군고구마는 왜 삶은 것보다 더 달까? 단맛의 비밀

찬 바람이 불기 시작하면 길거리에서 구수한 군고구마 냄새가 코를 찌릅니다. 한 입 베어 물면 설탕을 넣은 것도 아닌데 달콤하고 촉촉해요. 그런데 같은 고구마인데도 어떤 날은 푸석하고 싱거운 맛이 나고, 어떤 날은 꿀처럼 달기도 하죠. 고구마의 단맛은 대체 어디서 나오는 걸까요? 한 줄 정답: 고구마 속 효소가 익는 동안 전분(밥이나 감자에 많은 곡물 가루 성분)을 엿당(엿에서 느껴지는 단맛 성분)으로 바꾸기 때문이에요. 이 효소가 일할 시간을 충분히 주면 더 달아집니다. 고구마는 원래 달콤하지 않다? 캐낸 직후의 생고구마는 맛이 밋밋합니다. 고구마의 주성분은 단맛이 거의 없는 전분이거든요. 전분은 포도당이 길게 줄줄이 이어진 큰 덩어리인데, 혀는 이것을 단맛으로 느끼지 못합니다. 이 긴 사슬이 잘게 잘려야 비로소 단맛이 나요. 비유하자면 전분은 긴 기차 예요. 기차 전체로는 달지 않지만, 칸을 두 개씩 끊어 내면 단맛 나는 작은 조각이 됩니다. 이 기차를 끊어 주는 일꾼이 바로 고구마 속의 아밀라아제(전분을 잘게 자르는 효소) 예요. 효소는 몸 안에서 화학 반응을 도와주는 단백질 일꾼입니다. 그중 베타아밀라아제는 전분 사슬을 두 칸씩 끊어서 엿당을 만들어 내는 것으로 알려져 있어요. 열을 가하면 왜 달아질까? 생전분은 단단하게 뭉쳐 있어서 효소가 잘 달라붙지 못합니다. 그런데 열을 받으면 전분이 물을 머금고 부풀며 풀어지는데, 이를 호화(전분이 물과 열을 만나 말랑하게 풀어지는 현상) 라고 해요. 풀어진 전분은 효소가 훨씬 쉽게 일할 수 있는 상태가 됩니다. 하지만 고구마가 너무 뜨거워지면 효소도 힘을 잃습니다. 효소는 단백질이라서 일정 온도를 넘으면 구조가 망가져 일을 못 하게 돼요. 결국 효소가 열심히 일할 수 있는 적당히 따뜻한 온도 (대략 60℃ 안팎의 구간으로 소개되는 경우가 많고, 품종과 조건에 따라 달라요)에 고구마가 얼마나 오래 머무르느냐가 단맛을 좌우합니다. 천천히 익힐수록 달콤해지는 이유 급하게 센 불로 익...

리튬 배터리는 왜 폭발할까 | 배터리 이야기 1화

리튬 배터리는 왜 폭발할까 | 배터리 이야기 1화

리튬 배터리는 왜 폭발할까

보이지 않는 곳에서 시작되는 작은 반응

어느 날 뉴스에서 이런 장면을 본 적이 있을 것이다.

주차장에 세워진 전기차에서 갑자기 연기가 올라온다. 몇 초 뒤 불꽃이 터져 나온다.

뉴스 앵커는 이렇게 말한다.

“배터리 열폭주로 추정됩니다.”

하지만 여기서 대부분의 사람들은 같은 질문을 한다.

배터리는 도대체 왜 폭발하는 걸까?

배터리 안에서는 무슨 일이 일어날까

리튬 이온 배터리는 기본적으로 세 가지 구조로 이루어져 있다.

  • 양극 (Cathode)
  • 음극 (Anode)
  • 전해질 (Electrolyte)

충전과 방전이 이루어질 때 리튬 이온이 양극과 음극 사이를 이동한다.

이 이온 이동이 바로 우리가 사용하는 전기의 근원이다.

핵심 원리

배터리는 리튬 이온이 이동하면서
전자를 외부 회로로 보내고 그 전자가 전기를 만든다.

문제는 전해질이다

리튬 배터리 내부에는 이온이 이동할 수 있도록 액체 전해질이 들어 있다.

이 전해질은 대부분 유기 용매로 만들어져 있는데 사실 한 가지 문제가 있다.

가연성 물질이라는 점이다.

즉 쉽게 말해 불이 붙을 수 있는 액체다.

열폭주라는 현상

배터리가 손상되거나 내부 온도가 상승하면 작은 화학 반응이 시작된다.

이 반응은 열을 만들어 낸다.

문제는 그 열이 다시 또 다른 반응을 일으킨다는 점이다.

이 과정이 반복되면 온도는 급격하게 상승한다.

이 현상을 과학에서는 이렇게 부른다.

열폭주 (Thermal Runaway)

열폭주란

열이 발생하고
그 열이 다시 반응을 가속시키며
결국 통제할 수 없는 온도 상승으로 이어지는 현상이다.

그래서 폭발이 일어난다

온도가 계속 올라가면 배터리 내부의 전해질이 기화하기 시작한다.

기체는 부피가 커지기 때문에 배터리 내부 압력이 급격히 상승한다.

그리고 어느 순간 그 압력은 배터리 외부를 뚫고 나온다.

이때 전해질이 공기와 만나면 화염이 발생한다.

우리가 뉴스에서 보는 전기차 화재의 많은 사례가 바로 이런 과정에서 시작된다.

그래서 등장한 새로운 기술

이 문제를 해결하기 위해 과학자들은 오래전부터 한 가지 질문을 던졌다.

“불이 붙지 않는 배터리를 만들 수는 없을까?”

그리고 그 질문에서 등장한 기술이 바로 전고체 배터리다.

다음 이야기에서는 왜 전고체 배터리가 등장했고 왜 아직도 상용화가 쉽지 않은지 살펴보려 한다.

© 소소하지만 과학이야

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