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다양한 마이크로월드 - 우유팩 외 목록

조회 : 11481 | 2009-04-20

다양한 마이크로월드 - 우유팩 외
우리 주위에는 무관심하게 지나치는 많은 과학적인 사실들이 있습니다. 왜 우유는 주로 종이팩 용기를 사용할까요? 과자의 포장지의 안쪽이 은백색인 이유는? 봉지라면과 컵라면의 차이점은? 세상에 공짜가 없듯이 이유가 없는 것은 없습니다. 이제 그 궁금증들을 하나씩 살펴볼까요?



1) 우유는 왜 금속 캔 포장이 없을까?
우유에는 많은 영양소와 몸에 유익한 균들이 공존하고 있어요. 그런데 이 균들은 활동에 적당한 온도(20~30 ℃)가 되면 엄청나게 번식하게 됩니다. 따라서 가능하면 외부의 열을 차단할 수 있는 열전도율이 낮은 종이팩을 사용하지요. 금속 캔은 열전도율이 매우 높고 우유의 각종 미네랄이 금속 캔과 반응할 수도 있어요. 또한 종이팩의 폐기물 처리비용이 훨씬 더 저렴합니다. 그렇지만 ‘톡 쏘는’ 시원한 맛을 내야하는 탄산음료는 높은 압력으로 이산화탄소를 녹여야 하기 때문에 금속 캔을 사용합니다.



그림. 카톤팩과 테트라팩
카톤팩과 테트라팩


우유팩은 우유의 살균 및 보존 기간에 따라 집과 같은 카톤팩과 사각형의 테트라팩을 사용합니다. 어떤 차이가 있을까요? 일반적으로 130 ℃에서 2~3초 동안 살균한 우유에는 간혹 포자를 형성하는 내열성 세균이 살아남을 수 있고, 3겹으로 된 카톤팩은 공기와 빛이 통과하기 때문에 세균이 번식할 수 있지요. 따라서 카톤팩의 유통기한은 4~5일로 짧고, 반드시냉장보관을 해야 합니다. 그러나 제조원가는 상대적으로 저렴합니다.



그림. 카톤팩과 테트라팩의 단면(200배)
카톤팩과 테트라팩의 단면


반면에 140 ℃에서 2~3초동안 멸균한 우유를 포장한 7겹의 테트라팩은 알루미늄 층에 의해 공기나 빛을 차단합니다. 또한 포장할 때에도 과산화수소 등으로 내부를 살균하기 때문에 상온에서 6개월 정도 보관이 가능하지요. 그러나 제조원가가 약간 더 비쌉니다. 사진에서 둘의 차이가 명확하지는 않지만 테트라팩에는 공기나 빛을 차단하기 위한 알루미늄 층이 있습니다.
그렇다면 왜 두유는 카톤팩을 사용하지 않나요?
두유는 생콩에 있는 여러 효소를 불활성화 시키기 위해서 완전히 멸균하며 빨리 소비되지 않기 때문에 오랫동안 보관해야 합니다. 따라서 산소나 햇빛에 의해 쉽게 산화되지 않도록 테트라팩을 사용하는 것입니다.



2) 포장지의 은백색의 비밀은? - 과자봉지
스낵류의 얇은 포장지들은 실제로는 내부의 투명 비닐에 알루미늄과 그 위에 다시 비닐이 세 겹 이상으로 겹쳐져 있습니다. 그렇다면 왜 알루미늄을 코팅하나요?
테트라팩처럼 알루미늄은 빛을 차단하고, 산소의 출입과 포장지 내부의 질소가 빠져 나가는 것을 방지합니다. 알루미늄 코팅이 없는 일반 비닐은 미세한 구멍들이 있기 때문에 산소가 비닐 막을 뚫고 스며들지요. 예를 들어 풍선을 아무리 단단히 묶어도 시간이 지나면 바람이 빠지지요? 풍선에도 미세한 구멍이 있기 때문입니다.



그림. 포장지의 구조(500배)
포장지의 구조


알루미늄 위에 다시 비닐로 코팅을 하는 것은 봉지 입구를 쉽게 압착하여 밀봉하기 위한 것입니다. 비닐은 압착에 의해 강하게 밀봉되지만 알루미늄끼리는 잘 붙지 않기 때문입니다. 아래는 비닐층을 벗겨낼 때 알루미늄의 일부가 제거된 모양입니다.



그림. 비닐층을 벗겨낸 후 남아있는 알루미늄과 외부 비닐층(500배)
알루미늄과 외부 비닐층


이처럼 단순한 포장지에도 박막필름 기술, 정밀인쇄와 코팅 기술, 성질이 다른 재료를 합치는 기술, 금속 도금과 증착 기술과 같은 고도의 기술이 사용되고 있습니다.



그림. 신라면 포장지
신라면 포장지

3) 라미네이트 튜브
치약, 식품, 의약품 등에 사용하는 라미네이트 튜브는 어떤가요? 이것은 향기나 내용물을 잘 보존하기 위하여 여섯 개의 층을 겹쳐서 만들고 있습니다. 치약 튜브의 단면을 보면 여섯 개의 층은 확실하지 않지만 가운데 있는 알루미늄 층은 확실하게 보이지요?



그림. 치약 튜브의 구조
치약 튜브의 구조


치약 튜브의 구조2

4) 봉지라면 대 컵라면
라면을 기름에 튀기면 라면 속의 수분은 빠져 나가고 면발에는 많은 미세한 구멍이 생기지요. 따라서 라면을 끓는 물에 약 2 분 정도 삶으면 쫄깃쫄깃한 라면을 만들 수 있습니다. 그런데 컵라면은 봉지라면보다 훨씬 더 빨리 익지요? 컵라면의 면발은 봉지 라면보다 가늘며 면발에 구멍이 더 많습니다. 또한 면발에도 빨리 익는 전분의 양이 더 많기 때문에 봉지라면보다 훨씬 더 빨리 익는 것이에요.



그림. 봉지 라면 면발의 단면(200배)
봉지 라면 면발의 단면

그림. 컵라면 면발의 단면(200배)
컵라면 면발의 단면

5) 오팔(단백석) - 색소가 없는 색
CD, 나방의 날개, 진주, 전복껍데기, 홀로그램 등에는 격자무늬가 있어서 빛을 회절시켜 아름다운 무지개 색을 나타내지요. 오팔이라는 보석도 바라보는 각도에 따라 다양한 색의 변화를 볼 수 있으며, 이것을 유색 효과라고 합니다. 그렇다면 오팔에도 격자무늬가 있나요?



그림. 오팔의 미세구조(500배)
오팔의 미세구조


오팔도 역시 작은 구형 물질이 규칙적으로 배열된 격자무늬를 형성하기 때문에 다양한 색을 나타냅니다. 이때 입자가 작으면 청색 계열을, 크면 적색 계열을 나타내지요. 이러한 규칙적 배열들은 부분적으로 형성되기 때문에 색깔이 다양하게 나타납니다.
오팔은 어떻게 만들어질까요?
오팔은 규소(silica)가 녹아있는 지하수가 모래와 사진 층을 통과할 때, 규소 입자들이 틈새에 쌓인 다음 물이 증발하면서 규소와 모래가 함께 굳어져서 형성됩니다. 화학식은 SiO2·nH2O로서 3∼10%의 수분이 포함되어 있어요. 따라서 단백석의 수분들이 증발되면 균열이 생기기 때문에 습한 곳에 보관하며 주기적으로 수 시간동안 물에 담가두어야 합니다.



그림. 단백석 목걸이
단백석 목걸이

6) 매니큐어?
매니큐어는 라틴어로 manus(hand) + cure(care)로서 원래는 손톱을 포함하여 손을 돌보는 모든 것을 의미합니다. 발톱을 가꾸는 것은 페디큐어(pedicure)이지요.
매니큐어는 기원전 3000년경에 이집트에서 관목에서 추출한 해나(henna)라는 염료를 신분을 상징하거나 주술적 의미를 나타내기 위해 손톱에 칠한 것이 시초입니다. 해나는 립스틱에도 사용되며, 중국에서도 밀랍, 계란의 흰자위, 아교, 아라비아고무를 섞어서 사용했다는 기록이 있습니다.
매니큐어는 니트로셀룰로오스가 주원료인 에나멜에 다양한 안료를 섞어서 만듭니다. 니트로셀룰로오스는 손톱의 수분 증발을 막고, 산소를 잘 흡수하기 때문에 손톱에 적합한 재료라고 합니다. 그런데 니트로셀룰로오스가 니트로글리세린과 함께 다이너마이트의 주원료라는 것을 알고 있나요?



그림. 펄 매니큐어(500배)
펄 매니큐어

그림. 반짝이 매니큐어(200배)
반짝이 매니큐어


오늘날에는 주로 손톱 가꾸거나 광택 혹은 멋을 내기 위해 바르는 화장품을 매니큐어라고 하지요. 위는 펄 매니큐어(glitter polish) 사진입니다. 펄이 아름답지요?



그림. 갈치 비늘(200배)과 지폐의 진주잉크(500배)
갈치 비늘과 지폐의 진주잉크


그런데 화장품 제조 기술이 떨어지던 예전에는 갈치의 비늘을 말려서 펄로 사용했다고 합니다. 그러나 지금은 펄의 제조 기술이 발달하였기 때문에 다양한 펄이 사용되고 있습니다. 그 중 하나는 진주 잉크에 사용하는 것과 비슷한 안료를 사용하고 있습니다.



이것은 무엇일까요?
2월 그리고 입춘이 지나면 날씨가 풀리고 봄바람이 불기 시작하며 새싹이 난다는 우수가 돌아옵니다. 그리고 따뜻한 봄이 오면 깊은 겨울잠을 자던 개구리가 기지개를 켜지요. 그렇다면 봄이 오는 것을 어떻게 알 수 있나요?
봄이 오면 겨우내 얼어붙었던 강물이 녹아 흐르기 시작하고, 여기저기서 파릇파릇한 새싹이 솟아오릅니다. 또한 산과 들, 그리고 집 앞에도 다양한 꽃들이 피어나지요. 여러분들은 꽃이 피는 것을 보면 어떤 것을 느끼나요? 아름다움? 향기?
이처럼 마치 죽은 것처럼 가지만 앙상하던 마른 나무에서 새싹이 돋아나고, 꽃이 피어난다는 것은 만물이 소생하는 계절인 봄이 돌아왔다는 봄의 전령사입니다. 새로운 생명의 위대한 시작인 것이지요.



그렇다면 이것(50배)은 무엇일까요?
무엇일까요?


이것은 진달래와 함께 봄을 알리는 대표적인 꽃의 꽃가루입니다. 그래서 기상청에서는 진달래와 함께 이 꽃의 개화시기를 예상해서 봄이 되는 시기를 예상하기도 하지요. 우리나라는 대략 3월 말경에 제주도에서부터 개화하여 약 2주일 후면 강원도 지역까지 활짝 핀답니다.





 

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