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언제 어디서나 따뜻하게, 보온병 속 화학 원리

2016년 2월 1일

김효준 효파 24 유기신소재파이버공학 "안녕하세요! 정많고 말많은 알려줄 것도 많은 대학생 에디터 2기 김효준입니다~저희 교수님이 항상 그러셨습니다. 가르치는 사람에게 어떻게든 무엇이든 알아가라고요. 저도 여러분에게 교수님처럼, 하지만 더 재미있게! 화학에 대한 모든 것을 알려드리겠습니다."

밖을 나가기가 무서울 정도로 매서운 추위가 계속되는 요즘, 여러분도 내복도 입고, 꽁꽁 싸맨 채 나가시나요? 저는 따뜻한 옷과 함께 따뜻한 물을 담은 보온병을 가지고 갑니다. 예전이나 지금이나, 모든 사람이 하나쯤 꼭 갖고 있는 보온병! 겨울철 따뜻한 물을 오래도록 보관해주는 정말 좋은 물건인데요. 보온병이 따뜻함을 유지하는 데에도 화학이 필요합니다. 오늘은 보온병 속에 들어 있는 화학을 알아보겠습니다.


따뜻함을 유지하는 보온병의 원리

그렇다면 우리가 자주 쓰는 보온병에는 어떤 원리가 숨어 있을까요? 보온병을 보면서 이런 생각 자주 하지 않으셨나요? ‘밖에서 봤을 때는 용량이 엄청나게 커 보이는데, 막상 안을 보니 왜 이렇게 작지?’ 그 이유는 보온병의 진공 층에 있습니다. 열 전달의 측면에서 고체, 액체, 기체, 진공이 있다면 고체>액체>기체>진공 순으로 열을 전달하는 능력이 작아집니다. 즉, 고체는 가장 온도를 잘 전달하지만 진공은 온도를 가장 덜 전달합니다.

보온병의 구조/ 옆에서 본 모습, 위에서 본 모습/ 내벽-진공-외벽의 구조

보온병 구조ⓒwikipedia.org

우리가 금속 냄비에 음식을 할 때 금방 뜨거워지는 이유도 이 때문이죠. 다시 말해서 이 진공 층 때문에 병 벽의 두께도 두꺼워지는 것이고, 보온 효과도 가질 수 있답니다. 또한 보온병 내부는 반짝이는 스테인리스나 유리로 코팅하는 경우가 많죠? 이는 내부 액체의 열을 다시 반사해서, 열이 나가는 걸 최대한 막아주게 하기 위함입니다. 정말 간단하게만 생각했던 보온병의 구조 살~짝 복잡하지 않나요?

자주 쓰는 브랜드별 보온병 실험

각 회사의 보온병 오습. 회색, 빨간색, 스테인레스 은빛의 외장을 가진 각 보온병

(좌측)wikimedia.org (가운데)wikipedia.org (우측)wittco.gmbh, flickr.com

앞서 보온병의 원리에 대해서 알아보았는데요. 그러면 이번에는 ‘보온병의 성능은 과연 똑같을까?!’ 라는 의문을 가지고 한번 실험을 해보겠습니다. 먼저 보온병은 총 3가지 종류의 보온병을 실험하였습니다. 그리고 보온병에 같은 100 ℃의 물을 담고 일정 시간이 지난 후 얼마나 온도가 떨어지는지를 테스트해 보았습니다!

ZOJIRUSHITHERMOSKlean Kanteen
3시간 후82.483.670.9
6시간 후73.877.957.2
9시간 후70.972.948.7
최종 온도 차↓ 29.1↓ 27.1↓ 51.3

그 결과, 보온병마다 떨어지는 온도가 달라졌어요. 효파는 그 이유가 입구에서 열이 빠져나가는 것도 다르고, 진공 층의 두께도 다르기 때문이라고 생각합니다! 자세한 실험 내용은 여기를 눌러서 확인해 주세요~!

보온병인 듯 보온병 아닌, 보온병 같은 텀블러

투명한 빨간 색의 보온병.

‘보온병’하면 같이 떠오르는 것이 텀블러입니다. 텀블러 하면 모르는 사람이 없을 정도의 유명한 물건이죠. 텀블러는 보온효과와는 별개로 간단히 음료를 저장하고, 마실 수 있는 통을 말합니다. 이런 텀블러는 종이로 만든 간단한 텀블러부터 스테인리스로 만든 텀블러까지 다양하답니다. 텀블러는 보온병보다 가벼운 게 대부분인데요. 이는 텀블러가 보온에 목적을 두지 않고, 음료를 먹는 것이 주목적이기 때문이죠. 디자인 역시 다양해서 많은 젊은 층의 사랑을 받고 있답니다!


지금까지 보온병에 대해서 알아보았습니다. 여름에는 시원한 물, 겨울에는 뜨거운 물을 마실 수 있도록 해주는 보온병! 저는 벌써 꺼내서 사용하고 있는데요. 여러분도 지금 바로 꺼내서 따뜻한 겨울 보내시기 바랍니다~!

좋은 보온병, 이렇게 골라보자!

GettyImagesBank_100403959_M

앞서 말씀드린 것처럼 비싸다고 좋은 보온병이 아닙니다! 싸도 보온효과가 좋은 보온병이 있는데요. 제가 지금부터 그 비밀을 조심스럽게 알려 드릴게요! 첫째, 내부가 유리로 된 것보다는 스테인리스로 된 것이 파손이 잘되지 않습니다! 모두 보온효과는 비슷하지만, 유리 보온병의 파손을 보완하기 위한 것이 스테인리스 보온병입니다! 둘째, 보온병에는 보온병은 버튼을 누르는 원터치 코크 방식과 돌려서 사용하는 스크루 코크 방식이 있는데요.

두 방법 중에 원터치 코크 방식이 사용하기 편리하고, 번거로움도 적으며, 열 손실도 적어 보온효과가 더 크게 됩니다. 따라서 더 좋은 보온효과를 얻기 위해서는 스크루 코크보다는 원터치 코크가 좋겠죠? 저의 비밀스러운 보온병 선택법으로 좋은 보온병 구매하세요!

 

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