축류 팬 및 원심 팬 비교

시스템 과열 처리의 측면에서 팬은 원치 않는 열을 제거하고 중요 부품에 냉각 공기를 제공하는 데 널리 사용되는 열 관리 솔루션입니다. 시스템 전력을 조절하거나, 방열판을 추가하거나, 파이프 또는 냉각판을 활용하는 이외에 추가적인 냉각을 위해 강제 대류를 발생해야 하는 경우도 있습니다.

이 경우 엔지니어는 축류 팬 설계 또는 원심 팬 설계 중에서 선택할 수 있습니다. 지나치게 복잡한 결정은 아니지만 이 기사에서는 각 유형의 기본 작동 원리를 간략히 소개하고 일반 응용 분야와 사용에 대해 설명하고, 장단점을 요약합니다.

축류 팬 기본 및 응용 분야

프로펠러 팬이라고도 하는 축류 팬은 모터에 의해 구동되는 회전 축(또는 샤프트)에 스큐된 블레이드가 실장되어 있습니다. 축류 팬은 한쪽 끝에서 공기를 끌어온 후 축에 병렬 방향으로 다른 쪽 끝으로 배출하는 방식으로 작동합니다(그림 1). 축류 팬은 일반적으로 축관류 팬 또는 베인축 팬이라 하며, 덕트에 장착됩니다.

그림 1: 축류 팬의 기본 공기 흐름 방향 (이미지 출처: Same Sky)

축류 팬은 기판 레벨부터 룸 크기까지 거의 모든 크기로 제공되며, 크기에 따라 다르지만 일반적으로 작동하는 데 큰 전력이 필요하지 않습니다. AC 버전과 DC 버전으로 제공되며 AC 팬은 라인 전류를 활용하고 정격 전압이 일반적으로 100V 이상이고, DC 팬은 3Vdc ~ 48Vdc 범위의 훨씬 낮은 전압을 전달하고 일반적으로 배터리 또는 전원 공급 장치로 구동됩니다.

축류 팬에서 발생하는 공기 흐름은 고용량 저전압입니다. 이 고용량 저전압 출력의 DC 팬은 정의된 영역에서 공기 흐름을 균등하게 배포하므로 크고 작은 모든 장비 및 공간을 냉각하는 데 적합합니다. 축류 팬은 주로 컴퓨터 또는 데이터 센터 장비를 냉각하고, HVAC, AC 콘덴서 또는 열교환기 장치에서 활용되며, 산업 시스템의 국소 냉각에 사용됩니다. 또한 축류 팬은 배기 팬 역할을 할 수 있습니다.

원심 팬 기본 및 응용 분야

방사형 팬 또는 원심 송풍기라고도 하는 원심 팬은 하우징으로 공기를 흡입한 후 흡입구에 수직(90도 방향)인 배출구로 공기를 배출하는 모터 구동 허브 내에 임펠러가 포함되어 있습니다(그림 2).

그림 2: 원심 팬의 기본 공기 흐름 방향 (이미지 출처: Same Sky)

고압 저용량 출력 장치인 원심 팬은 팬 하우징 내에서 공기를 압축하여 일정한 고압 공기 흐름을 발생하지만, 축류 팬에 비해 용량이 더 제한적입니다. 원심 팬은 배출구로 공기를 배출하므로 전력 FET, DSP 또는 FPGA와 같이 많은 열을 발생하는 시스템의 특정 부분을 특정 영역의 공기 흐름으로 냉각하는 데 적합합니다. 축류 팬과 마찬가지로 원심 팬도 다양한 크기, 속도 및 실장 면적의 AC 버전과 DC 버전으로 제공되지만, 일반적으로 더 많은 전력을 소비합니다. 원심 팬의 밀폐형 설계는 다양한 움직이는 부품을 추가적으로 보호하여 신뢰할 수 있고 내구성이 뛰어나며 손상을 방지할 수 있습니다.

원심 팬과 축류 팬은 모두 청각 전자기 잡음을 발생하지만, 원심 설계의 소음이 축류 모델보다 더 큽니다. 두 팬 설계에서 모두 모터를 사용하므로, 민감한 응용 분야에서는 EMI 효과가 시스템 성능에 영향을 줄 수 있습니다.

원심 팬의 고압 저용량 출력은 파이프 또는 배관(그림 3)과 같은 밀집 지역의 공기 흐름이나 환기 및 배기에 적합합니다. 즉, 원심 팬은 에어컨 또는 건조 시스템에 적합하며, 앞서 언급한 대로 내구성이 강화되어 미립자, 열풍, 가스 등을 처리하는 열악한 환경에서 작동할 수 있습니다. 전자 응용 분야의 경우 원심 팬은 낮은 높이와 높은 지향성(흡입구에서 90도로 공기 흐름 배출)으로 인해 랩톱에서 일반적으로 사용됩니다.

그림 3: 배관에 사용되는 원심 팬 (이미지 출처: Same Sky)

팬 EMI 및 잡음 고려 사항

팬에 의해 생성되는 전자파 장해(EMI)는 설계 초기에 고려되어야 하는 중요 사항입니다. 모든 팬은 팬 자체에서 방사 EMI를 발생하거나 전력 리드에서 전도성 EMI를 생성할 수 있습니다. 모터 자석 및 고정자 권선에서 발생하는 제약되지 않은 자기장(UMF)으로 인해 전파 방해가 발생할 수도 있습니다. 응용 분야에 따라 다르지만 설계 초기 단계에서 신중하게 고려하면 이후 단계에서 시간과 비용을 절감할 수 있습니다. 일반적으로 DC 팬은 AC 팬보다 적은 EMI를 발생합니다.

그림 4: 원심 송풍기보다 적은 소음을 발생하는 축류 팬 (이미지 출처: Same Sky)

다른 응용 분야별 설계 고려 사항에는 팬에 의해 발생되는 가청 잡음이 있습니다. 잡음은 응용 분야, 부품 밀도, 시스템 내 배치, 팬의 크기, 이동하는 공기량, 사용되는 베어링 유형 등에 따라 달라집니다. 팬의 베어링은 음향뿐만 아니라, 수명과 잠재적 응용 분야에도 영향을 줄 수 있습니다. 더 나은 팬 배치, 기계적 분리, 공기 흡입구 그릴 또는 배기구 확산기 사용 등을 통해 가청 잡음을 완화할 수 있습니다. 경험상 CFM 또는 공기 흐름이 클수록 가청 잡음이 더 큽니다. 큰 팬과 작은 팬의 CFM 등급이 비슷할 경우 일반적으로 큰 팬이 더 조용합니다. 앞서 언급한 대로 축류 팬 설계가 일반적으로 원심 팬 설계보다 더 조용합니다.

최종 비교

축류 팬과 원심 팬의 다양한 장단점과 특성을 간략히 비교하면 다음과 같습니다. 최상의 옵션은 최종 시스템의 의도된 응용 분야, 사용 가능한 공간, 전체 열 요구 사항에 따라 달라집니다.

그림 5: 축류 팬과 원심 팬의 기본 특성 비교 (이미지 출처: Same Sky)

결론

축류 팬 또는 원심 팬을 사용하여 원치 않는 열을 발생하는 전자 부품을 효과적으로 냉각 및 관리할 수 있습니다. 두 팬은 모두 다년 간의 사용과 지속적인 개선을 통해 현장에서 입증되었습니다. Same Sky는 엔지니어의 다양한 열 요구 사항을 충족하는 다양한 프레임 크기와 공기 흐름 등급의 다양한 dc 축류 팬 및 원심 송풍기를 제공합니다.