[잠깐과학] 흔들면 열나는 핫팩 속 물질의 비밀

핫팩. 포스코 제공

핫팩은 손발이 꽁꽁 얼 것만 같은 추운 겨울에 온기를 전해줍니다. 핫팩은 보통 부직포 주머니에 가루가 들어 있는 형태로 만들어져요. 비닐 포장을 뜯은 뒤 핫팩을 꺼내어 흔들거나 주무르면 열이 발생하기 시작하고 3~4시간 정도 열이 지속됩니다.

핫팩이 열을 내는 비밀은 바로 핫팩 안에 포함된 철가루에 있습니다. 철은 공기와 접촉하면 점차 산화되기 시작합니다. 산화는 물질이 산소와 결합하는 반응을 말하는데 철이 산화되면 녹슨 철이 돼요. 철이 산화되는 과정에서 철 1g당 1.69kcal의 열이 발생합니다.

일반적인 철의 산화는 아주 천천히 진행되기 때문에 열이 발생하는 것을 느끼기 어렵지만 손난로 속에 든 철은 가루 형태로 되어 있기 때문에 표면적이 넓어 조금만 흔들어도 빨리 산화됩니다. 그 과정에서 온도가 급격히 높아지죠. 한번 산화된 철은 원래 상태로 되돌릴 수 없으므로 이미 사용한 핫팩을 다시 쓰진 못합니다. 

핫팩에는 철 외에도 탄소 가루와 소금, 물 등 여러 가지 첨가물이 포함되어 있습니다. 이러한 물질들은 철의 산화가 빨리 이루어지도록 돕는 촉매 역할을 해 손난로가 더욱 빠르게 열을 낼 수 있습니다. 핫팩을 오래 만지작거리다 보면 부직포에서 미세한 산화철 입자들이 새어 나올 수 있어요. 핫팩을 오래 쥐고 있으면 손에서 쇳내가 나기도 하는 이유입니다.

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[박동현 기자 idea1009@donga.com]