기계적 압력(Mechanical pressure)은 자연 부력(natural buoyancy)보다 컴퓨터를 설계하기에 더 나은 시스템 역할을 하지만, _der8auer_의 새로운 실험은 그 개념에 도전하고 있습니다. 이 전설적인 모더(modder)는 최근 '굴뚝 효과(stack effect)'를 활용하기 위해 굴뚝을 제작했습니다. 이 효과는 온도 차이를 이용하여 자연 대류(natural convection)를 다시 효과적인 수준으로 촉진하는 원리를 이용합니다. 그 결과, 그의 테스트 벤치(test bench)에 있는 CPU는 팬 없이도 온도가 19도 섭씨(Celsius)만큼 하락했습니다.

위의 영상은 굴뚝 효과의 기초인 자연 대류(natural convection)에 관한 개념을 매우 상세하게 설명합니다. 굴뚝 효과(chimney effect)로도 알려진 이 현상은 온도와 습도의 차이에 의해 결정되는 실내외 공기 밀도 차이에 의존합니다. 굴뚝의 하단은 저압 구역이 되어 차가운 공기를 빨아들이고, 이 공기는 상단의 저압 배출구를 통해 빠져나갑니다.

Mounting a 110cm-tall chimney atop a radiator to passively cool down a CPU

(이미지 출처: YouTube의 der8auer)

실험에서 der8auer는 안개 제조기(fog machine)를 사용하여 팬이 부착되지 않은 라디에이터(radiator)가 어떻게 공기를 "끌어당길" 수 없는지를 보여주었습니다. 반대편에서 소산되는 뜨거운 공기는 자연 대류에 의해 다시 떨어질 수밖에 없습니다. 테스트 벤치는 수냉식(water-cooled)이었으며 AMD Ryzen 7 9800X3D로 구성되었기에, 그는 수온을 모니터링하기 위해 피팅(fittings)에 온도 프로브(temperature probe)를 추가했습니다. 실험은 높이 10cm의 첫 번째 3D 프린팅 굴뚝으로 시작되었습니다. 효과는 미미했지만, 온도는 이미 0.5도씩 떨어지기 시작했습니다.

이 시점에서 수온은 61°C였으며, der8auer는 이전 굴뚝 위에 20cm 굴뚝을 추가하여 전체 인클로저(enclosure) 높이를 총 30cm로 만들었습니다. 이를 통해 30분간의 안정화 기간 동안 온도가 추가로 5도 더 하락했습니다. 하지만 안개 제조기는 공기 흐름에서 큰 차이를 보여주지는 않았습니다. 이제 본격적인 단계가 남았습니다. 20cm 부품 4개를 사용하여 총 높이를 110cm로 만드는 80cm 높이의 대형 굴뚝입니다.

모더(modder)가 이 설정을 울트라와이드 프레임으로 담기 위해 카메라를 설치하기도 전에, 온도는 즉시 55°C 미만으로 떨어지기 시작했습니다. 불과 5분 후, 수온은 50°C에 도달했지만, 시각적인 시연이 결정적인 증거를 보여주었습니다. 라디에이터 아래에서 포그 머신(fog machine)을 작동시키자, 마치 상단에서 팬이 공기 흐름을 돕고 있는 것처럼 굴뚝을 통해 공기가 빨려 들어가는 모습이 확인되었습니다.

Mounting a 110cm-tall chimney atop a radiator to passively cool down a CPU

(이미지 출처: YouTube의 der8auer)

이전에는 CPU 온도가 최고 90°C까지 치솟았으나, HWiNFO의 보고에 따르면 이 "대형 타워(big tower)"를 통해 온도가 단 71°C까지 낮아졌습니다. 실험은 엄청난 성공을 거두었습니다. 영상은 der8auer가 굴뚝 효과(stack effect)를 현대 PC에서 공기압을 합성하기 위해 팬을 사용하는 방식과 연결 지으며 마무리됩니다. 팬 역시 더 합리적인 방식으로 동일한 목표인 압력 차이(pressure differential)를 만들어내기 때문입니다. 따라서 타워형 PC의 정의를 새로 내리고 싶은 것이 아니라면, 평범하고 지루한 기존의 팬을 사용하는 것만으로도 충분합니다.