인덕션 전기레인지가 뜨거워지지 않고 요리되는 이유는 무엇일까?

 최근에 주방의 도구들이 바뀌고 있습니다. 가스 냄새가 없고 청소가 편리한 장점이 있는 인덕션인데요. 처음 인덕션을 사용하면 불편하기도 하지만 불꽃이 없다는 점에서 신기하기만 합니다. 냄비의 물을 100도가 되어 끓고 있지만 냄비를 얹어두 인덕션 상판은 불꽃이나 열기도 없이 차갑기 때문인데요. 

가스레인지나 하이라이트는 상판이 달아오르면서 열기를 내뿜는데 인덕션은 무슨 수로 뜨겁게 달구지 않고 냄비를 끓어오르게 만드는 것일까요? 냄비 밑에 특수한 장치라도 있는 것일까요? 오늘은 인덕션 전기레인지 속에 무슨 과학적 원리가 숨어 있는지 알려드리겠습니다.

난방 방식의 차이

인덕션의 원리를 소개하기 전에 기존의 가스레인지와의 차이점을 알려드리겠습니다. 물건을 어떻게 전달하는지 예를 들어 설명해드릴게요.

• 가스레인지: 불꽃을 이용하여 주변의 공기나 냄비를 달굽니다. 그 열이 냄비에서 물로 전달이 됩니다. 전달을 하는 과정마다 열 손실이 발생하고 주방이 뜨거워집니다.
• 인덕션: 인덕션은 기계 자체가 열을 내지 않습니다. 상판을 무시하고 바로 냄비 바닥에 자기장을 전달하여 에너지를 내는 방식으로 변신시킵니다. 중간 과정이 없어서 열 손실이 적고 물이 빨리 끓게 되는 것입니다.

상판을 통과하는 전자기 유도

그러면 인덕션은 어떻게 냄비 스스로 열을 내게 만들까요? 과학자 패러데이가 발견한 전자기 유도 법칙으로 설명해보겠습니다.

인덕션 유리 상판 밑에는 동그랗게 감겨있는 구리선이 있습니다. 인덕션 전원을 키게 되면 구리선에 아주 빠르게 방향이 바뀌는 교류 전기가 흐릅니다. 전기가 흐르면 주위에 보이지 않는 자석의 힘인 자기장이 형성됩니다. 전기의 방향이 계속 바뀌기 때문에 자기장의 크기와 방향도 셀 수없이 요동치면 변하게 됩니다.

요동치는 거대한 자기장은 유리상판을 자유롭게 통과하고 냄비로 열을 전달하는데 쓰입니다. 그렇기 때문에 인덕션은 전혀 뜨거워지지 않으면서 차가운 상태에서도 물이 끓을 수 있게 되는 것입니다.

와맴돌이 전류

유리 상판을 통과한 자기장은 냄비 바닥과 만나게 됩니다. 금속은 자기장이 변하는 것을 싫어하는 경향이 있습니다. 그래서 변하는 자기장을 밀어내기 위해서 반대하는 힘을 만들어 내게 됩니다.

와전류 생성

자기장을 맞는 냄비 바닥에서는 방어막 역할을 하는 전기가 생성되어 빙글빙글 소용돌이치면 흐르게 됩니다. 이 전기를 물의 소용돌이와 같다고 하여 와맴돌이 전류라고 부릅니다.

냄비 바닥에서 전기가 억지로 돌게 되었으니 이제 열이 생기에 될 차례입니다. 냄비를 구성하는 철이라는 금속은 전기가 흐르는 것을 방해하는 전기 저항을 가지고 있는데요. 이것은 지하철 안에서 많은 사람들이 쉼없이 움직이는 상황과 같습니다. 사람들은 계속해서 부딪히게 되고 충돌이 나면서 열이 나게 됩니다. 물리학에서는 줄열이라는 표현을 씁니다. 냄비에 있는 물은 마찰열로 인해서 뜨겁게 달궈진 상태에서 끓게 됩니다.

인덕션용 냄비만 써야 하는 이유

인덕션을 살 때에는 일반 유리 냄비나 도자기 등을 사용하지 말라는 것을 들으셨을 겁니다. 전자기 유도와 와맴돌이 전류를 알게 된다면 이유도 알게 될거에요.

1. 뚝배기나 유리 그릇이 안되는 이유: 도자기와 유리는 자석에 붙지도 않고 전기도 통하지 않습니다. 완벽한 부도체이므로 자기장을 쏴도 와맴돌이 전류 자체가 만들어지지 않아서 차갑습니다.
2. 알루미늄, 구리 냄비가 안되는 이유: 알루미늄이나 구리는 전기가 너무 잘 통하는 물질입니다. 전기 저항이 너무 없어서 마찰이 없으니 열이 발생하지 않는 아이러니한 상황이 발생합니다.
3. 철, 스테인리스 냄비가 잘되는 이유: 자석에 잘 달라붙어 자기장 흡수를 잘하고 동시에 전기 저항이 적당하여 전류가 흐를 때 열이 잘 나오는 재질입니다. 

불꽃이 없어도 열을 만들어 내는 인덕션 전기레인지의 물리학적 원리를 요약해 드리겠습니다.

1. 인덕션 내부의 코일에 전기가 흐르면 자기장을 만들어 위로 쏘아 보냅니다. 유리는 자기장에 반응하지 않아 뜨거워지지 않습니다.
2. 유리를 통과한 자기장이 철로 된 냄비를 통과할 때 냄비 바닥에서 와전류가 발생합니다.
3. 소용돌이 전류가 냄비의 전기 저항과 부딪혀 마찰열로 인해 냄비가 뜨거운 열을 가지게 됩니다.

우리가 주방에서 요리를 할 때 사용하는 인덕션은 상판과 냄비에서 많은 과학이 꿈틀거리고 있습니다. 뜨거워지지 않으면서 요리를 할 수 있는 인덕션을 사용하신다면 이러한 과학도 다시 한번 떠올려 보시기 바랍니다.