핫팩을 처음 발명한 사람은 일본의 니치 마토바로 알려져 있다. 핫팩은 1912년 지금과 동일한 형태인 부직포 주머니에 쇳가루와 촉매를 넣어 만들어졌는데 이 핫팩은 1923년 특허출원을 했으며, 지금도 비슷한 형태의 핫팩으로 사용되고 있다.
일회용 핫팩은 부직포 주머니에 가루가 들어 있는 형태가 일반적이다. 핫팩은 꺼내어 흔들거나 주무르면 열이 발생하기 시작하고, 3~4시간 정도 열이 지속된다. 핫팩은 제품에 따라 40도에서 60도까지 열을 발생시키기 때문에 겨울이 시작되면 핫팩을 미리 챙겨 두는 사람들이 있을 정도로 겨울 필수품으로 자리 잡은 지 오래다. 그렇다면 핫팩은 어떤 원리로 따뜻한 열을 발생시키는 것일까? 답은 바로 핫팩 안에 있는 철가루에 있다.
핫팩 안에 들어 있는 철은 공기와 접촉하면 점차 산화되기 시작하는데, 이 과정에서 1g당 1.69kcal의 열이 발생한다고 한다. 일반적인 철의 산화는 아주 천천히 진행되기 때문에 열이 발생하는 것을 느끼기 어렵지만, 손난로 안에 들어 있는 철은 가루 형태로 조금만 흔들어주어도 빨리 산화되고 그 과정에서 온도가 급격히 높아지게 되는 것이다.
손난로의 원리를 칠판에 분필로 쓴 듯한 일러스트로 철(Fe)과 산소(O)가 산화반응이 나타나면 (이때 촉매제인 소금+활성탄이 들어간다.) 산화철(FeO)과 함께 발열이 되는 프로세스를 설명했다.
특히 핫팩에 들어 있는 가루들은 아주 곱고 미세한데, 핫팩을 흔들면 주머니 밖 외부 공기와 만나면서 빠른 속도로 철가루가 산화될 수 있기 때문이다. 또한 핫팩에는 탄소가루와 소금, 물 등이 포함되어 있는데, 이러한 물질들은 산화가 빨리 이루어지도록 돕는 촉매 역할을 해 손난로가 더욱 더 빠르게 열을 낼 수 있도록 도와준다고 한다. 이렇게 미세한 철들이 들어간 핫팩은 사용 전에 공기가 잘 투과되지 않도록 포장해서, 제품을 운반하거나 보관할 때 산화 반응이 일어나지 않도록 한다.
핫팩의 수명을 늘리는 방법?
핫팩을 한번 쓰기에 너무 아쉽다면 이 방법을 써보자! 단, 완전히 산화된 철은 원래의 상태로 돌아갈 수 없어 차갑게 식은 핫팩은 재사용이 불가능하다. 아쉽지만 온기가 사라지고 있는 미지근한 온도의 핫팩만 심폐소생이 가능하다는 점을 참고하자.
미지근해진 핫팩을 따뜻하게 하기 위해선 공기에 노출되지 않도록 하는 것이 중요한데 사용한 핫팩이 완전히 식기 전에 지퍼백에 넣어 밀봉을 해야 한다. 만약 지퍼백이 없다면 밀폐 용기나 비닐봉지에 넣어 산소를 완벽하게 차단해 주는 것이 포인트! 이렇게 공기에 노출되지 않도록 해준 핫팩은 다시 사용할 때 꺼내서 흔들어주면 다시 따끈따끈하게 사용이 가능하다. 그리고 한 가지 더 잊지 말아야 할 것! 차가워진 핫팩은 재활용이 아니라 종량제 봉투에 담아서 배출해야 한다.
일회용 핫팩을 더 오래 쓰는 방법은 있다. 바로 ‘지퍼백’을 활용하는 것이다. 공기를 차단해주면 핫팩이 산화 반응을 멈추기 때문에 핫팩을 사용하지 않을 때 지퍼백에 넣어 밀봉해두면 진공 상태가 되어 발열반응을 하지 않게 된다. 이를테면 지속시간이 10시간인 핫팩을 5시간 사용 후 방치해두면 온기가 계속 빠져나가게 되지만 지퍼백에 밀봉해두면 꺼낸 순간부터 5시간 정도를 다시 사용할 수 있다.