주머니 속 핫팩, 어떻게 오랫동안 열을 낼까?

Home - SCIENCE WAVE

 

 

온열 찜질기는 추운 겨울날 몸을 따뜻하게 해주는 고마운 발명품이다. 그중에서도 비닐 주머니로 만든 핫팩은 간단한 구조로도 장시간 열을 유지할 수 있어 겨울철 인기를 끌고 있다. 작고 평범해 보이는 이 주머니는 사실 물리학과 화학의 흥미로운 원리를 담고 있다.

 

 

 

금속조각 '똑딱' 하면 화학 반응 일어나

핫팩 속에는 물처럼 보이는 액체와 함께 작은 금속조각이 들어 있다. 이 금속조각을 굽히거나 충격을 주면 내부의 액체가 빠르게 고체로 변하면서 열을 방출한다. 이 과정은 단순히 물질 상태가 변하는 것을 넘어선 화학 반응이다. 핫팩의 핵심 물질인 아세트산나트륨은 물에 잘 녹는 성질을 가지고 있으며, 녹는 과정에서 많은 열에너지를 저장한다. 하지만 저장된 열은 자극을 받아야만 방출된다. 금속조각이 충격을 받으면 발열 반응이 시작되고, 액체였던 물질이 고체로 변화하며 저장된 에너지를 방출한다.

​

얼음에서 배우는 발열 원리

이 현상은 얼음과 물의 관계로 비유할 수 있다. 얼음이 녹아 물이 되면 많은 열을 흡수하고, 물이 다시 얼음으로 변할 때는 흡수했던 열을 방출한다. 핫팩 속 아세트산나트륨도 이와 비슷한 원리로 작동한다. 고체에서 액체로의 변화는 에너지를 저장하게 하고, 액체에서 고체로 변할 때 저장된 에너지를 열로 방출한다. 금속조각은 이 과정을 시작하게 하는 작은 스위치 역할을 한다. 덕분에 핫팩은 짧은 시간 안에 따뜻한 온기를 제공한다.

 

 

 

재사용 가능한 따뜻함, 핫팩의 활용도

핫팩은 단순히 일회용으로 끝나는 제품이 아니다. 식어서 고체가 된 핫팩을 끓는 물에 넣고 약 10~15분간 가열하면 흡열 반응이 일어나 다시 액체로 되돌아간다. 이 과정을 통해 핫팩은 여러 차례 재사용할 수 있다. 재사용이 가능하다는 점은 환경 보호 측면에서도 유리하다. 반복적으로 사용할 수 있는 핫팩은 폐기물을 줄이고 자원을 절약하는 데 기여한다.

 

 

 

일상을 바꾼 작은 발명품

핫팩은 과학의 힘을 일상생활에 접목시킨 대표적인 사례다. 작은 금속조각과 간단한 화학 반응만으로 이렇게 유용한 제품을 만들어낼 수 있다는 사실은 과학이 얼마나 실용적인지를 보여준다. 핫팩은 야외 체온 유지를 돕고, 근육통 완화, 혈액순환 촉진, 생리통 완화와 같은 온열 치료에도 효과적이다. 응급 상황에서는 저체온증 예방과 응급처치에 사용되며 군사훈련이나 극지 탐험 등 특수 환경에서도 활용되는 고마운 존재다.

 

 

 

'썩은 내' 암모니아의 비밀