모순을 해결할 수 있는 발명원리 40가지 중 37번째는 열팽창(thermal expansion)이다. 일상생활에서 많이 활용되는 사례를 통해 문제해결에 어떻게 적용되었는지 살펴보겠다.

 

◆ 열팽창(thermal expansion)

열팽창 원리는 온도의 높고 낮음을 이용하는 것이 아니라 온도의 높고 낮음에 따라 물질의 팽창 및 수축하는 현상을 이용하는 것이다. 즉, 열을 높이면 부피가 팽창하거나 길이가 늘어나고, 열을 낮추면 부피가 수축하거나 길이가 줄어드는 현상을 이용하는 원리이다.

일상생활에서 발생하는 많은 일들 중에 유리컵이나 그릇이 포개져서 빠지지 않아 고생을 하는 경우가 있다. 이럴 때 밖에 있는 컵은 뜨거운 물에 담가서 팽창하게 하고, 안에 있는 컵에는 차가운 물을 부어 수축하게 하면 포개진 컵에 틈이 생겨 쉽게 뺄 수가 있다.

 

기차나 전철을 타면 일정한 간격으로 ‘철컥철컥’하는 소리가 나는데, 이는 우리나라에 있는 사계절이라는 특수성 때문이다. 이 같은 계절적 영향으로 심한온도차이가 발행하면서, 철로가 여름에는 뜨거운 열에 의해 늘어나고 겨울에는 차가운 기온에 의해 수축하게 된다. 심한온도 차이로 철로의 휨을 방지하고 위해 이음매 부분에 틈새를 준 것이다. 하지만 고속철도 선로는 이음매 부분에 틈새 없이 용접이 되어 하나로 이어져 있다. 그래서 고속철도는 달리는 소리도 일반 열차처럼 '철컥철컥'소리가 나지 않고 '쌔애액' 소리가 나는데, 이것은 레일의 열팽창‧수축의 힘보다 강력하게 레일을 고정 시킬 수 있는 기술이 개발되었기 때문이다.

 

수은 온도계는 수은이 온도의 변화에 따라 부피가 일정하게 변하기 때문에 온도를 정확하게 측정할 수 있다. 또한 수은은 팽창률이 커서 최저 -38도에서 최고 +356도까지 넓은 범위를 측정할 수 있기 때문에 높은 온도를 측정하는데 적합하다. 하지만 0에서 100 도의 범위를 벗어나면 오차가 발생하기도 한다.

 

▪ 경영학박사

▪ 경영지도사

▪ 건국대학교 TRIZ 외래교수

▪ TRIZ활용연구소장

▪ 화이트경영컨설팅 대표