점탄성 녹말 실험

방구석 과학실 : 액체일까 고체일까? 점탄성 실험

해물찜, 탕수육, 팔보채 등 소스의 농도가 요리에 중요한 역할을 하는 음식들이 있습니다. 걸쭉하면서도 점성이 있는 소스는 간과 맛이 재료에 잘 배이게 하는 역할을 합니다. 이때 꼭 필요한 재료가 있습니다. 바로 녹말입니다. 집에서 해물찜을 만들어 먹을 때 녹말을 물에 개어 본 경험이 있다면 숟가락을 타고 전해져 오는 독특한 느낌을 기억할 것입니다. 액체인데 밀가루를 물에 개었을 때와는 다른 뭔가 딱딱한 바닥을 긁는 듯한 느낌을 받았을 거예요. 부침개 반죽과는 매우 다른 느낌이죠. 살살 섞으면 액체처럼 물에 풀어지고 숟가락으로 세게 긁으면 고체처럼 느껴지는 것 같기도 한 녹말. 오늘은 이 녹말로 실험을 진행해 보겠습니다.

 

실험 준비물

전분 가루, 물, 넓은 그릇

 

실험 방법

1. 넓은 그릇에 전분 가루와 물을 2:1의 비율로 넣어줍니다.
2. 물은 한 번에 다 넣지 말고 조금씩 저어가며 넣어줍니다.
3. 주먹으로 그릇을 빠르게 내리쳐 봅니다.
4. 천천히 손을 넣어봅니다.

 

실험 원리

주먹으로 빠르게 내려쳤을 때는 액체 속으로 주먹이 들어가지 않습니다. 그러나 천천히 손을 넣어보았을 때는 들어가지죠. 고체이면서 액체인 것 같기도 한 이러한 물질을 비뉴튼성(비중력성) 유체라고 합니다. 녹말은 나선형의 분자 모양으로 이루어져 있습니다. 스프링 모양을 떠올려 볼까요? 스프링 사이사이에 물 분자가 들어가 있다가 강하게 내려치면 박혀있던 물 분자가 밖으로 빠져나와 단단하게 결합하며 고체의 성질을 갖게 됩니다. 시간이 지나면 다시 물 분자가 스며들어 농도가 묽어지며 액체 상태로 변하게 됩니다. 녹말 반죽을 손으로 꼭꼭 눌러서 동그란 모양을 만들어 보세요. 공처럼 뭉쳐지는가 싶더니 이내 액체로 풀어져 버리고 맙니다. 물체에 힘을 가했을 때 탄성변형과 점성을 지닌 성질이 동시에 나타나는 현상을 점탄성이라고 합니다.

일반적인 경우를 생각해 보면 컵에 담긴 우유나 주스를 쏟았을 때 액체가 탄성을 보이지는 않습니다. 그러나 고분자 용액은 점성과 탄성력을 동시에 갖고 있습니다. 액체의 끈끈한 정도에 따라 흘러내리는 속도가 다른 ‘점성’과, 물체에 힘을 가했을 때 원래 모양으로 되돌아가려는 ‘탄성’을 모두 갖고 있어서 힘을 가하면 분자구조가 액체에서 고체로 바뀌었다가 다시 끈적한 액체로 돌아오지요.

더 스릴있는 실험을 진행하려면 전분물이 담긴 그릇을 아래에 두고 날달걀을 높이 들어 떨어뜨려 보세요. 달걀은 과연 깨질까요, 깨지지 않을까요?

 

실험 시 참고하면 좋은 사항

• 감자, 고구마, 옥수수 등 다양한 전분이 있지만 감자전분을 사용하는 것이 실험을 원활히 진행하기에 적합합니다.
• 전분을 먼저 그릇에 넣고 너무 질척해지지 않도록 물의 양을 조절해 주는 것이 좋습니다.
• 전분 가루는 감자, 고구마, 옥수수 등 녹말이 든 채소나 곡식에서 얻은 녹말을 정제해서 만든 가루입니다. 감자처럼 덩이줄기 채소나 고구마와 같은 덩이뿌리 채소, 곡식의 낟알, 열매를 간 후 녹말 비지를 걸러내고 남은 즙을 가만히 두어 가라앉힙니다. 아래 가라앉은 앙금을 말리면 녹말가루가 됩니다.
• 땅에 튕기면 ‘탁’하고 높이 튀어 오르는 탱탱볼. 탱탱볼의 재료인 ‘플러버’라는 물질은 액체와 고체의 성질을 동시에 갖는 대표적인 물질입니다. 동그랗게 말아 강하게 튕기면 탄력 있게 튀어 오르고, 열을 가하면 쉽게 늘어나는 특성이 있어 액체 괴물(슬라임)이 되기도 하죠.
• 녹말을 갠 물이 담긴 수조를 놓고 그 위를 달리면 어떻게 될까요? 가라앉지 않고 그 위를 달릴 수 있을까요? 실제로 비슷한 실험을 진행한 사례가 있습니다. 궁금하면 검색창에서 영상을 찾아보세요.
• 요리할 때 전분 가루를 재료와 함께 부어버리면 전분이 제대로 풀어지지 않아 바닥에 가라앉고 재료와 섞이지 않아 따로 놀게 됩니다, 전분 가루는 반드시 따로 물에 개어 녹인 뒤 사용해야 합니다. 섞고 가만히 놔두면 물이 위로 뜨고 전분 가루는 아래로 가라앉아서 윗물을 따라내고 사용하는 등 필요에 맞게 농도를 조절해서 사용하면 됩니다. 한 곳에 전분물을 다 부으면 그 부분이 재료와 엉켜서 떡처럼 되어버릴 수도 있으므로 냄비의 가장자리를 따라 휘둘러주며 부어주는 것이 좋습니다. 한 번에 많은 양을 붓기보다는 두세 번에 나누어 부어주는 것이 좋습니다.