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생활과 경제

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핫팩은 어떻게 뜨거워지는 걸까?

바람이 살을 엔다. 이런 날 핫팩보다 요긴한 물건은 없다. 핫팩은 열기를 발산하는 일회용 손난로다. 백금 촉매식, 충전식, 목탄식, 액체식, 철 산화식 등 종류가 다양하다. 요즘 시중에 많이 보이는 핫팩은 철 산화식이다. 부직포 주머니에 가루가 들어있는 형태로 밀봉된 핫팩을 뜯으면 열을 발산한다. 이때 핫팩을 흔들면 더 빨리 뜨거워지는데 대체 무슨 원리일까? 글_사물궁이 잡학지식

핫팩, 종류별로 반응 원리가 다르다

핫팩의 기본 원리는 철의 산화·발열반응이다. 핫팩의 부직포 주머니 안에는 철 가루, 활성탄, 소금, 톱밥, 질석 등이 들어있다. 이 가운데 철 가루가 공기(산소)와 접촉하면 산화 반응을 일으켜 열을 발산한다. 이것을 화학식으로 표현해보면 [4Fe+3O2 => 2Fe2O3+발열] 이다. 일상에서 볼 수 있는 비슷한 현상이 있다. 쇠에 녹이 스는 경우다. 녹이 스는 것은 오랜 시간에 걸쳐 천천히 반응하므로 뜨거워지는 것을 느낄 순 없다.

철 산 화식 핫팩은 철 가루가 단기간에 녹이 슬도록 한 것이다. 소금과 활성탄이 반응 촉진 물질로 작용한다. 부직포 주머니에 뚫린 미세한 구멍 역시 산화를 돕는다. 구멍을 통해 철 가루가 공기와 잘 닿도록 한 것이다. 톱밥과 질석도 단열재 역할을 한다. 발생한 열을 오랜 시간 유지시키는 것이다. 붙이는 핫팩 역시 성분은 비슷하다. 두께가 얇아 산소와 닿는데 유리하다는 점이 다르다.

흔드는 손난로가 나오기 전까진 똑딱이 난로가 있었다. 똑딱이 난로라 불리는 액체형 난로는 아세트산나트륨을 이용한다. 주머니 안에 있는 겔 상태의 투명한 물질이 바로 아세트산나트륨으로 냄새는 시큼 고약하다. 이 물질은 열을 잡아두는 성질이 강하다. 상온에서 고체이지만 열을 가하면 액체로 변하고 가열된 에너지를 품고 있는 겔 상태로 유지된다. 이 액상의 물질에 충격을 가하면 품고 있던 잠열을 방출하면서 다시 고체 상태로 돌아간다. 주머니 안에 같이 들어있는 금속 단추가 이러한 현상을 촉발시킨다.

돈 주고 구입했으니 여러 번 사용하자

똑딱이 난로는 끓는 물에 넣어 데우면 다시 사용할 수 있다. 철 산화식 핫팩은 어떨까? 개봉된 핫팩은 철 가루가 전부 녹이 슬 때까지 반응을 지속한다. 지속 시간은 핫팩의 중량에 따라 차이가 있다. 대부분 8시간에서 15시간 정도다. 많은 사람들이 일회용이라고 생각하지만 핫팩의 원리를 이해하면 효율적으로 사용할 수 있다.

핫팩이 산화반응을 일으키려면 기본적으로 공기와의 접촉이 필요하다. 그렇다면 핫팩을 공기와의 접촉으로부터 차단하면 어떻게 될까? 핫팩의 산화 반응은 멈출 것이고 열을 발산하지 않을 것이다. 이러한 상태를 만들기 위해 우리에게 필요한 준비물은 ‘지퍼백’이다. 지퍼백은 보통 먹다 남긴 식품을 밀봉할 때 사용하지만 핫팩을 사용하지 않을 때도 활용할 수 있다.

지퍼백 안에 핫팩을 넣고 밀봉하면 산화반응이 멈춘다. 지퍼백에서 핫팩을 꺼내면 핫팩은 멈췄던 산화반응을 지속한다. 믿지 못하는 분들을 위해 직접 실험을 통해 확인해봤다. 핫팩을 개봉한 다음 약 26분 정도를 외부 공기에 노출하고 온도를 측정했다. 온도는 약 50℃였고 이 상태에서 지퍼백 안에 넣은 뒤 24시간 동안 내버려 뒀다. 참고로 핫팩의 중량은 90g이고 최대 사용시간은 15시간으로 안내하고 있다.

▲ 개봉한지 26분이 지난 핫팩의 온도는 49.0℃였다.

다음날 지퍼백에 담긴 핫팩을 다시 꺼내 약 30분 정도 외부 공기에 노출했다. 하루가 지났음에도 핫팩은 새 핫팩처럼 산화반응을 시작했다. 필자 역시 이렇게 핫팩을 재사용한다. 단 완전히 산화돼 차갑게 식은 핫팩은 재사용이 어렵다. 다 쓴 핫팩은 종량제 봉투에 담아 배출한다.

▲ 지퍼백에 밀봉한 핫팩을 다시 꺼내 30분 뒤에 온도를 측정하니 50.6℃가 됐다.

핫팩을 고를 때 우선적으로 살펴봐야 할 정보는 가격보다 중량이다. 온라인에서는 가격이 매우 저렴한 핫팩을 많이 볼 수 있다. 철 가루를 덜 넣은 것이 저렴한 게 당연하다. 개인적인 경험에 따르면 85~100g 중량의 핫팩을 사용하면 가장 적당하다. 이보다 중량이 더 많이 나가는 핫팩을 사용하면 좋긴 하지만 가격이 비싸다.

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