전자레인지로 음식을 데울 때 특정 부분만 먼저 뜨거워지는 이유가 궁금합니다.

Question

​음식을 전자레인지에 넣고 돌리면 전체가 동시에 고르게 데워지는 게 아니라, 특정 부위만 먼저 뜨거워지거나 내부와 겉면의 온도 차이가 크게 나는 경우가 많더라고요. 왜 물리적으로 일정한 위치에 열이 집중되는지 과학적인 원리가 궁금합니다!

Answer 1

안녕하세요. 이충흔 전문가입니다.

전자레인지에서 특정 부위만 먼저 뜨거워지거나 겉과 속의 온도가 달라지는 현상은 마이크로파의 정상파 형성과 파동의 침투 깊이 한계, 그리고 음식물 성분의 비균일성 때문입니다. 이와 관련하여 설명해 드릴게요.

전자레인지에서 분사된 마이크로파는 금속 내부 벽면에 맞고 튕겨 나오면서, 이때 들어가는 파동과 반사되어 나오는 파동이 서로 중첩되면서 위치가 고정된 정상파를 형성하는데, 정상파의 진폭이 높은 곳에 위치한 음식물 속 물 분자는 격렬하게 진동하며 열을 많이 받지만, 낮은 곳은 파동 에너지 전달이 적어 미지근하게 남게 됩니다.

또한, 마이크로파가 음식을 깊숙이 투과하는 것으로 오해하기 쉽지만, 실제 수분을 머금은 음식에서 마이크로파의 침투 깊이는 약 2~4cm에 불과하기 때문에 마이크로파 에너지는 대부분 음식의 겉면에서 먼저 흡수되어 열을 내고 속 부분은 마이크로파가 직접 데우는 것이 아니라, 겉면의 열이 내부로 전달되어 데워지는 방식이기 때문에 겉은 뜨거운데 속은 차가운 현상이 자주 발생합니다. 이외에도 음식물 내부의 수분과 염분의 불균일한 분포로 인해 특정 부위만 먼저 뜨거워 질 수 있습니다.

Answer 2

안녕하세요. 정재경 전문가입니다.

전자레인지가 전자기파의 ‘정지화면(상쇄 interference)’ 성질 때문에 특정한 영역에 에너지가 집중되기 때문입니다.

전자레인지 내부에서는 마이크로파(약 2.45GHz의 전자기파)가 벽면에 반사되면서 서로 겹쳐집니다. 이 과정에서 파동의 마루와 마루가 만나 에너지가 강력해지는 절점과 파동이 서로를 상쇄해 에너지가 0에 가까워지는 마디가 고정된 위치에 형성됩니다.

 정방향 파동의 스팟 현상: 마이크로파의 간섭으로 생성된 ‘핫스팟’ 위치에 놓인 음식 영역만 강한 에너지를 받아 먼저 뜨거워집니다. 회전판이 돌아가는 이유도 음식을 이 핫스팟과 쿨스팟 사이로 지속해서 통과시키기 위함입니다.

 수분 및 유분 분포의 차이: 마이크로파는 물, 기름, 설탕 분자를 진동시켜 열을 냅니다. 음식 내부에서 수분이나 지방이 집중된 부위가 마이크로파를 훨씬 더 빠르게 흡수합니다.

 음식의 두께와 가장자리 효과: 전자기파는 물체의 가장자리와 뾰족한 끝부분에 쉽게 집중되는 특성이 있습니다. 또한, 음식의 밀도가 높거나 두꺼운 중심부보다 두께가 얇은 가장자리가 먼저 온도가 올라갑니다.