보온병
보온병 (保温甁, Thermos flask 또는 Vacuum flask)은 내용물의 온도를 유지하는 데 사용되는 용기이다. 주로 액체를 담아 보관하며, 뜨거운 음료는 따뜻하게, 차가운 음료는 차갑게 유지하는 데 사용된다.
원리
보온병의 핵심 원리는 열의 전달을 최소화하는 것이다. 열은 전도, 대류, 복사의 세 가지 방식으로 전달될 수 있다. 보온병은 이 세 가지 열 전달 방식을 모두 억제하도록 설계되었다.
- 전도: 보온병은 이중벽 구조로 되어 있으며, 벽 사이는 진공 상태로 만들어져 있다. 진공 상태에서는 물질이 없으므로 열전도가 일어나기 어렵다.
- 대류: 보온병 내부의 액체와 외부 공기 사이의 대류 현상을 막기 위해, 입구를 좁게 만들거나 마개로 막는다.
- 복사: 보온병 내벽은 은이나 알루미늄 등으로 코팅되어 있어 열복사율을 낮춘다. 즉, 내부의 열이 외부로 복사되는 것을 막고, 외부의 열이 내부로 복사되는 것을 막는다.
구조
일반적인 보온병은 다음과 같은 구조로 이루어져 있다.
- 외부 용기 (Outer casing): 외부 충격으로부터 내부를 보호하는 역할을 한다. 주로 금속, 플라스틱 등으로 만들어진다.
- 내부 용기 (Inner flask): 내용물을 담는 용기이다. 주로 유리나 스테인리스 스틸로 만들어지며, 내벽은 열복사율을 낮추기 위해 은이나 알루미늄 등으로 코팅되어 있다.
- 진공층 (Vacuum layer): 내부 용기와 외부 용기 사이의 진공 공간이다. 열전도를 막는 역할을 한다.
- 마개 (Stopper): 보온병의 입구를 막아 대류 현상을 억제하고, 내용물이 새는 것을 방지한다.
- 지지대 (Support): 내부 용기가 외부 용기 내에서 고정되도록 지지하는 역할을 한다.
역사
보온병은 1892년 독일의 과학자 아돌프 페르디난트 바인홀트 (Adolf Ferdinand Weinhold)가 처음 발명했다. 이후 1903년 라인홀트 버거 (Reinhold Burger)와 알베르트 아셴브레너 (Albert Aschenbrenner)가 특허를 취득하고, "Thermos"라는 상표명으로 판매하기 시작했다.
용도
보온병은 다양한 분야에서 활용된다.
- 일상 생활: 음료, 음식 등을 보관하여 온도를 유지하는 데 사용된다.
- 산업: 액체 질소, 액체 산소 등 극저온 물질을 보관하는 데 사용된다.
- 의료: 백신, 혈액 등 온도에 민감한 물질을 보관하는 데 사용된다.
- 연구: 실험에 필요한 시료를 보관하는 데 사용된다.