지식의 두루마리

목욕탕에 오래 앉아 있으면 어김없이 손가락이 쭈글쭈글해진다. 어렸을 때는 그냥 물이 피부에 스며들어서 그런 줄 알았는데, 나중에 알고 보니 전혀 다른 이유가 있었다. 피부가 물을 먹는 게 아니라 우리 몸 안의 신경이 일부러 주름을 만드는 거였다. 손가락이 쭈글쭈글해지는 건 물이 스며들어서가 아니다 많은 사람이 손가락 끝이 물을 흡수해서 부풀어 오르면서 주름이 생긴다고 생각한다. 그런데 실제로 피부를 자세히 보면 부풀어 오른 게 아니라 오히려 오그라든 느낌이다. 손가락이 쭈글쭈글해지는 현상은 수분 흡수가 아니라 혈관이 수축하면서 생긴다. 신경이 손상된 손을 가진 사람들은 물에 아무리 오래 담가도 주름이 안 생긴다는 사실이 오래전에 밝혀졌다. 이 점이 결정적인 단서였다. 예전에 수영장에서 친구랑 손을 비교하다가 내 손만 유난히 빨리 주름진 걸 보고 이상하다고 느낀 적이 있다. 자율신경계가 혈관을 수축시키는 과정 물에 손을 담그면 땀구멍으로 약간의 물이 들어간다. 이 신호가 신경을 타고 자율신경계, 특히 교감신경으로 전달된다. 교감신경은 심장 박동이나 땀을 조절하는 시스템이다. 이 신경이 손가락 끝 혈관에 수축 명령을 내린다. 혈관이 좁아지면서 피부 아래 조직의 부피가 줄어들고, 그러자 겉 피부가 안으로 당겨지면서 주름이 잡힌다. 손가락이 쭈글쭈글해지는 건 이 능동적인 반응 때문이다. 포도알이 마르면서 건포도가 되는 것과 비슷한 원리다. 혈류가 줄어드니까 손가락 색이 살짝 창백해지기도 한다. 주름 패턴이 사람마다 일정한 이유 한 연구에서 같은 사람의 손을 하루 간격으로 물에 담갔더니 주름 모양이 거의 똑같이 나타났다. 손가락이 쭈글쭈글해질 때 생기는 골은 혈관 구조에 따라 정해지기 때문이다. 무작위로 생기는 게 아니라 신경과 혈관이 배치된 방향대로 피부가 접힌다. 그래서 매번 비슷한 패턴이 반복된다. 내가 목욕 후에 손을 자세히 들여다보면 항상 같은 위치에 깊은 골이 생기는 걸 확인할 수 있었다. 이게 단순한 부풀어 오름이 아니라는 또 다른 증거다. 진화적으로 젖은...

동굴 안으로 들어갔을 때 천장에서 고드름처럼 뻗어 내린 석회동굴의 종유석을 처음 보고 얼마나 신기했는지 모른다. 저게 어떻게 천장에 매달려 자라는지, 바닥에서 올라오는 석순과는 어떤 관계가 있는지 궁금해서 며칠을 찾아봤다. 알고 보니 물과 돌이 만나서 일어나는 화학 반응이 그 비밀이었다. 석회동굴의 종유석이 천장에서 자라는 이유 빗물이 땅속으로 스며들 때 공기와 흙 속의 이산화탄소를 흡수한다. 그러면 약한 산인 탄산이 만들어진다. 이 탄산이 석회암의 주성분인 탄산칼슘을 녹이면서 물에 잘 녹는 탄산수소칼슘 용액이 된다. 이 용액이 동굴 천장 틈새로 스며들다가 물방울로 맺히면 이산화탄소가 공기 중으로 빠져나간다. 그때 다시 탄산칼슘이 고체 결정으로 남으면서 조금씩 쌓인다. 석회동굴의 종유석이 천장에서 아래로 자라는 이유가 바로 이 과정이다. 물방울 하나하나가 얇은 고리를 남기고, 그 고리가 쌓여서 길게 늘어나는 거다. 탄산칼슘이 물에 녹았다가 다시 쌓이는 화학 반응 석회암은 원래 물에 잘 안 녹는다. 그런데 이산화탄소가 섞인 물과 만나면 이야기가 달라진다. 탄산칼슘과 물, 이산화탄소가 반응해서 탄산수소칼슘이 되고, 이 물질은 물에 잘 녹는다. 동굴 안으로 들어온 용액에서 이산화탄소가 날아가면 반응이 거꾸로 일어나면서 탄산칼슘이 다시 고체 알갱이로 떨어진다. 석회동굴의 종유석을 만드는 핵심이 이 용해와 침전 과정이다. 화학적 풍화 작용이 동굴을 파고, 같은 성분이 다시 쌓이면서 새로운 모양을 만드는 셈이다. 직접 동굴을 돌아다닐 때 천장에서 떨어지는 물방울을 보면 그 반응이 지금도 진행 중이라는 느낌이 들었다. 바닥에서 올라오는 석순이 생기는 과정 천장에서 떨어진 물방울이 바닥에 닿으면 아직 남아 있던 탄산칼슘 성분이 그 자리에서 쌓인다. 물방울이 계속 같은 자리에 떨어지면서 위로 솟아오르는 기둥이 바로 석순이다. 석회동굴의 종유석 바로 아래에 석순이 있는 경우가 많은 이유가 이것이다. 떨어지는 물방울의 위치와 양이 쌓이는 모양을 결정한다. 물방울이 천천히 떨어질수...

 반죽을 만들어 놓고 기다리다가 뚜껑을 열어보면 부풀어 오른 모습을 볼 때마다 이스트의 과학이 신기해서 한참을 들여다보곤 한다. 작은 미생물이 어떻게 밀가루 덩어리를 부풀게 만드는지, 그 과정에서 무슨 일이 일어나는지 알고 나니 빵 만드는 재미가 훨씬 커졌다. 처음엔 그냥 시간이 지나면 커지는 줄 알았는데, 알고 보니 화학 반응이 숨어 있었다. 이스트의 과학이 반죽 안에서 시작되는 순간 이스트는 살아 있는 효모균이다. 반죽에 넣으면 밀가루 속 전분이 분해되면서 생긴 당분을 먹이로 삼는다. 산소가 부족한 상태에서 당을 분해하는 과정을 알코올 발효라고 부른다. 이 과정에서 이산화탄소 가스와 알코올이 나온다. 이스트의 과학에서 제일 중요한 부분이 바로 이 가스 생성이다. 예전에 이스트를 깜빡하고 빼먹은 적이 있는데, 반죽이 전혀 안 부풀어서 돌처럼 단단한 빵이 나왔다. 그때부터 이 작은 생명체가 얼마나 중요한지 실감했다. 알코올 발효로 이산화탄소가 만들어지는 과정 효모가 당을 먹으면 포도당 한 분자가 에탄올 두 분자와 이산화탄소 두 분자로 바뀐다. 이산화탄소는 기체라서 반죽 안에서 작은 기포를 만든다. 온도가 25도에서 28도 사이일 때 효모 활동이 가장 활발하다. 너무 추우면 움직임이 느려지고, 너무 뜨거우면 죽어 버린다. 이스트의 과학을 이해하면 발효 시간을 조절하기가 수월해진다. 반죽을 따뜻한 곳에 두면 빠르게 부풀고, 냉장고에 넣으면 천천히 진행되면서 맛이 더 깊어진다. 내가 만든 빵에서 가끔 술 냄새가 살짝 났던 것도 이 알코올 때문이었다. 굽는 과정에서 대부분 날아가지만 향의 일부로 남는다. 글루텐 네트워크가 가스를 가두는 역할 밀가루에 물을 넣고 반죽하면 글리아딘과 글루테닌이라는 단백질이 서로 얽혀서 그물 구조를 만든다. 이게 바로 글루텐 네트워크다. 반죽을 치대면 이 그물이 더 튼튼하고 탄력 있게 늘어난다. 이스트가 만든 이산화탄소 기포가 이 그물 안에 갇히면서 반죽이 부풀어 오른다. 글루텐이 약하면 가스가 빠져나가서 빵이 납작해진다. 강력분을...

 오랜만에 비가 내리기 시작하자마자 창문을 열었더니 비 오는 날 특유의 흙냄새가 확 밀려들어왔다. 그 순간 왜 하필 비가 오면 이런 냄새가 나는지, 그냥 물 냄새가 아닌 깊은 흙내음이 어디서 오는지 궁금증이 참을 수 없이 커졌다. 괜히 심호흡을 더 크게 하면서 그 냄새의 정체를 파헤쳐보고 싶어졌다. 비 오는 날 특유의 흙냄새가 유독 강하게 느껴지는 순간 가뭄이 길었을수록 첫 빗방울이 떨어질 때 냄새가 더 진하게 퍼진다. 비 오는 날 특유의 흙냄새는 마른 땅 위에 쌓여 있던 물질들이 한꺼번에 공기 중으로 튀어나오면서 생긴다. 빗방울이 지면에 부딪히면 작은 기포가 만들어지고, 그 기포가 터지면서 미세한 물방울인 에어로졸이 공중으로 날아오른다. 이 에어로졸 속에 냄새 분자들이 실려 우리 코까지 도착한다. 예전에 오랫동안 비가 안 온 뒤 소나기가 쏟아졌을 때 그 냄새가 얼마나 진했는지 아직도 생생하다. 그때는 그냥 시원하다고만 느꼈는데, 알고 보니 과학적인 과정이 숨어 있었다. 페트리코라는 이름의 비밀과 식물 기름의 역할 이 냄새에는 페트리코라는 이름이 붙어 있다. 그리스어로 돌을 뜻하는 말과 신들의 피를 뜻하는 말을 합쳐 만든 표현이다. 건조한 기간 동안 식물들이 씨앗 발아를 막기 위해 내뿜는 기름 성분이 흙과 돌 틈에 스며든다. 비가 내리면 그 기름이 빗물과 섞이면서 공기 중으로 퍼져 나간다. 비 오는 날 특유의 흙냄새 중 풋풋하고 풀 같은 부분은 바로 이 식물성 기름에서 나온다. 가뭄이 길수록 기름이 더 많이 쌓여 있다가 한꺼번에 방출되니까 냄새가 강해지는 거다. 비가 오기 직전에 이미 살짝 느껴질 때도 있는데, 그때는 습도가 올라가면서 분자들이 더 잘 퍼지기 때문이다. 지오스민이라는 분자가 만드는 진짜 흙내음 흙냄새의 핵심은 지오스민이라는 화합물이다. 토양 속에 사는 방선균, 특히 스트렙토미세스라는 박테리아가 죽은 식물체를 분해하면서 만들어낸다. 이 박테리아가 포자를 만들거나 죽을 때 지오스민이 흙 속에 쌓인다. 비 오는 날 특유의 흙냄새가 곰팡이 같으...

 밤에 커피를 마시면 잠이 안 와서 디카페인 커피를 찾기 시작했을 때, 도대체 카페인을 어떻게 빼내는지 궁금증이 폭발했다. 그냥 물에 담그면 맛까지 다 빠져나갈 것 같은데, 어떻게 향은 남기고 카페인만 골라내는지 도무지 이해가 안 됐다. 그래서 직접 찾아보니 생각보다 과학적인 과정이 숨어 있었다. 디카페인 커피를 만들 때 가장 먼저 생기는 고민 카페인을 빼려면 생두를 뜨거운 물에 담가야 하는데, 그러면 맛과 향을 담당하는 성분까지 함께 녹아 나온다. 디카페인 커피를 제대로 만들려면 이 문제를 해결해야 한다. 그냥 물로만 씻어내면 밋밋한 원두가 되어 버리고, 화학 용매를 쓰면 잔류물 걱정이 생긴다. 예전에 싼 디카페인을 마셨을 때 이상한 뒷맛이 남아서 한동안 손이 안 갔던 기억이 있다. 그래서 지금은 어떤 방식으로 만들었는지 꼭 확인하게 됐다. 물만으로 카페인을 골라내는 스위스 워터 방식 스위스 워터 프로세스는 화학 용매 없이 물과 활성탄만 쓴다. 먼저 생두를 뜨거운 물에 담가 카페인과 향미 성분을 모두 뽑아낸다. 그 물을 활성탄 필터에 통과시키면 카페인만 걸러지고, 향미 성분이 가득한 추출액이 남는다. 이 추출액에 새로운 생두를 넣으면 이미 향미 성분은 포화 상태라서 카페인만 빠져나온다. 디카페인 커피를 만들 때 이 방식을 쓰면 카페인이 99.9퍼센트까지 제거되면서 원래 맛이 꽤 잘 살아난다. 직접 이 방식으로 만든 원두를 내려 마셨을 때 일반 커피와 크게 다르지 않아서 깜짝 놀랐다. 초임계 이산화탄소로 선택적으로 뽑아내는 방법 이산화탄소를 31도 이상, 높은 압력으로 올리면 액체도 기체도 아닌 초임계 상태가 된다. 이 상태의 이산화탄소는 카페인만 잘 녹이고 다른 성분은 거의 건드리지 않는다. 생두를 살짝 불린 뒤 밀폐된 통에 넣고 초임계 이산화탄소를 주입하면 카페인이 녹아 나온다. 압력을 낮추면 이산화탄소는 기체로 날아가고 카페인만 남는다. 디카페인 커피를 만드는 과정에서 이 방식은 잔류물이 없고 향을 잘 지키기로 유명하다. 실험실 같은 느낌이 들지만...