아이스박스에 얼음과 함께 스티로폼을 사용하는 이유는 스티로폼 내부의 수많은 미세 기포 속 공기가 열의 전도를 차단하는 훌륭한 단열재 역할을 하기 때문임을 설명해 주세요.

Question

아이스박스에 얼음과 함께 스티로폼을 사용하는 이유는 스티로폼 내부의 수많은 미세 기포 속 공기가 열의 전도를 차단하는 훌륭한 단열재 역할을 하기 때문임을 설명해 주세요.

Answer 1

안녕하세요. 이충흔 전문가입니다.

아이스박스에 얼음과 함께 스티로폼을 사용하면 내부의 차가운 온도가 오랫동안 유지되는 것은 스티로폼의 독특한 내부 구조가 외부 열을 완벽하게 차단해 주기 때문입니다.

​우리가 흔히 스티로폼이라고 부르는 발포 폴리스티렌은 원래 부피의 수십 배로 부풀려 만든 물질입니다. 이 과정에서 스티로폼 내부에는 육안으로 잘 보이지 않는 수만 개의 미세한 기포들이 빽빽하게 생성됩니다. 이 미세한 기포 공간을 채우고 있는 것은 다름 아닌 공기입니다.

​기체 상태인 공기는 분자 간의 거리가 매우 멀기 때문에, 고체나 액체에 비해 열이 물질을 통해 직접 전달되는 현상인 열전도율이 유독 낮습니다. 즉 공기는 그 자체로 열이 이동하기 힘든 훌륭한 천연 단열재 역할을 합니다.

​만약 기포 속의 공기가 자유롭게 움직일 수 있다면 대류 현상에 의해 열이 전달되겠지만, 스티로폼 내부의 공기는 아주 작은 독립된 기포 속에 각각 갇혀 있어서 전혀 움직일 수 없습니다. 결과적으로 물질을 통한 전도와 공기의 움직임을 통한 대류가 모두 막히게 되면서 외부의 뜨거운 열기가 아이스박스 안으로 들어오지 못하게 됩니다. 동시에 내부 얼음의 차가운 기운도 밖으로 빠져나가지 못하므로 아이스박스는 오랫동안 냉기를 보존할 수 있습니다.