전자레인지는 왜 음식과 그릇을 다르게 데울까?

따뜻한 음식, 따뜻한 접시

전자레인지가 멈추면 음식이 데워져 있고 도자기 접시도 따뜻합니다. 그렇다고 음식과 접시가 같은 방식으로 데워진 건 아닙니다. 전자레인지는 닫힌 금속 공간에 전자기 에너지를 보내고, 음식과 다른 모든 물질은 각자의 성질대로 반응합니다. 문은 닫아 둔 채 이 음식과 접시, 전자레인지에서 무슨 일이 일어나는지 따라가 봅시다.

작동 중인 전자레인지를 열지도, 안전 스위치를 우회하지도, 금속 실험을 하지도 않습니다. 더 중요한 건 그 물질이 에너지를 얼마나, 어디서 흡수하고 그 뒤에 어떤 열을 전달받느냐입니다.

전자레인지 안쪽

기기 안에서는 마그네트론이 마이크로파를 만들고 도파관이 그것을 조리실로 보냅니다. 전기가 통하는 금속 벽은 전자기장의 상당 부분을 조리실 안으로 반사해 외벽 밖으로 새어 나가지 않게 합니다. 문에는 내부를 보는 창과 전기가 통하도록 설계된 망이 있고, 안전장치는 문이 열리면 마이크로파 생성을 멈춥니다. 음식은 접시 위에 있고 전자기장 분포는 조리실 위치마다 다릅니다.

회전판 같은 장치로 전자기장 속 음식의 위치를 바꿀 수 있지만, 완전히 고르게 데우지는 못합니다. 에너지는 그릇을 통과하는 뜨거운 공기가 아니라 변하는 전기장으로 음식에 전달됩니다.

음식이 에너지를 흡수하는 방법

음식은 물, 염분, 당, 지방, 단백질, 공기층이 섞인 것이지 순수한 물이 담긴 그릇이 아닙니다. 음식의 반응은 성분, 수분, 온도, 모양과 전자기장의 주파수, 세기에 따라 달라집니다. 변하는 전기장은 물질의 전하와 극성을 띤 부분에 힘을 가합니다. 물질은 조금 늦게 반응하며 에너지 일부를 잃습니다. 이 유전 손실이 전자기 에너지의 일부를 물질 안의 열에너지로 바꿉니다.

정확한 반응은 재료마다 다르고, 재료가 데워지면서 또 달라집니다. 물이 중요한 건 분자 자체가 늘 양전하 쪽과 음전하 쪽으로 나뉘어 있고, 이 마이크로파 주파수 범위에서 유전 손실이 크기 때문입니다. 하지만 이 점 사오 기가헤르츠가 모든 물 분자를 일제히 회전시키는 특별한 공명 주파수는 아닙니다. 한 연구에 따르면 물의 유전 손실은 20기가헤르츠 부근에서 가장 큽니다. 이 점 사오 기가헤르츠에서 특별한 분자 공명이 일어나는 게 아닙니다.

가정용 전자레인지의 전자기장도 모든 곳을 똑같이 데우는 균일한 빔은 아닙니다. 반사, 음식의 모양, 물질 차이 때문에 에너지를 흡수하는 속도가 다른 영역이 생깁니다. 그래서 같은 음식에도 뜨거운 곳과 덜 뜨거운 곳이 함께 있을 수 있습니다. 녹아 있는 이온도 전자기장에 반응해 움직이며, 일부 음식에서는 에너지 흡수에 한몫할 수 있습니다.

음식의 전체 질량이 같아도 재료 배합이 바뀌면 반응이 달라질 수 있습니다. 재료마다 소금, 수분, 지방의 함량에 따라 전기적 성질과 열적 성질이 달라집니다. 온도도 중요합니다. 같은 물질이라도 데워지면서 흡수 정도가 달라질 수 있습니다.

접시가 뜨거워지는 이유

이제 음식 밑에 있던 도자기 접시를 다시 봅시다. 어떤 그릇은 유약, 성분, 수분, 온도에 따라 마이크로파 에너지 일부를 직접 흡수합니다. 다른 그릇은 흡수가 비교적 적고, 주로 뜨거운 음식이 닿거나 수증기가 물로 맺히는 곳이 데워집니다. 접시는 도자기 자체가 유전 손실로 에너지를 흡수하면서 동시에 맞닿은 음식에서 열을 전달받을 수 있습니다.

파나소닉 설명서는 모델별로 쓸 수 있는 용기 재질을 안내하며, 다른 제조사는 다른 용기를 지정할 수 있습니다. 전자레인지 사용 가능 표시는 정해진 용도로 써도 된다는 뜻이지, 그릇이 절대 뜨거워지지 않는다는 뜻은 아닙니다. 전자기장이 음식을 데운 뒤, 음식과 접시가 맞닿은 면으로 열이 이동하는 모습을 보세요. 열전도는 더 따뜻한 곳의 에너지를 옆의 더 차가운 물질로 옮깁니다.

김이 뚜껑이나 그릇에 맺히면서 그곳에 열을 내놓기도 합니다. 그래서 접시 온도만으로는 열이 얼마나 전자기장에서 직접 왔고 얼마나 음식에서 왔는지 알 수 없습니다. 그릇 바닥에 남은 물기나 얇게 묻은 음식도 표면이 데워지는 방식을 바꿀 수 있습니다. 두꺼운 도자기 접시는 열을 저장했다가, 열적 성질이 다른 얇은 재료보다 천천히 내놓습니다.

차가운 접시와 앞선 조리로 이미 데워진 접시가 똑같이 반응한다고 볼 수는 없습니다. 도자기라는 이름으로 묶여도 재료 배합과 유약은 다양하고, 유전 손실도 다를 수 있습니다. 전자기장은 음식의 일정 영역 안에 에너지를 전달하지만, 그렇다고 늘 가운데부터 데워지는 건 아닙니다.

음식 속에서 열이 가는 곳

두꺼운 음식은 바깥층이 마이크로파를 더 흡수할 수 있고, 안쪽은 주로 바깥층에서 전도되는 열로 데워집니다. 모양, 두께, 수분, 재료의 배치가 모두 에너지가 전달되는 경로에 영향을 줍니다. 밀도가 높은 가장자리는 수분이 많은 가운데와 다르게 반응할 수 있고, 공기층은 전자기장과 열 흐름을 모두 바꿉니다. 어느 한 부분의 온도가 오르면 유전 성질이 바뀌어, 주변이 계속 에너지를 흡수하는 정도도 달라질 수 있습니다.

회전판은 음식의 각 부분을 조리실 안의 여러 위치로 옮기지만, 뜨거운 곳을 모두 없애진 못합니다.

차가운 부분 줄이기

그럼 덜 데워진 곳을 줄이려면요? 비슷한 크기의 조각을 고르게 놓으세요. 고리 모양으로 놓으면 도움이 되지만, 모든 기기와 음식에 딱 맞는 자리는 없습니다. 가열 중간에 멈추세요. 가장자리에서 가운데로, 바닥의 음식을 위로 올리며 저으세요. 덩어리는 가능하면 뒤집으세요. 두껍거나 열에 민감한 음식은 출력을 낮추고 시간을 늘리면, 일부가 너무 익기 전에 열이 퍼지는 데 도움이 됩니다.

많은 전자레인지는 가열을 켰다 껐다 반복합니다. 인버터 모델은 낮은 출력을 더 꾸준히 낼 수 있습니다. 김이 빠질 구멍이 있는 전자레인지용 덮개로 수분을 유지하세요. 열 때는 김이 얼굴 쪽으로 오지 않게 하세요. 가열 뒤에는 권장 시간만큼 두세요. 전자레인지가 꺼져도 열은 계속 퍼집니다. 남은 음식은 잠시 둔 뒤 식품 온도계로 여러 곳이 섭씨 74도, 화씨 165도가 되는지 확인하세요.

그냥 두기만 해서는 덜 데워진 음식이 안전해지지 않습니다. 그 음식의 포장 지침을 따르세요.

뜨거운 지점 읽기

단면도는 이런 영역을 설명하는 그림입니다. 실제로 온도를 측정하지 않았다면 열화상 촬영 결과라고 표시하면 안 됩니다. 접시의 고리 모양 접촉면과 음식 밑면은 온도가 다르면 어느 쪽이든 열을 받을 수 있습니다.

두 경로, 따뜻한 한 끼

이처럼 음식도 접시도 뜨거워질 수 있지만, 그 온도에 이르는 과정은 서로 다를 수 있습니다.