보온병

Vacuum flask

보온병에 담은 뜨거운 물은 왜 몇 시간이 지나도 따뜻할까요?

무슨 일이 일어났나

보온병은 열이 새는 세 길을 하나씩 막는 그릇입니다: 진공 틈은 맞닿음을 끊어 전도와 대류를 막고, 은빛 면은 복사를 줄입니다.

미국 에너지부에 따르면 전도는 두 면이 직접 맞닿아야 일어나지만 복사는 빈 공간도 지나갑니다 — 그래서 진공만으로는 부족하고 은빛 면이 함께 필요합니다.

시뮬레이터는 보온병을 겉면 열전달 계수 0.5 W/(m²·K) · 방출률 0.05 로 둔 모형입니다: 90 °C 물 0.5 kg 이 20 °C 방에서 6 시간쯤 뒤에도 64 °C 이고, 보통 머그잔 모형(10 · 0.95)은 1 시간 만에 37 °C 로 식습니다.

처음 잃는 열도 보온병 모형 3.17 W, 머그잔 모형 62.0 W 로 약 20 배 차이가 납니다.

왕립 연구소에 따르면 1892 년 듀어가 처음 만든 진공 병도 병 두 개를 겹쳐 그 사이를 진공에 가깝게 빼고 겉에 은을 입힌 것이었습니다.

💡 생활 속 예시

보온병에 얼음물을 담으면 오래 차가운 것도 같은 원리로, 바깥 열이 안으로 들어오는 길을 막기 때문입니다.
은박을 덧댄 보냉 가방이 아이스크림을 덜 녹게 하는 것도 반짝이는 면이 복사를 줄이기 때문입니다.

어떤 부품이 무엇을 하나

안쪽 병 · 바깥 병 (이중 벽) — 두 벽 사이에 틈을 만들어 안의 액체와 바깥이 직접 맞닿지 않게 합니다.
진공 틈 — 공기를 빼 두어 전도 · 대류로 열이 건너가는 길을 끊습니다.
은빛 면 (반사 코팅) — 방출률을 낮춰 진공을 건너는 복사를 줄입니다.
마개 — 입구로 데워진 공기가 드나들고 김이 빠져나가는 것을 막습니다.

뜨거운 물을 안쪽 병에 붓고 마개를 닫습니다.
물의 열은 안쪽 벽까지 전도로 옵니다.
벽 사이 진공에는 열을 나를 공기가 거의 없어 전도 · 대류가 막힙니다.
은빛 면이 적외선을 되돌려 복사로 새는 열도 줄어듭니다.
남은 열은 마개와 병 목으로 아주 천천히 빠져나가 몇 시간에 걸쳐 식습니다.

확인된 값

듀어가 진공 보온병을 만든 해 — 액화 기체를 아주 낮은 온도로 담으려고 (왕립 연구소): 1892 출처
만든 사람 — 제임스 듀어 (James Dewar), 극저온 연구 중에: James Dewar 출처
병 두 개를 겹쳐 목을 막고 그 사이를 진공에 가깝게 뺐다: 이중 벽 · 진공 출처
바깥에 은을 입혀 열이 새는 것을 줄였다: 은 도금 출처
처음 내보인 날 — 1892 년 성탄절, 왕립 연구소: 1892-12-25 출처
전도는 두 면이 직접 맞닿아야 일어난다 — 진공 틈은 맞닿음을 끊는다: 맞닿음 출처
복사는 빈 공간도 지나간다 — 그래서 은빛 면이 필요하다: 빈 공간을 지남 출처

교육과정에서는

한국 2022 · 과학(초등) · 열과 우리 생활 [6과07-04]
한국 2022 · 역학과 에너지 · 열과 에너지 [12역학02-01]

출처

https://rigb.org/node/3131(확인 2026-11-12)
https://bsesc.energy.gov/energy-basics/heat-flow(확인 2026-11-12)

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