 달라집니다.
- 블랙 파우더 코팅 열 복사 개선
- 무광택 마감 광택이 나는 것보다 열을 더 잘 방출합니다.
- 양극산화 알루미늄 넓은 표면에 효과적으로 열을 분산시킵니다.
이러한 효과는 환기를 대체할 수는 없지만 핫스팟을 줄이는 데 도움이 될 수 있습니다.
재료 두께 고려 사항
재료 두께는 통풍구의 제조 가능성에 영향을 줍니다.
- 얇은 시트(≤1mm): 뒤틀림이 발생하기 쉬우므로 고밀도 패턴은 피해야 합니다.
- 중간 시트(1-1.5mm): 슬롯과 통풍구의 균형이 잘 맞습니다.
- 두꺼운 시트(≥1.5mm): 보다 공격적인 통풍구 패턴과 더 깊은 루버를 지원합니다.
올바른 두께를 선택하면 부품이 평평하게 유지되고 전반적인 냉각 효율이 향상됩니다.
애플리케이션 기반 환기 전략
인클로저 유형에 따라 공기 흐름 패턴이 달라져야 합니다. 각 애플리케이션에는 고유한 열원, 레이아웃 제한 및 환경 문제가 있습니다. 다음 가이드라인은 환기 설계를 실제 운영 조건에 맞추는 데 도움이 됩니다.
서버 및 컴퓨팅 인클로저
이러한 시스템은 꾸준하고 집중적인 열을 발생시킵니다. 이 시스템에는 견고하고 일관된 공기 흐름이 필요합니다.
- 가능하면 앞뒤로 공기 흐름을 이용하세요.
- 흡입구와 배기구 모두에 유량이 많은 통풍구를 배치하세요.
- CPU/GPU와 전원 공급 장치를 위한 별도의 공기 흐름 구역.
- 덕트나 칸막이를 추가하여 가장 더운 구역에 공기를 공급하세요.
- 공기 흐름 경로가 완전히 제어되지 않는 한 측면 통풍구를 피하세요.
이 설정은 일정한 온도를 유지하고 섀시 내에서 뜨거운 공기가 재순환할 가능성을 줄여줍니다.
산업용 제어 캐비닛
이러한 캐비닛에는 배선 번들과 혼합 전원 모듈이 포함되어 있는 경우가 많습니다. 공기 흐름은 장애물을 피하고 먼지로부터 보호해야 합니다.
- 상단 배기구가 있는 측면 장착형 필터 흡입구를 사용하세요.
- 공기 흐름이 막히지 않도록 배선을 통풍구에서 멀리 떨어뜨려 놓으세요.
- 먼지 보호를 위해 아래쪽을 향한 루버를 사용하세요.
- 변압기와 같은 고열 품목은 제어 전자 장치에서 분리하세요.
필터는 구성 요소를 보호하지만 공기 흐름을 감소시키므로 일반적으로 흡입구 면적이 더 커야 합니다.
실외 인클로저(통신, IoT, 태양광)
실외 박스는 높은 주변 온도, 햇빛, 기상 조건에 노출됩니다. 환기는 공기 흐름과 보호의 균형을 맞춰야 합니다.
- 상단 통풍구는 피하고 아래쪽을 향한 루버나 미로형 통풍구를 사용하세요.
- 물 튀김 방지를 위해 통기성 통풍구 멤브레인을 고려하세요.
- 내부 실드를 추가하여 태양열 손실을 제한하세요.
- 장기적인 내구성을 위해 부식 방지 마감재를 사용합니다.
온도 트리거 팬은 수동 환기가 불충분할 때 열 급증을 관리하는 데 도움이 될 수 있습니다.
소형 기기 및 소비자 디바이스
소형 기기는 공간이 제한되어 있고 디자인 요건이 더 까다롭습니다. 외관을 해치지 않으면서도 공기 흐름을 효과적으로 유지해야 합니다.
- 제품 디자인을 따라 깔끔한 슬롯 패턴을 사용합니다.
- 내부에 작은 공기 채널이나 덕트를 추가하여 흐름을 유도하세요.
- 저RPM 팬을 사용하여 소음을 최소화하세요.
- 배기구는 사용자가 만지는 표면에서 멀리 떨어져 있어야 합니다.
좁은 공간에서 유도된 공기 흐름은 민감한 부품 근처에 열이 축적되는 것을 방지합니다.
결론
환기를 잘하려면 신중한 계획이 필요합니다. 컷아웃, 루버, 천공 패널, 팬, 덕트 등 각 방법에 따라 열이 인클로저 내부로 이동하는 방식이 달라집니다. 재료 선택, 통풍구 모양, 공기 흐름 방향, 환경적 제약은 모두 시스템이 얼마나 시원하고 안정적으로 유지되는지에 영향을 미칩니다.
인클로저를 설계하면서 안정적인 환기 계획을 원하신다면 저희가 도와드릴 수 있습니다. 3D 파일, 열 부하 세부 정보 또는 샘플 도면을 보내주세요.. 빠르고 실용적인 공기 흐름 평가를 제공하고 적합한 통풍구 스타일을 추천해 드립니다. 또한 비용 옵션을 비교하고 더 시원하고 안전하며 생산 준비가 완료된 디자인을 구축할 수 있도록 도와드립니다.
안녕하세요, 저는 케빈 리입니다
지난 10년 동안 저는 다양한 형태의 판금 제작에 몰두해 왔으며 다양한 워크숍에서 얻은 경험에서 얻은 멋진 통찰력을 이곳에서 공유했습니다.
연락하세요
케빈 리
저는 레이저 절단, 굽힘, 용접 및 표면 처리 기술을 전문으로 하는 판금 제조 분야에서 10년 이상의 전문 경험을 갖고 있습니다. Shengen의 기술 이사로서 저는 복잡한 제조 문제를 해결하고 각 프로젝트에서 혁신과 품질을 주도하는 데 최선을 다하고 있습니다.
