전자레인지에 데운 음식은 왜 어떤 곳만 뜨거울까요?

주방에 전자레인지 있거나 사용하신 적 있으시죠? 그리고, 가끔 전자레인지에 데운 음식이 고르게 뜨겁지 않았던 경험하신 적 있을까요? 오늘은 왜 이런지에 대한 소개를 하고자 합니다. 냉장고에서 꺼낸 밥과 반찬을 전자레인지에 넣고 버튼을 누릅니다. 잠시 뒤 그릇을 꺼내면 김이 올라오고, 가장자리의 음식은 손대기 어려울 만큼 뜨겁습니다. 그런데 한 숟가락 떠 보면 가운데는 아직 차갑기도 합니다. 냉동 음식을 데울 때는 겉부분이 뜨거워졌는데 속에 얼음이 남아 있는 경우도 있습니다.

분명 같은 그릇 안에서 같은 시간 동안 데웠는데, 왜 온도가 이렇게 다를까요? 단순히 작동 시간이 부족해서라고 생각하기 쉽지만, 시간을 늘린다고 언제나 해결되지는 않습니다. 차가운 부분이 따뜻해지기 전에 이미 뜨거운 부분이 말라 버리거나, 소스가 끓어 넘칠 수 있기 때문입니다.

이런 현상을 이해하려면 전자레인지가 열을 만드는 방식부터 살펴봐야 합니다. 전자레인지는 뜨거운 불이나 공기로 음식을 데우는 대신, 눈에 보이지 않는 전자기파의 에너지를 음식에 전달합니다. 빠르고 편리한 가열 방식 안에는 고르게 데우기 위해 알아 두면 좋은 원리가 숨어 있습니다.

전자레인지에 데운 음식은 왜 어떤 곳만 뜨거울까요?

음식 속에서 열을 만드는 마이크로파의 원리

가스레인지에 냄비를 올리면 불이 냄비를 데우고, 냄비에서 음식으로 열이 전달됩니다. 일반적인 오븐에서는 뜨거운 공기와 주변에서 전달되는 열이 음식의 온도를 높입니다. 전자레인지는 이와 다른 방식으로 작동합니다.

전자레인지 안에는 마이크로파를 만들어 내는 장치가 있습니다. 여기서 나온 전자기파는 내부 공간으로 전달되고, 금속으로 된 벽에서 반사되면서 음식에 도달합니다. 음식이 이 에너지를 흡수하면 열이 발생합니다. 미국 식품의약국은 전자레인지의 마그네트론이라는 장치가 마이크로파를 만들고, 음식 속 물 분자의 움직임을 통해 가열이 이루어진다고 설명합니다. 

물 분자는 전기적으로 한쪽이 상대적으로 양의 성질을, 다른 쪽이 음의 성질을 띱니다. 이런 성질을 극성이라고 합니다. 마이크로파의 전기장 방향이 빠르게 바뀌면 물 분자도 그 변화에 반응하여 방향을 바꾸려 합니다. 이 과정에서 흡수한 에너지가 열로 전환되어 음식의 온도가 올라갑니다. 물에 녹아 있는 염류의 이온도 가열에 관여하므로, 전자레인지가 오직 물만 데운다고 이해하는 것은 정확하지 않습니다. 

여기서 흔히 생기는 오해가 있습니다. 음식 내부에서도 열이 발생하므로 전자레인지는 언제나 속부터 익힌다는 생각입니다. 하지만 마이크로파가 음식 깊숙한 곳까지 제한 없이 전달되는 것은 아닙니다. 침투 정도는 음식의 성분과 상태 등에 따라 달라지며, 두꺼운 음식의 중심부는 주변에서 전달되는 열에도 의존합니다. 따라서 겉이 뜨거워졌다고 속까지 충분히 데워졌다고 판단하기는 어렵습니다. 

그릇이 뜨거워지는 이유도 한 가지로 설명할 수는 없습니다. 음식에서 발생한 열이 그릇으로 전달되기도 하고, 그릇의 재질에 따라 마이크로파 에너지를 흡수하기도 합니다. 그릇의 온도만으로 음식 전체의 온도를 짐작하기 어려운 이유입니다.

같은 그릇 안에서도 뜨거운 곳과 차가운 곳이 생기는 이유

전자레인지 내부에는 마이크로파가 고르게 퍼지기만 하는 것이 아닙니다. 벽에서 반사된 파동들이 서로 겹치면서 에너지가 상대적으로 강한 위치와 약한 위치가 생길 수 있습니다. 음식이 놓인 자리마다 받는 에너지에 차이가 생기면, 가열되는 속도도 달라집니다.

많은 전자레인지에서 접시가 돌아가는 이유가 여기에 있습니다. 음식을 회전시키면 특정 부분이 계속 같은 위치에 머무르는 것을 줄일 수 있습니다. 다만 회전판이 있다고 해서 음식 전체가 완벽하게 같은 온도로 데워지는 것은 아닙니다. 가정용 전자레인지의 가열을 비교한 연구에서도 위치에 따른 온도 차이와 불균일한 가열이 관찰됩니다.

음식 자체의 차이도 영향을 줍니다. 한 그릇에 담긴 밥, 고기, 채소, 소스는 수분과 염분, 지방의 양이 서로 다릅니다. 마이크로파 에너지를 흡수하는 정도와 열이 전달되는 성질도 같지 않습니다. 소스는 끓고 있는데 두꺼운 고기 조각의 가운데는 덜 데워지는 상황이 생길 수 있습니다.

음식을 담은 모양도 중요합니다. 밥을 그릇 가운데에 두껍게 쌓아 놓으면 중심까지 열이 전달되는 데 시간이 필요합니다. 같은 양이라도 넓고 비교적 고른 두께로 펼쳐 담으면 가열 조건이 달라집니다. 전자레인지에 넣은 시간뿐 아니라 음식의 양과 두께, 배치까지 함께 살펴봐야 하는 것입니다.

냉동 음식은 더욱 복잡합니다. 얼어 있는 부분과 녹은 부분은 마이크로파에 반응하는 성질이 다릅니다. 해동되는 동안 일부가 먼저 뜨거워지고, 다른 부분은 여전히 얼어 있을 수 있습니다. 이런 상태에서 높은 출력으로 계속 작동시키면 바깥쪽은 익기 시작하는데 중심부는 차가운 일이 생깁니다.

결국 전자레인지에서 나타나는 온도 차이는 기기 내부의 에너지 분포와 음식의 성질이 함께 만들어 낸 결과입니다. 겉에서 김이 난다는 사실만으로 그릇 안의 모든 부분이 같은 온도라고 볼 수는 없습니다.

중간에 섞고 잠시 기다리면 달라지는 이유

음식을 고르게 데우는 데 도움이 되는 행동은 의외로 간단합니다. 국이나 소스처럼 섞을 수 있는 음식은 가열 도중 한 번 저어 주면 됩니다. 뜨거운 부분과 차가운 부분을 섞어 온도 차이를 줄이고, 이후 가열될 때 각 부분이 놓이는 위치도 바꿀 수 있습니다.

밥이나 덩어리 음식은 두껍게 뭉친 곳을 풀어 주거나, 가능한 범위에서 뒤집고 위치를 바꾸는 것이 도움이 됩니다. 미국 농무부 식품안전검사국도 전자레인지로 음식을 데울 때 덮개 사용, 회전, 저어 주기와 가열 후 기다리는 시간을 안내합니다. 

전자레인지용 덮개는 수분이 지나치게 빠져나가는 것을 줄여 줍니다. 다만 용기를 완전히 밀폐하는 것과는 다릅니다. 증기가 빠져나갈 수 있도록 제품의 사용 안내를 따라야 합니다. 포장된 냉동식품 역시 임의로 포장을 바꾸기보다, 표시된 개봉 방법과 조리 조건을 확인하는 것이 좋습니다.

작동이 끝난 뒤 잠시 기다리는 것도 의미가 있습니다. 전자레인지가 멈추면 마이크로파 공급은 끝나지만, 음식 안에 이미 생긴 열은 계속 이동합니다. 뜨거운 부분에서 상대적으로 차가운 부분으로 열이 전달되면서 온도 차이가 줄어듭니다. 조리 안내에 적힌 뜸 들이는 시간이나 대기 시간은 이러한 열의 이동을 고려한 과정입니다.

물론 잠시 기다리기만 하면 덜 익은 음식이 모두 안전해지는 것은 아닙니다. 특히 육류나 가열해서 먹도록 만든 냉동식품은 제품의 조리법을 지켜야 합니다. 전자레인지의 출력이 안내된 조건과 다르면 필요한 시간도 달라질 수 있습니다. 식품안전검사국은 불균일한 가열로 차가운 부분이 남을 수 있으므로, 필요한 경우 식품용 온도계로 여러 위치를 확인하도록 안내합니다. 

다음에 밥이나 반찬을 데우실 때는 시간을 무작정 늘리기 전에 담긴 두께를 살펴보세요. 중간에 섞을 수 있는지 확인하고, 작동이 끝난 뒤에는 안내된 시간만큼 기다려 보시면 좋습니다. 늘 사용하던 전자레인지도 가열 원리를 알고 나면 버튼을 누르는 방식이 조금 달라집니다. 뜨거운 가장자리와 차가운 가운데 사이에는, 눈에 보이지 않는 에너지와 열의 이동이 숨어 있습니다. 오늘은 전자레인지를 사용하면서 시간을 늘리며 데우기 보단, 보이지 않은 에너지를 생각하며 음식을 데워보는건 어떠실까요? 

 

참고자료는 미국 식품의약국의 「Microwave Ovens」, 홍콩 식품안전센터의 「Microwave Cooking and Food Safety」, 미국 농무부 식품안전검사국의 「Cooking with Microwave Ovens」, 가정용 전자레인지의 가열 속도와 온도 불균일성을 분석한 연구 「Assessment of heating rate and non-uniform heating in domestic microwave ovens」입니다.