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탄산음료 캔 바닥은 왜 안쪽으로 들어가 있을까요?
탄산음료 캔의 바닥을 보면 평평하지 않고 가운데가 안쪽으로 들어간 모양입니다.
단순한 디자인이 아니라 내부 압력을 견디기 위한 구조라고 하는데, 어떤 원리로 강도를 높이는지 궁금합니다.
4개의 답변이 있어요!
안녕하세요. 박재화 박사입니다.
탄산음료 캔 바닥이 안쪽으로 들어간 이유는 내부의 높은 압력을 얇은 알루미늄으로 버티기 위한 구조적인 부분이라고 생각하시면 됩니다.
만약에 평평한 판이라면 압력을 받으면 가운데가 쉽게 휘어버립니다. 그러나 곡면 구조라면 힘을 주변으로 분산시켜 변형에 더 잘 견딜 수 있습니다. 캔 내부에는 탄산가스가 바닥을 바깥쪽으로 밀어내는데 오목한 바닥은 이 힘을 캔 가장자리 쪽으로 전달하게 됩니다. 이 덕분에 알루미늄을 지나치게 두껍게 만들지 않아도 필요한 강도를 확보할 수 있어 무게와 재료 사용량 또한 줄일 수 있는 특징이 있습니다.
이것과 같은 이유로 압력 용기들 탱크 같은 것들은 완전히 평평한 면보다 곡면이나 둥근 구조들이 많이 사용되게 됩니다.
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채택된 답변안녕하세요. 김재훈 전문가입니다.
탄산음료 캔 내부에는 탄산가스 때문에 외부보다 높은 압력이 작용하므로 바닥을 평평하게 만들면 압력에 의해 쉽게 변형될 수 있습니다 바닥을 안쪽으로 오목하게 만들면 압력이 넓은 면에 분산되고 곡면 구조가 힘을 여러 방향으로 전달해 펴영한 판보다 훨씬 높은 강성을 갖게 됩니다 또한 가운데 안쪽으로 들어간 형태는 캔이 압력을 받아 바닥이 바깥쪽으로 튀어나오는 현상을 줄여 캔의 변형과 파손을 방지합니다 단순한 디자인이 아니라 적은 양의 알루미늄으로 압력을 효과적으로 견디기 위한 설계라고 볼수 있습니다
안녕하세요. 한만전 전문가입니다.
여러가지 이유로 오목하게 만들고 있습니다.
1. 안정성
-바닥이 오목해야 세워놓을때 안전하게 놓을 수 있습니다.
-장입되는 음료는 온도에 민감하게 반응을 하게 됩니다. 하여 온도에 의해 팽창되고 수축되는 현상에 대응하여 혹시 팽창으로 인한 변형이 생겨도 안전하게 세워 놓을수 있게 하기위함 입니다.
-바닥이 평평하면 팽창이 발생할때 팽창되는 방향이 아래로 정해져 있지만, 오목하게 되면 팽창으로 인한 변형이 여러방향으로 분산되어 변형 강도를 높일수 있습니다.
이러한 이유로 캔, 플라스틱을 포함한 음료용기는 대부분 바닥을 오목하게 만듭니다.
안녕하세요. 이수민 전문가입니다.
돔 구조가 압력을 견디기 좋기 때문이에요. 탄산음료 캔 안에는 대기압의 두 세 배나 되는 압력이 갇혀 있는데, 바닥이 평평하면 압력이 넓은 면을 그대로 밀어서 배불뚝이처럼 부풀다가 터질 수 있어요. 그런데 안쪽으로 오목한 돔 모양이면 압력이 면을 휘게 하는 대신 곡면을 따라 잡아당기는 힘으로 분산돼요. 아치형 다리가 무거운 차를 버티고, 달걀이 손안에서 쥐면 잘 안깨지는 것과 같은 구조에요.
덕분에 캔 두께를 종잇장 수준인 0.1mm근처까지 줄여도 압력을 버틸 수 있어요. 평평한 바닥으로 같은 강도를 내리면 알루미늄을 훨씬 두껍게 써야 해서 재료비가 크게 올라가요. 수십억 개씩 만드는 제품이니 이 얇기가 곧 돈이되는거죠.
오목한 바닥은 세울 때 안정적이고, 캔끼리 쌓을 떄 위 캔의 뚜껑과 맞물리는 실용적인 장점도 있어요. 작은 캔 하나에 구조공학이 꽉 눌러담겨있죠 :)