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핫팩의 원리는 뭘까? (+오래 사용하는 방법)


 날씨가 추워지기 시작하면 많은 사람이 핫팩을 찾습니다. 핫팩은 열기를 발산해 따뜻하게 해주는 일회용 손난로 제품으로 백금촉매식, 충전식, 목탄식, 액체식, 철 산화식 등 다양한 방식의 핫팩이 있습니다.


(핫-팩!)



 많은 사람이 일반적으로 사용하는 핫팩은 철 산화식으로 부직포 주머니에 가루가 들어 있는 핫팩을 말합니다. 사용하는 방법은 밀봉 포장한 핫팩을 뜯어서 공기와 접촉해주면 자동적으로 열기를 발산합니다. 이때 이용자가 흔들어주면 열기를 더욱 빠르게 발산하는데, 무슨 원리일까요?


(해부해봤습니다)


 핫팩의 기본 원리는 철의 산화·발열 반응입니다. 핫팩의 부직포 주머니 안에는 철가루, 활성탄, 소금, 톱밥, 질석 등이 들어있고, 이중 철가루가 공기(산소)와 접촉하면 산화 반응을 일으켜 열을 발산합니다. 화학식으로 표현해보면 [4Fe+3O2 => 2Fe2O3+발열]입니다.


https://www.pexels.com/photo/aged-brown-chain-close-114108/


 일상생활에서 비슷한 현상을 찾아보면 녹이 스는 경우입니다. 녹이 스는 경우는 오랜 시간에 걸쳐서 반응하는 현상이므로 느끼지 못할 뿐입니다. 철 산화식 핫팩은 철가루가 단기간에 녹이 슬 수 있도록 소금과 활성탄이 반응 촉진 물질로 작용합니다.



 그리고 부직포 주머니에는 미세한 구멍이 수없이 뚫려 있으므로 철가루와 공기가 잘 접촉해 빠른 산화 반응이 일어나도록 합니다. 또한, 톱밥과 질석 등이 단열재 역할을 하여 발생한 열을 오랜 시간 유지해줍니다. 철 산화식 핫팩의 단점으로는 산화 반응 이후에는 다시 반응할 수 없고, 내구성이 높지 않으므로 계속 만지다 보면 부직포 주머니의 미세한 구멍 사이로 내용물이 빠져나올 수 있습니다.


https://www.pexels.com/photo/cold-snow-nature-sunny-5254/  https://pixabay.com/photo-34618/


 이런 단점만 제외하면 추운 날씨에 유용하게 사용할 수 있는 제품입니다. 지속시간은 핫팩의 중량에 따라 차이가 있으나 대개 8~15시간 정도입니다. 근데 우리가 계속 외부에서 생활하는 게 아니므로 내부에 있을 때는 굳이 핫팩을 사용하지 않아도 됩니다.


 그런데도 핫팩은 공기와의 접촉을 계속하고 있으므로 산화 반응을 멈추지 못하고, 철가루가 전부 녹이 슬 때까지 반응을 지속합니다. 결국, 핫팩을 효율적으로 사용하지 못하고, 새로운 핫팩을 사용해야 하는 상황이 생길 수 있습니다. 많은 사람이 핫팩은 일회용이라고 생각해서 어쩔 수 없다고 생각합니다. 근데 핫팩의 원리를 활용하면 효율적으로 사용할 수 있습니다.



 핫팩이 산화 반응을 일으키기 위해서는 기본적으로 공기가 필요합니다. 그렇다면 핫팩을 공기를 차단하면 어떻게 될까요? 핫팩은 산화 반응을 멈출 것이고, 열을 발산하지 않을 겁니다. 이를 위해 필요한 준비물은 지퍼백입니다.



 지퍼백은 지퍼가 달린 자루를 말합니다. 먹다 남긴 식품을 밀봉 포장할 때 주로 사용하는데, 핫팩을 사용하지 않을 때는 지퍼백 안에 핫팩을 넣고, 밀봉해주면 산화 반응을 멈춥니다. 그리고 다시 지퍼백으로부터 핫팩을 꺼내면 멈췄던 산화 반응을 지속합니다. 직접 실험을 통해 확인해보겠습니다.


(개봉하고 26분 후에 온도 측정 결과 49.0)


 새 핫팩을 뜯은 다음에 약 26분 정도를 외부 공기에 노출하고, 온도를 측정해봤습니다. 측정 온도는 약 약 50였고, 이 상태에서 그대로 지퍼백 안에 넣은 뒤 24시간 동안 내버려둡니다. 참고로 사용한 핫팩의 중량은 90g이고, 최대 사용시간은 15시간으로 안내하고 있습니다.



(어제 지퍼백에 밀봉한 핫팩을 개봉하고, 30분 후에 온도 측정 결과 50.6)


 다음날 지퍼백에 담긴 핫팩을 다시 꺼냅니다. 그리고 약 26분 정도를 외부 공기에 노출하고, 온도를 측정해봤습니다. 보시다시피 하루가 지났음에도 핫팩은 새 핫팩처럼 산화 반응을 일으킵니다. 제가 핫팩을 사용할 때 많이 사용하는 방법으로 지퍼백만 있으면 핫팩을 효율적으로 사용할 수 있습니다.


핫팩 중량


 끝으로 핫팩을 고를 때 봐야 할 것은 가격이 아닌 중량입니다. 인터넷을 보면 가격이 매우 저렴한 핫팩이 많은데, 그만큼 철가루를 덜 넣었으므로 저렴한 게 당연합니다. 다양한 핫팩을 사용하면서 깨달은 점은 중량이 85~100g의 핫팩을 사용하는 게 가장 합리적이라는 겁니다. 물론 중량이 많이 나가는 핫팩을 사용하면 좋긴 해도 가격이 비쌉니다.



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