열이 없어도 뜨겁게 해주는 전자레인지의 원리와 역사에 대하여

1. 마이크로파란?

2. 전자레인지의 발견 역사

 

3. 전자레인지의 원리

 

● 마이크로파란

 

오븐은 오븐 안의 공기를 뜨겁게 해 대류열로 내부의 음식물을 익힌다.

전자레인지는 음식물을 데우는 데 마이크로파(micro wave)를 이용한다.

전자레인지는 영어로 microwave oven이라고 한다.

마이크로파 주파수(진동수)는 300M㎐~300G㎐, 파장으로 보면 1㎜~1m인 전자기파의 한 영역을 뜻한다.

전자기파의 영역은 진동수에 따라 임의로 구분된다. 

진동수는 1초 동안 파동이 진동하는 횟수로, 단위는 ㎐로 나타낸다.

1㎐는 1초에 파동이 1번 진동한다는 뜻이다.

파장이 짧을수록 진동수가 많고, 파장이 긴 전자기파는 진동수가 적다.

 

● 전자레인지의 발견 역사

 

1945년 군사용 레이더를 점검하던 미국의 한 연구원이 주머니 속의 과자가 녹는 것을 관찰한 것에서 전자레인지에 대한 아이디어를 얻어 탄생했다.

최초의 전자레인지는 높이 1.8m, 무게 380kg의 거대한 몸집에 가격도 5천 달러로 한화 약 600만원이었다.

이후 개량을 거듭해 현재 가정에서 흔히 볼 수 있는 크기의 전자레인지가 보급됐다.

 

 

● 전자레인지의 원리

 

전자레인지에는 2.45㎓의 진동수를 가진 전자기파가 사용된다.

이 마이크로파는 통신용으로 쓰이지 않는 범위의 주파수로, 저렴하고 전 세계적으로 사용한다.

이런 마이크로파에의한 음식물의 가열원리를 유전가열(dielectric heating) 방식이라 한다.

유리나 종이, 플라스틱과 같은 물질은 이 마이크로파에 의해 영향을 받지 않고 통과시키지만, 음식물 속 대부분을 차지하는 물 분자나 지방, 당과 같은 분자에는 흡수되어 음식물을 데우는 작용을 한다.

물 분자(H₂O)는 수소와 산소 원자로 이루어져 있는데, 수소원자 쪽이 양전하를 띠고 산소원자 쪽이 음전하를 띠는 극성분자이다.

마이크로파를 쏘면 음식물 속에 들어 있는 극성분자는 양과 음의 방향을 바꾸며 매우 빠르게 회전해 전자기장을 따라 정렬한다.

분자들은 회전하면서 서로 밀고 당기거나 충돌하는데, 이러한 운동에너지가 음식물의 온도를 높이는 것이다.

전자레인지에서 만들어지는 전자기파의 진동수는 물 분자의 고유 진동수에 가까워 물 분자가 매우 강하게 진동한다.

 

마이크로파를 만들어내는 '마그네트론'은 높은 주파수의 진동을 만들어내는 장치이다.

기본적으로 음극, 필라멘트로 된 양극, 안테나 그리고 자석으로 구성된다.

가정 내 교류 전압인 220V를 4000V 이상의 고전암으로 바꾸어 마그네트론에 전류를 흘리면, 마그네트론에서 2.4㎓의 높은 주파수로 진동하는 마이크로파가 만들어진다.

이 마이크로파가 웨이브가이드를 따라 전자레인지 용기 내부에 쏘이면 금속 벽에 반사되어 식품에 흡수되어 가열시키는 원리이다.

 

 

 

※전자레인지에 금속 용기를 넣으면 안 되는 이유

마이크로파가 금속을 통과하지 못하므로 금속용기를 사용하면 음식물을 데울 수가 없다.