[신나는 과학이야기] 밥짓는 전자레인지

부엌 한편에 전자레인지라는 가전제품이 자리잡은 지도 꽤 오래다. 비슷한 용도의 가스레인지와 달리 전자레인지의 경우 우유를 데우거나 인스턴트 식품을 익히는 것 이외에는 눈길조차 주지 않는 경우가 많다. 하지만 가스레인지로 라면을 끓이는 시간보다 더 빠르고 간편하게 전자레인지로 밥을 지을 수 있다는 점 등을 감안하면, 전자레인지는 그동안 홀대받은 게 사실이다.

이세연 서울 명덕고 과학교사

전자레인지는 마이크로웨이브(Microwave·극초단파)를 이용한다. 전자레인지의 영문 이름이 ‘마이크로웨이브 오븐’인 이유도 여기에 있다. 마이크로웨이브는 주파수가 300∼3000㎒로, 이는 전기장의 극성(+,-)이 1초에 3억∼30억번씩 바뀐다는 것을 의미한다. 이중 전자레인지의 마이크로웨이브는 TV의 전자파 등과 비슷한 2450㎒에 해당한다. 때문에 전자레인지에 넣는 음식은 마이크로웨이브의 영향을 받을 수 있도록 극성 분자가 포함돼 있어야 한다. 대부분의 음식은 수소와 산소로 이뤄진 물 분자, 즉 수분을 함유하고 있다.

물 분자 속 양극(+)의 수소 원자와 음극(­)의 산소 원자는 마이크로웨이브의 극성이 바뀔 때마다 초당 24억 5000만번씩 방향이 바뀐다.

이 때 물 분자들이 서로 충돌, 빠르게 움직인다. 이는 운동에너지가 크다는 것을 뜻하며, 운동에너지가 열에너지로 바뀌면서 음식을 데우고 익히는 것이다.

이렇듯 음식 속 수분은 전자레인지를 활용하는 데 없어서는 안 될 중요한 요소다. 예컨대 전자레인지에 바짝 마른 오징어보다 물에 살짝 적신 오징어를 넣어보면 그 차이를 금방 확인할 수 있다.

그러나 얼음을 전자레인지에 넣으면 잘 녹지 않는다. 얼음은 마이크로웨이브를 흡수하더라도 물 분자들이 결정격자 구조에 갇혀 있어 움직일 수 있는 공간이 충분치 않기 때문에 운동에너지 및 열에너지가 적게 생긴다.

음식과 달리 전자레인지에 넣는 그릇은 극성을 띠면 안 된다. 마이크로웨이브를 흡수, 지나치게 뜨거워질 수 있기 때문이다.

그릇이 마이크로웨이브를 흡수하지 못해도 문제다. 반사된 마이크로웨이브가 마이크로웨이브 발생장치인 ‘마그네트론’을 손상시킬 수 있기 때문이다. 따라서 전자레인지를 작동하려면 마이크로웨이브를 흡수하는 물체가 안에 있어야 하며, 아무 것도 넣지 않은 채로 작동해서는 안 되는 이유이기도 하다.

이 때문에 마이크로웨이브를 반사하는 금속이나 플라스틱 그릇은 피해야 한다. 특히 철사처럼 뾰족한 부분이 있는 금속은 피뢰침 역할을 해서 스파크가 일어날 수 있어 조심해야 한다. 스티로폼 용기와 비닐봉지 등은 음식의 열에 의해 변형될 수 있다는 사실도 염두에 둬야 한다. 이에 비해 유리, 세라믹, 종이 등은 전자레인지에 넣어도 비교적 안전하다. 다만 유리 가운데 납 성분이 들어있는 크리스털 제품은 사용해서는 안 된다. 납이 마이크로웨이브를 흡수해 뜨거워지면 금이 갈 수도 있다. 같은 맥락에서 광물질을 포함한 세라믹 그릇도 피해야 하다. 아울러 머그잔 등 사기로 된 그릇은 표면에 흠집이 있거나 금이 갈 경우 점토층 내부에 물이 스며들 수 있어 사용을 자제하는 것이 바람직하다.

이세연 서울 명덕고 과학교사