SCIENCE 3D | 열전도 (푸리에 법칙)

무슨 일이 일어났나

전도는 맞닿은 물질 사이, 또는 한 물질 안에서 입자끼리 에너지를 넘겨주며 열이 옮겨 가는 것입니다(NOAA).

푸리에 법칙에 따르면 넓이 1 m² 를 지나는 열 흐름은 q = k·ΔT ÷ L 로, 열전도율(k)과 양 끝 온도 차가 클수록, 길이가 짧을수록 큽니다.

시뮬레이터에서 구리(k ≈ 397 W/(m·K), NIST) 30 cm 막대는 5 분쯤 지나면 132 kW/m² 의 열이 흐르고, 스테인리스강(k ≈ 15.1)으로 바꾸면 5.04 kW/m² 로 약 26 배 작습니다.

구리 막대를 60 cm 로 두 배 늘이면 열 흐름은 66.2 kW/m² 로 절반이 됩니다.

물(0.598 W/(m·K))과 공기(질소 0.0255 W/(m·K))도 열을 전도하지만 금속보다 훨씬 약해서, 움직이지 않는 공기는 열을 잘 막는 재료가 됩니다(NIST WebBook).

💡 생활 속 예시

프라이팬 손잡이를 나무나 플라스틱으로 만드는 것은 냄비 몸통의 열이 손까지 잘 전도되지 않게 하려는 것입니다.
겨울 아침 맨발로 밟은 타일 바닥이 카펫보다 차갑게 느껴지는 것은 타일이 발의 열을 더 빨리 빼앗기 때문입니다.
컴퓨터 칩 위에 구리 · 알루미늄 판을 얹는 것도 칩에서 생긴 열을 전도로 빨리 빼내려는 것입니다.

🙅 오해 깨기오해 모음 보기

금속은 원래 차갑고 나무는 원래 따뜻하다.
NASA 에 따르면 열평형인 물체끼리는 온도가 같아, 같은 방에 오래 둔 금속과 나무는 온도가 같습니다. 금속이 차갑게 느껴지는 것은 맞닿은 손의 열을 전도로 빨리 가져가기 때문입니다. 출처

누가 왜 찾았나

프랑스의 푸리에(Joseph Fourier)는 그르노블에서 열이 물체 속으로 퍼져 나가는 실험을 하며, 시간에 따라 바뀌는 온도를 삼각함수의 합(삼각 급수)으로 나타냈습니다. 프랑스 국립 도서관(BnF) 자료에 따르면 이 연구를 모은 책 『열의 해석적 이론』(Théorie analytique de la chaleur)이 1822 년 파리에서 나왔습니다. 열 흐름이 온도 차에 비례한다는 전도의 법칙에 그의 이름이 붙은 까닭입니다.

확인된 값

전도 — 한 물질에서 다른 물질로, 또는 물질 안에서 열이 옮겨 가는 것 (NOAA): 전도 출처
전도는 온도가 다른 두 면이 직접 맞닿을 때 일어난다 (미국 에너지부): 직접 맞닿음 출처
열은 늘 온도가 높은 물체에서 낮은 물체로 옮겨 간다: 높은 온도 → 낮은 온도 출처
물의 열전도율 20 °C · 1 기압 (NIST WebBook): 0.59801 W/(m·K) 출처
질소(공기의 대부분)의 열전도율 20 °C · 1 기압 (NIST WebBook): 0.025473 W/(m·K) 출처
구리 열전도율 293.15 K — NIST 맞춤 식(RRR = 100)으로 셈 (시뮬레이터 397): 396.9 W/(m·K) 출처
구리 비열 293.15 K — NIST 극저온 물질 맞춤 식(4–300 K)으로 셈 (시뮬레이터 «구리» 값): 389.1 J/(kg·K) 출처
구리 밀도 (NIST X 선 감쇠 표 1): 8960 kg/m³ 출처
스테인리스강(304) 열전도율 293.15 K — NIST 맞춤 식으로 셈: 15.13 W/(m·K) 출처
스테인리스강(304) 비열 293.15 K — NIST 맞춤 식으로 셈: 470.5 J/(kg·K) 출처
철 밀도 (NIST X 선 감쇠 표 1 — 시뮬레이터는 스테인리스강 밀도로 씀, 모형): 7874 kg/m³ 출처
푸리에 『열의 해석적 이론』(Théorie analytique de la chaleur) 이 나온 해 · 곳 (BnF 자료): 1822 출처
푸리에가 그르노블에서 열이 퍼지는 실험을 함 (BnF 자료): 그르노블 출처

교육과정에서는

한국 2022 · 과학(중학교) · 열 [9과03-02]
한국 2022 · 과학(초등) · 열과 우리 생활 [6과07-03]
호주 v9 · AC9S3U03
일본 · 小学校第4学年 A (2) 金属，水，空気と温度

출처

https://www.noaa.gov/jetstream/atmosphere/transfer-of-heat-energy(확인 2026-11-12)
https://bsesc.energy.gov/energy-basics/heat-flow(확인 2026-11-12)
https://www1.grc.nasa.gov/beginners-guide-to-aeronautics/heat-transfer/(확인 2026-11-12)
https://webbook.nist.gov/cgi/fluid.cgi?Action=Data&Wide=on&ID=C7732185&Type=IsoBar&Digits=5&P=0.101325&THigh=20&TLow=20&TInc=1&RefState=DEF&TUnit=C&PUnit=MPa&DUnit=kg%2Fm3&HUnit=kJ%2Fkg&WUnit=m%2Fs&VisUnit=uPa*s&STUnit=N%2Fm(확인 2026-11-12)
https://webbook.nist.gov/cgi/fluid.cgi?Action=Data&Wide=on&ID=C7727379&Type=IsoBar&Digits=5&P=0.101325&THigh=20&TLow=20&TInc=1&RefState=DEF&TUnit=C&PUnit=MPa&DUnit=kg%2Fm3&HUnit=kJ%2Fkg&WUnit=m%2Fs&VisUnit=uPa*s&STUnit=N%2Fm(확인 2026-11-12)
https://trc.nist.gov/cryogenics/materials/OFHC%20Copper/OFHC_Copper_rev1.htm(확인 2026-11-12)
https://physics.nist.gov/PhysRefData/XrayMassCoef/tab1.html(확인 2026-11-12)
https://trc.nist.gov/cryogenics/materials/304Stainless/304Stainless_rev.htm(확인 2026-11-12)
https://www.bnf.fr/sites/default/files/2019-08/La%20d%C3%A9couverte%20de%20Fourier_F%C3%A9vrier%202011.pdf(확인 2026-11-12)
https://www1.grc.nasa.gov/beginners-guide-to-aeronautics/zeroth-law-thermal-equilibrium/(확인 2026-11-12)

열전도 (푸리에 법칙)