본 발명은 중합효소 연쇄반응(PCR)이 시험관 내에서 진행되도록, 시험관을 탑재하는 중합효소 연쇄반응 장치로서, 본체, 및 본체를 관통하며 시험관을 설치하기 위한 통로를 구비하는 방열 베이스를 포함하고, 상기 통로는 대경 구간, 및 상기 대경 구간의 하부에 위치하는 소경 구간을 구비하는 열대류 중합효소 연쇄반응 장치를 제공한다. 이를 통해, PCR 반응 중, 혼합액 표면의 온도가 프라이머 결합 반응에 필요한 온도보다 낮도록 확보할 수 있다.