Chapter 4. DUT Loading Engineering
Environmental Chamber Engineering Guide

Multi-DUT Loading과 Hot/Cold Spot 분석

챔버 내부에 DUT 한 개를 넣었을 때와 10개, 20개를 동시에 적재했을 때의 Temperature Distribution은 같지 않을 수 있습니다.
여러 DUT가 들어가면 각각의 DUT가 공기의 흐름을 바꾸고, 앞쪽 DUT를 통과한 공기가 다음 DUT의 열환경에 다시 영향을 주기 때문입니다.

따라서 Multi-DUT 시험에서 중요한 것은 단순한 Chamber Set Point가 아니라
각 DUT가 실제로 어떤 Local Thermal Environment에 노출되는가입니다.
이번 글에서는 DUT 수량 증가에 따른 Temperature Gradient, Hot/Cold Spot, 위치별 편차와 이를 분석하는 방법을 살펴보겠습니다.

DUT 수량이 증가하면 Chamber 내부에서 무엇이 달라질까?

Multi-DUT Loading에서는 각각의 DUT가 독립적으로 존재하지 않습니다.
첫 번째 DUT가 Air Flow를 분기시키면 뒤쪽 DUT에는 이미 속도와 온도가 변한 공기가 도달할 수 있습니다.
발열 DUT라면 이 영향은 더 커집니다.

이 때문에 동일한 Set Point에서도 위치에 따라
Air Temperature, DUT Surface Temperature, Local Air Velocity가 서로 달라질 수 있습니다.
이를 공간적인 Temperature Gradient로 볼 수 있습니다.

※ 위 수치는 Multi-DUT 증가에 따른 분석 방법을 설명하기 위한 Engineering Example이며 실제 Chamber 성능값이나 IEC Acceptance Criteria가 아닙니다.

Hot Spot은 단순히 “가장 뜨거운 위치”가 아니다

Hot Spot을 분석할 때는 단순히 한 센서의 최고 온도만 찾기보다
왜 그 위치가 주변보다 높은가를 함께 확인해야 합니다.
대표적인 원인은 DUT 발열, 낮은 Local Air Velocity, Heated Air Recirculation, Return Air Blockage입니다.

반대로 Cold Spot은 Supply Air가 특정 DUT에 직접 충돌하거나 주변보다 높은 Air Velocity가 형성되는 위치에서 나타날 수 있습니다.
즉 Hot/Cold Spot은 Heater나 Refrigeration Capacity만의 문제가 아니라
Air Flow와 DUT 배치가 결합되어 나타나는 Local Phenomenon일 수 있습니다.

평균 온도만 보면 Hot Spot을 놓칠 수 있다

여러 DUT의 평균 온도가 Set Point와 거의 같더라도 특정 DUT만 허용범위를 벗어날 수 있습니다.
따라서 Multi-DUT 시험에서는 Average뿐 아니라 Minimum, Maximum, Range와 DUT Position을 함께 기록하는 것이 중요합니다.

Hot Spot 위치가 항상 고정되는 것은 아니다

Loading Pattern이 바뀌면 Hot Spot 위치도 이동할 수 있습니다.
예를 들어 DUT 수량 증가, Cable Routing 변경, 빈 위치 발생 또는 Powered DUT의 위치 변경만으로도 Air Flow Resistance와 Heat Source Distribution이 달라집니다.

따라서 Mapping 결과에서 Hot Spot을 발견했다면 단순히 해당 위치만 기록하기보다
Loading Configuration과 함께 좌표화하는 것이 좋습니다.
그래야 다음 시험에서 Hot Spot이 Chamber 고유 특성인지 DUT Loading에 의해 만들어진 현상인지 비교할 수 있습니다.

국제표준에서는 Loaded Chamber를 어떻게 바라볼까?

IEC 60068-3-7:2020은 Cold 및 Dry Heat 시험용 Temperature Chamber를
Heat-Dissipating 또는 Non-Heat-Dissipating Specimen이 적재된 상태에서 확인할 때
Working Space 내부의 Air Circulation을 고려하도록 다룹니다.

또한 최신 IEC 60068-2-1:2025와 IEC 60068-2-2:2025에서는
Low/High Air Velocity 판단 절차와 Specimen 주변, 표면 또는 내부의 Temperature Measuring Point 요구사항이 명확해졌습니다.
즉 Loaded Test에서는 Controller 표시값만 보는 것보다 실제 Specimen이 경험하는 온도를 확인하는 것이 중요합니다.

💡 Engineer’s Insight

Multi-DUT 시험에서 가장 위험한 판단은 “Controller가 85℃이므로 DUT도 모두 85℃일 것”이라고 가정하는 것입니다.
Controller Sensor는 Chamber Control을 위한 대표값이며 개별 DUT 주변의 Local Temperature를 직접 보여주지는 않습니다.

실무에서는 Worst Loading Condition을 먼저 정의하는 것이 효과적입니다.
최대 수량, 실제 Jig, Cable, DUT Power 조건을 재현하고 Temperature Map과 DUT Position을 함께 기록하면
Loading 변경에 따른 Hot/Cold Spot 이동을 추적하기 쉬워집니다.

핵심 정리

• Multi-DUT Loading에서는 DUT가 서로의 Air Flow와 Thermal Environment에 영향을 줍니다.
• Hot Spot은 발열뿐 아니라 Low Air Velocity, Wake, Recirculation, Return Blockage로도 발생할 수 있습니다.
• Average Temperature만으로 Local Hot/Cold Spot을 판단해서는 안 됩니다.
• Temperature Data는 DUT ID 또는 X/Y/Z Position과 함께 기록하는 것이 좋습니다.
• Loading Pattern이 변경되면 Hot Spot 위치도 이동할 수 있습니다.
• 최종 평가는 실제 Loading Condition에서 Temperature Distribution을 확인해야 합니다.

FAQ

Q1. DUT 수량이 증가하면 Uniformity는 반드시 나빠지나요?

반드시 그렇지는 않습니다. Chamber Air Flow Capacity, DUT 형상, Gap, 발열량과 Loading Layout에 따라 영향 정도가 달라집니다. 따라서 실제 Loaded Condition에서 확인해야 합니다.

Q2. Hot Spot은 항상 Return Air 쪽에서 발생하나요?

아닙니다. Return 영역에서 발생할 가능성은 있지만 DUT 발열 위치, Wake Zone, Air Flow 구조에 따라 중앙이나 다른 위치에서도 발생할 수 있습니다.

Q3. Controller Temperature가 안정적이면 Multi-DUT 시험도 안정적이라고 볼 수 있나요?

Controller 안정성은 중요한 조건이지만 충분조건은 아닙니다. Local DUT Temperature와 공간 분포는 별도로 확인해야 합니다.

Q4. DUT Surface Temperature와 Air Temperature 중 무엇을 측정해야 하나요?

목적이 다릅니다. Chamber Environment 검증에는 Air Temperature가 중요하고, 실제 DUT가 경험하는 Thermal Response를 평가하려면 Surface 또는 내부 Temperature 측정이 추가로 필요할 수 있습니다.

Q5. Multi-DUT Mapping은 어떤 조건에서 수행하는 것이 좋나요?

실제 시험을 대표하는 DUT 수량, Jig, Cable Routing, DUT Power와 Loading Layout을 유지하는 것이 좋습니다. 특히 최대 열부하 또는 Air Flow Blockage가 예상되는 Worst Loading Condition을 함께 평가하면 실무 활용도가 높습니다.