[생활속과학]배터리없는 보온병..온도유지 가능한 이유

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(서울=뉴스1) 최소망 기자 = 최근 날씨가 쌀쌀해지면서 따뜻한 물이나 음료를 오래 보관할 수 있는 '보온병' 이 필수품이 되고 있다. 배터리나 전기를 이용해 열을 보충해주는 것도 아닌데 보온병이 자체적으로 내용물을 따뜻하게 보관할 수 있는 원리를 무엇일까.

보온병의 구조의 핵심은 내부의 열이 바깥으로 빠져나가지 않도록 하는 것이다. 열의 이동은 이론적으로 전도·대류·복사라는 3가지 방법으로 이뤄진다. 전도는 고체에서, 대류는 액체나 기체에서, 복사는 매개 물질의 상태와는 상관없이 진행되는 것을 말한다. 열은 보통 고온에서 저온으로 이동된다.

보온병은 따뜻한 내용물의 열의 전도, 대류, 복사를 효율적으로 막아 차가워지지 않도록 한다. 구조를 살펴보면 기본적으로 이중의 '벽' 형태로 이뤄져 있다. 두 벽 사이는 진공상태로 존재한다. 진공상태에서는 열의 전도나 대류가 일어나지 않는다. 열을 전달해줄 공기나 물 분자가 없기 때문이다. 이 때문에 보온병을 '진공병'(Vacuum Flask)이라고 부르기도 한다. 이곳의 진공상태가 잘 유지되있는지 여부는 보온병 성능에 중요한 영향을 미친다.

또 이중 벽중에서도 내벽은 반짝반짝한 '은'이 도금돼 있다. 열복사로 열이 빠져나가는 것을 막기 위해서다. 내벽의 은도금은 내용물에서의 복사를 반사, 내부로 되돌려 보내 복사에 의한 열 손실도 방지한다. 보온병의 가격이 일반적인 병의 가격보다 비싼 이유가 되기도 한다.

보온병의 마개는 보통 플라스틱이나 고무로 돼있다. 플라스틱과 고무는 열전도율이 느린, 즉, 열 전도가 천천히 일어나는 물질들로 이 또한 열전도로 인한 열 손실을 막기 위함이다. 보온병은 외부의 열이 내부로 들어오지 못하도록 하기 때문에 보온(保溫)뿐만 아니라 내용물을 저온으로 보존하는 보냉(保冷)의 역할도 한다.

somangchoi@news1.kr

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