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[비센의 재미있는 과학 이야기] 곰탕 폭발의 미스테리

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작성자 석준영 쪽지보내기 메일보내기 자기소개 아이디로 검색 전체게시물 작성일18-06-28 10:11 조회411회 댓글0건

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며칠전 코퀴틀람에 사시는 친한 지인분이 요리 중에 화상을 입어 응급실에서 치료를 받고 오셨다는 이야기를 들었습니다. 천만 다행으로 아주 심각한 정도는 아니지만, 이야기를 들어보니 자칫 잘못하면 온 얼굴까지 화상을 입을 수도 있었던 큰 사고였습니다. 사골 곰탕을 슬로우 쿠커(slow cooker)로 밤새 끓인 후 다음날 아침 압력이 안전하게 다 빠진 솥 뚜껑을 열 때까지도 아무 문제는 없었습니다. 하지만, 조금 더 재가열하다가 뼈를 건져내기 위해 집게를 탕에 넣는 순간 갑자기 ‘펑’하고 곰탕이 폭발했다고 합니다. 보통 압력솥으로 요리를 하다가 사고가 났다고 하면, 압력솥 뚜껑을 제대로 닫지 않고 요리를 하던 중, 압력을 못 이겨 터져버리는 경우입니다. 하지만, 이 경우는 압력이 다 빠진 후 뚜껑도 열어놓고 다시 재가열하여 끓이던 중 벌어진 일이라 당하신 분도 정말 황당했다고 합니다. 희한한 일이라고 생각되실 수도 있지만, 사실 어머님들이 주방에서 요리하실 때 충분히 일어날 수 있는 현상입니다. 그렇기에 더욱 조심하셔야 하는 일입니다. 

 

 

결론부터 말씀드리자면, 이러한 현상을 돌비현상(bumping)이라고 합니다. 일반적으로 이물질이 들어있지 않은 순수한 액체를 가열할 때, 끓는점보다 높은 온도까지 올라갔음에도 불구하고 기포가 만들어지지 않은 상태로 물이 끓지 않고 있다가 기포를 만들 수 있는 조건이 만들어지면 갑작스럽게 커다란 기포를 형성하면서 폭발하는 현상을 말합니다. 보통 물을 가열하여 끓는점에 이르면, 표면의 물만 공기 중으로 날아가는 것이 아니라, 내부에서도 수증기로 기체가 만들어져 기포형태로 표면으로 끓어오르게 됩니다. 물을 끓일 때마다 보는 당연한 현상이라고 생각되지만, 사실 기포가 만들어진다는 것은 물의 입장에서 보면 무에서 유를 창조하는 것만큼 어려운 일입니다. 기포가 만들어지는 것은 물표면에 입자들이 서로 잡아당기는 힘, 즉 표면장력과 관련이 있습니다. 표면장력은 물방울의 크기가 작으면 작을 수록 반대로 커집니다. 아이들이 놀면서 만들어 내는 비눗방울이 크면 클수록 더 형태를 유지하기 힘들고 쉽게 터져버리는 것을 생각하시면 방울의 크기와 표면장력의 관계를 이해하실 수 있습니다. 기포가 작으면 작을 수록 표면장력이 커진다는 것은 물이 막 끓기 시작할 때 만들어지는 가장 작은 기포는 엄청나게 큰 표면장력을 이겨내고 만들어져야 한다는 설명이 가능합니다. 물속에서 기포가 생성되는 현상은 이렇게 큰 힘을 필요로 합니다. 이러한 이유로 물을 끓일 때 끓어 오르는 기포들은 대부분 없던 기포가 생겨난 것이 아닙니다. 냄비 바닥의 흠집, 물속의 이물질 속에 숨어있는 눈에 보이지 않을 정도로 작은 기포가 씨눈이 되어 올라오는 경우가 대부분입니다. 실제로 물속에 기포를 제거하고 물을 끓이면 물은 끓는점 100도씨를 훌쩍 넘어서까지 끓어오르지 않는 것을 실험으로 확인할 수 있습니다. 이렇게 끓는점을 넘었는 데도 끓지 않는 상황을 과열상태(superheated state)라고 합니다. 이 때, 기포를 만들 수 있는 조건이 형성되면 갑자기 커다가 기포를 만들며 폭발하는 것이 바로 돌비현상입니다. 이런 과열 상태의 물에 집게와 같은 이물질이 들어오는 것이 바로 기포를 만들 수 있는 조건을 만족시켜주는 것입니다. 

 

 

하지만, 이번 사고는 기포가 만들어지지 않는 조건, 즉 이물질이 없는 순수한 물이 아니라 곰탕을 끓이다 벌어졌습니다. 사실, 주방에서 돌비현상이 일어나는 경우의 대표적인 예는 전자렌지로 물을 데우는 경우입니다. 뜨거운 물을 전자렌지에 집어넣고 2분이상정도 데우면 돌비현상을 쉽게 보실 수 있습니다. 위험할 수 있으니 일부러 해보시는 것을 권하지는 않습니다. 그런데, 왜 여러 건더기가 많이 들어가 있는 곰탕을 끓이면서도 돌비현상에 의한 폭발사고가 일어날 수 있는 것일까요? 곰탕 폭발의 원인은 이물질이 있는가 없는가가 아니라 기포생성이 억제되었는가 아닌가에 있기 때문입니다. 맨 처음 사고가 난 상황을 다시 잘 짚어보면, 일단 밤새 압력 슬로우 쿠커를 이용해서 오랜 시간동안 곰탕을 끓였습니다. 이 때 곰탕이 끓으면서 많은 양의 기포가 만들어져 올라왔을 것입니다. 이후 압력솥에서 압력이 빠져나가는 동안 일반적으로는 일정양의 수증기가 다시 국물로 들어가게 되는데, 곰탕의 경우는 맨위에 만들어진 기름층이 한번 빠져나온 수증기가 다시 국물속으로 들어가는 것을 방해했을 것입니다. 그렇게 압력이 빠져나가면서 대부분의 수증기는 이미 국물을 빠져나간 상태가 되었을 것입니다. 이미 솥 안쪽과 바깥쪽의 압력은 조절이 되었으니 아침에 뚜껑을 열 때도 아무 문제는 없었습니다. 하지만, 이 때 조금 더 끓이기 위해 재가열을 할 때, 이미 국물 속에는 기포를 생성할 수 있는 작은 기포들이 거의 남아있지 않은 상황이었을 것입니다. 그렇기에 과열상태로 들어갈 수 있었고, 설상가상으로 국물 위에 떠있는 기름층은 조금이라도 생길 수 있는 기포의 생성마저 짓누르고 있었을 것입니다. 이렇게 과열상태에 들어간 국에 집게가 닿아 기름층이 갈라지고 기포생성이 가능해지자마자 국물은 돌비현상을 일으키며 폭발할 수 있었던 것입니다. 아마도 압력솥을 연 후, 충분히 식어 있을 때 기름을 먼저 제거하고 한두번 국물을 저어준 다음에 다시 가열하였다면 이런 폭발은 없었을 것입니다. 

 

 

화학실험을 할 때에는 순수한 액체를 가열하는 경우가 많기 때문에 이런 돌비현상을 막기위해 ‘끓임쪽(비등석, boiling chip)’이라는 것을 넣고 가열을 합니다. 미세 구멍이 많은 작은 돌과 같은 것인데, 미세 구멍속에 있는 작은 기포들이 돌비현상을 막아주기 때문입니다. 하지만, 한번 가열한 액체를 재가열할 때에는 절대 사용한 끓임쪽을 재사용해서는 안된다는 주의사항이 있습니다. 이미 기포가 다 나와버렸기 때문에 추가로 기포생성을 할 수 없기 때문입니다. 밤새 끓은 사골을 재가열할때 기포가 만들어지지 못한 이유와 같습니다. 음식을 만드는 경우에는 이런 끓임쪽을 사용하는 경우가 드문 것으로 알고 있습니다. 아마도 건더기가 없는 물을 심하게 가열하는 경우가 별로 없기 때문이지 않을까 생각합니다. 하지만, 이번 사고와 같이 돌비현상에 의한 폭발은 어떤 경우에도 생길 수 있기에 한식에 많은 오래 끓이는 탕이나 국종류를 조리 하실 때는 각별히 주의하셔야 할 것입니다.

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