Chapter 4. DUT Loading Engineering
Environmental Chamber Engineering Guide

Air Flow를 고려한 최적의 DUT Loading 방법

같은 챔버에 동일한 수량과 무게의 DUT를 적재하더라도 DUT의 방향과 간격이 달라지면 시험 결과는 달라질 수 있습니다.
원인은 DUT 자체가 아니라 챔버 내부를 순환하는 공기가 DUT 표면에 도달하고 다시 Return Air로 돌아가는 경로가 달라지기 때문입니다.

따라서 DUT Loading의 핵심은 단순히 “몇 개를 넣을 수 있는가?”가 아니라
Supply Air → DUT → Return Air의 순환 경로를 얼마나 유지할 수 있는가입니다.
이번 글에서는 실제 Loading Layout을 설계할 때 확인해야 할 Orientation, Gap, Projected Area와 Air Flow Path를 중심으로 살펴보겠습니다.

DUT 방향이 바뀌면 무엇이 달라질까?

Air Flow 방향에서 바라본 DUT의 면적을 Projected Area라고 생각할 수 있습니다.
DUT를 90° 회전시키면 질량과 발열량은 그대로지만 공기 흐름을 가로막는 면적은 크게 달라질 수 있습니다.

예를 들어 W 400 × D 100 × H 300 mm DUT에 수평 Air Flow가 흐른다고 가정해 보겠습니다.
공기가 400 × 300 mm 면을 만나면 Projected Area는 0.120 m²이지만,
DUT를 90° 회전하여 100 × 300 mm 면을 향하게 하면 0.030 m²이 됩니다.

이 예에서는 Orientation 변경만으로 Air Flow에 노출되는 면적이 75% 감소합니다.
다만 Projected Area가 작다고 항상 최적의 Loading이라는 의미는 아닙니다.
DUT 자체의 냉각 요구조건, 발열 위치와 실제 Chamber Air Flow 구조까지 함께 검토해야 합니다.

DUT-to-DUT Gap이 필요한 이유

DUT 사이의 Gap은 단순한 물리적 여유 공간이 아닙니다.
공기가 DUT 사이로 통과하면서 표면과 열교환할 수 있는 Flow Channel 역할을 합니다.
Gap이 지나치게 좁아지면 유로 저항이 증가하고 일부 공기는 DUT 사이를 통과하기보다 저항이 작은 다른 경로로 우회할 수 있습니다.

특히 여러 DUT를 나란히 적재하면 DUT 자체보다 반복되는 좁은 Gap이 전체 Air Distribution을 결정할 수 있습니다.
따라서 Loading Layout은 DUT 개수뿐 아니라 Open Flow Area를 함께 확인하는 것이 좋습니다.

* 800 mm 폭의 단순화된 영역에 동일 DUT 4개와 DUT 사이 3개의 Gap만 존재한다고 가정한 Geometry Example입니다.
Open Ratio는 IEC 규정값이나 Acceptance Criteria가 아닙니다.

Supply Air보다 Return Air를 막는 배치도 주의해야 한다

Loading 검토에서 Supply Air만 보는 경우가 많지만 Return Air Path도 동일하게 중요합니다.
Supply Air가 DUT까지 정상적으로 도달하더라도 Return 영역이 Jig, Cable Bundle 또는 DUT로 막히면 공기가 정상적인 순환 Loop를 만들지 못할 수 있습니다.

특히 Cable을 DUT 뒤쪽에 한꺼번에 묶거나 Solid Plate 형태의 Jig를 사용하는 경우
의도하지 않은 유로 저항이 만들어질 수 있습니다.
따라서 DUT 자체뿐 아니라 Jig + Shelf + Cable을 포함한 최종 Loading 상태에서 Air Path를 검토해야 합니다.

Loaded Layout은 무엇으로 검증해야 할까?

눈으로 보기에 충분한 Gap이 있다고 해서 Air Flow가 적절하다고 단정할 수는 없습니다.
최종 판단은 실제 Loaded Condition에서 Temperature Response와 공간 분포를 확인하는 방식으로 이루어져야 합니다.

IEC 60068-3-7:2020은 Cold 및 Dry Heat 시험용 Temperature Chamber에
Heat-Dissipating 또는 Non-Heat-Dissipating Specimen을 적재한 상태에서
Working Space 내부 Air Circulation을 고려하여 챔버 성능을 확인하는 방법을 규정합니다.

또한 IEC 60068-2-1:2025와 IEC 60068-2-2:2025는 각각 Cold와 Dry Heat 시험에서
Heat-Dissipating / Non-Heat-Dissipating Specimen을 다루며 Air Velocity와 Specimen 주변의 Temperature Measurement 조건을 고려합니다.
따라서 최적 Loading은 특정 Gap 숫자 하나보다 실제 시험품이 요구된 Thermal Environment를 재현성 있게 경험하는지로 판단하는 것이 중요합니다.

💡 Engineer’s Insight

Loading Layout을 설계할 때 “DUT 사이를 최대한 넓게 벌리는 것” 자체가 목적은 아닙니다.
같은 Chamber Volume에서 Gap을 늘리면 적재 수량이 감소하고 실제 시험 생산성이 낮아질 수 있습니다.

따라서 실무적인 목표는 최대 Gap이 아니라
요구되는 Temperature Performance를 만족하면서 가장 높은 Loading Density를 확보하는 지점을 찾는 것입니다.
이를 위해 DUT Orientation → Gap → Jig/Shelf → Cable → Return Air 순으로 검토한 뒤 Loaded Condition에서 최종 검증하는 접근이 효과적입니다.

핵심 정리

• 동일한 DUT라도 Orientation에 따라 Projected Area와 Air Flow Blockage가 달라집니다.
• DUT-to-DUT Gap은 공기가 통과하는 Flow Channel 역할을 합니다.
• 특정 50 mm 또는 100 mm를 모든 챔버의 공통 최소 Gap으로 적용해서는 안 됩니다.
• Supply뿐 아니라 Return Air Path도 확보해야 합니다.
• DUT만 보지 말고 DUT + Jig + Shelf + Cable 전체를 하나의 Loading System으로 평가해야 합니다.
• 최적 Loading은 최대 간격이 아니라 Performance와 Loading Density의 균형입니다.

FAQ

Q1. DUT 사이 간격은 최소 몇 mm가 적절한가요?

모든 챔버에 적용되는 하나의 공통값으로 정의하기 어렵습니다.
Air Flow 구조, DUT 크기와 발열, Jig 구조 및 요구되는 시험 성능을 기준으로 결정하고 Loaded Condition에서 검증해야 합니다.

Q2. DUT를 Air Flow와 평행하게 배치하는 것이 항상 좋은가요?

반드시 그렇지는 않습니다.
Projected Area를 줄이는 데 유리할 수 있지만 DUT의 발열 위치와 필요한 표면 열전달 조건에 따라 다른 Orientation이 필요할 수 있습니다.

Q3. DUT 간격이 넓을수록 Uniformity가 항상 좋아지나요?

일반적으로 Flow Channel 확보에는 유리할 수 있지만 반드시 비례해서 개선되는 것은 아닙니다.
Chamber 자체의 Supply/Return 구조와 Air Distribution이 함께 작용하기 때문입니다.

Q4. Mesh Shelf와 Solid Shelf는 차이가 큰가요?

Air Flow가 Shelf를 통과하는 구조라면 Open Area가 큰 Mesh 구조가 유로 확보에 유리할 수 있습니다.
반면 Solid Plate는 유로를 우회시키므로 실제 Chamber의 Air Flow 방향을 기준으로 선택해야 합니다.

Q5. 최적 DUT Loading Layout은 어떻게 확정하나요?

DUT Orientation, Gap, Jig, Shelf, Cable Routing과 Supply/Return Air Path를 먼저 검토한 뒤
실제 Loaded Condition에서 Temperature Response와 공간 분포를 측정하여 최종 확정하는 것이 좋습니다.