전자레인지는 불이나 뜨거운 열판 없이도 짧은 시간 안에 음식을 따뜻하게 데울 수 있는 이유는?

Question

우리가 매일 사용하는 전자레인지는 불이나 뜨거운 열판 없이도 짧은 시간 안에 음식을 따뜻하게 데울 수 있습니다. 이와 같은 현상이 발생하는 과학적 원리를 마이크로파와 음식물 속 물 분자의 운동 상태와 연관 지어 설명 부탁드려요.

Answer 1

안녕하세요. 이충흔 전문가입니다.

요즘은 가장 많이 쓰는 전자제품 중에 하나가 전자렌지 인 듯 합니다. 전자렌지가 음식을 데우는 방식에 대해 설명 드릴께요. 전자레인지는 불을 피워 겉면부터 열을 가하는 일반적인 가열 기구와 달리, 음식물 속 수분을 이용해 스스로 열을 내게 만드는 방식을 쓰는데, 이 원리의 핵심은 마이크로파라는 전자기파와 물 분자의 성질에 있습니다.

물 분자는 수소 쪽이 띠는 플러스(+) 전하와 산소 쪽이 띠는 마이너스(-) 전하 때문에 극성을 띱니다. 전자레인지를 작동하면 1초에 약 24억 번 이상 진동하는 마이크로파가 나오는데, 이 전자기파는 전기장의 방향을 쉴 새 없이 플러스와 마이너스로 바꿉니다.

음식물에 이 전자기파가 닿으면 음식 속 물 분자들은 빠르게 변하는 전기장 방향에 맞춰 덩달아 1초에 수십억 번씩 회전하게 되고, 수많은 물 분자가 좁은 공간에서 쉴 새 없이 방향을 틀며 움직이다 보니, 분자들끼리 서로 부딪히며 엄청난 마찰을 일으키게 됩니다.

이렇게 분자들이 충돌하며 만든 격렬한 운동 에너지가 곧 열에너지로 바뀌면서 음식이 순식간에 뜨거워지는 것입니다. 수분이 많은 음식은 금방 데워지지만, 물기가 없는 빈 그릇이나 물 분자가 꽁꽁 얼어붙어 단단히 결합된 탓에 회전하기 힘든 얼음이 전자레인지에서 쉽게 데워지지 않는 것도 바로 이런 이유 때문입니다.