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추운 겨울, 나를 위한 구세주!

손난로과학적 원리를 파헤쳐봅시다





역대급으로 더웠던 여름이 엊그제 같았는데, 오늘이 벌써 소설(小雪)이네요. 정말 눈 깜짝할 사이에 날씨가 쌀쌀해졌는데요. 주변을 둘러보니 가게에서는 어느새 손난로를 팔고 있고, 외출할 때마다 손난로를 챙기는 친구들도 보이고 있죠. 


그런데 이 손난로, 전선이 없는데도 어떻게 오랜 시간 동안 따뜻한 상태를 유지할 수 있을까요? 이번 기사에서는 오랫동안 우리를 따뜻하게 해주는 손난로의 과학적 원리를 알아보려 해요!




추억의 똑딱이 손난로, 그 작동 원리는?




어릴 적, 손난로하면 열이면 열 모두 똑딱이 손난로(액체형 손난로)를 사용했죠. 말랑말랑한 액체가 가득 차 있는 똑딱이 손난로, 그 안에 들어있는 똑딱이(토큰)를 구부리면 손난로가 따뜻해졌는데요. 손난로 속 정체불명의 액체는 과연 무엇일까요?



▲ 아세트산나트륨




이 투명한 액체는 바로 아세트산나트륨이라는 물질인데요! 손난로 속 아세트산나트륨은 과포화 상태로 들어가 있습니다. 여기서 과포화 상태란 물질이 액체에 일정한 양 이상으로 녹아있는 상태를 의미해요. 이런 상태의 아세트산나트륨은 매우 불안정한 상태이기 때문에 약간의 충격에도 쉽게 굳어버린답니다. 그래서 손난로 안에 있는 작은 금속판을 꺾고 펴는 것을 반복하면 내부에 충격이 가해져서 아세트산나트륨이 고체로 변하는 거죠. 


이 과정에서 아세트산나트륨이 액체 상태에 있을 때 흡수했던 열을 다시 바깥으로 내놓는데요. 이 때문에 엄청난 열을 발산하게 됩니다. 그래서 손난로의 온도가 갑작스럽게 높아지는 거랍니다.


그런데 액체형 손난로는 냄새가 다소 역하다는 단점이 있습니다. 산 성분을 가진 아세트산나트륨의 특성 때문인데요. 액체형 손난로를 물에 넣고 끓이면 아세트산나트륨이 다시 액체로 변하기 때문에 재활용이 가능하다는 장점도 있죠. 어렸을 때 굳어버린 손난로를 끓는 물에 넣어서 다시 사용했던 경험, 다들 있으시죠?





간편하고 오래가는 핫팩에 숨어있는 원리는?




핫팩은 액체형 손난로보다 높은 온도를 더 오랫동안 유지하고, 역한 냄새가 없다는 장점을 가지고 있습니다. 그래서 많은 사람들이 선호하는 손난로이기도 하죠. 핫팩은 포장지를 뜯고 흔들기만 하면 바로 열을 내는데요. 핫팩 주머니 속에 대체 무엇이 있길래 끊임없이 열을 내는 걸까요?


핫팩 주머니 속에는 쇳가루촉매가 들어있습니다. 촉매는 소금과 활성탄을 섞어서 만들어졌는데요. 핫팩의 포장지를 뜯는 순간, 쇳가루가 산소에 노출돼 산화됩니다. 이런 산화 과정에서 열이 발생하는 거죠.


원래 쇳가루가 산소와 접촉해 열을 내려면 오랜 시간이 소요됩니다. 그렇지만 함께 들어있는 촉매가 쇳가루의 산화 시간을 앞당겨주지요. 그래서 불과 몇 분 안에 손난로의 온도가 60℃까지 높아지는 거랍니다. 그러나 내부 물질은 재활용이 불가능하고, 피부에 직접 닿으면 화상을 입을 수 있다는 단점도 가지고 있죠.




요즘엔 이런 손난로가 ‘Hot'하다?




시간이 지남에 따라 손난로의 형태 역시 스마트하게 진화하고 있는데요. 스마트한 신세대 손난로로는 ‘USB 충전식 손난로’와 ‘스마트폰 발열 애플리케이션’을 들 수 있어요. USB 충전식 손난로는 충전 방법이 간단하여 쉽게 이용할 수 있다는 장점이 있습니다. 하지만 배터리 용량 때문에 지속시간이 짧고, 온도도 액체형 손난로나 핫팩보다는 낮아요.



  




스마트폰의 온도를 높여주는 애플리케이션도 있는데요. 이른바 발열 앱이랍니다! 굉장히 다양한 종류의 발열 앱이 나와있는데요. 스마트폰의 CPU의 점유율을 높여 CPU 자체의 온도를 높이는 원리로 작동하죠. 


그러나 오랜 시간 동안 발열 앱을 작동하다 보면 CPU의 성능이 급격하게 저하되어 스마트폰의 수명이 단축된다는 단점이 있답니다. 그래도 급하게 핫팩이 필요한 상황에서는 유용하게 쓸 수 있겠죠?





지금까지 다양한 손난로의 원리를 살펴봤는데요! 이번 글을 보고 추운 가을과 겨울, 여러분에게 딱~ 맞는 손난로를 찾아 따뜻하게 보내시기 바라요!



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