전자레인지의 원리와 주의사항

1. 전자레인지의 어원

전자레인지의 어원은 영어 단어 "microwave oven"에서 유래되었으며, 마이크로파라는 뜻입니다. 이는 전자레인지가 음식을 데우는 데 사용하는 전자기파의 한 종류를 가리키는 말입니다. 마이크로파는 길이가 매우 짧은 전자기파로, "마이크로(micro)"는 그리스어로 "작은"을 의미하는 접두사이며, "오븐(oven)"은 음식을 굽거나 데우는 기기를 지칭합니다.

"microwave oven"은 "마이크로파를 사용해서 음식을 데우는 오븐"이라는 의미를 가지고 있으며, 이를 한국어로 "전자레인지"라고 부르게 되었습니다.

전자레인지

2. 전자레인지의 역사

1940년 영국의 버밍햄대학의 "존 란달 경"과 "해리 부트" 박사가 극초단파(microwave) 에너지를 발생시키는 마크네트론(Magnetron)을 발명했습니다. 이 마그네트론은 원래 제2차 세계대전에 활약하였던 레이다의 개발에 중요한 역할을 했습니다. 그 이후에 전자레인지의 발명은 미국의 방위산업체인 레이시온(Raytheon)에서 레이다 기술 연구 중에 발생한 우연한 사건에서 발명이 되었습니다. 1940년대 초, "페리 스페선(Percy LeBaron Spencer)"라는 엔지니어가 자신의 연구 중 마이크로파의 에너지가 초콜릿 바를 녹일 수 있다는 것을 발견한 것이 그 시작이었습니다. 이 사건을 계기로 스펜서는 마이크로파가 음식을 빠르게 데우는 데 사용될 수 있다는 아이디어에 매료되었고, 이론을 실제로 증명하기 위해 여러 유형의 실험을 했습니다.

이러한 실험을 토대로, 스펜서는 마크네트론을 이용해 마이크로파를 발생시켜 음식을 데우는 장비, 즉 "레이다레인지(Radarange)"라고 불리는 전자레인지의 시제품을 1945년에 만들었습니다. 그러나 이 초기 모델은 크기가 매우 컸고, 소비 전력이 높으며, 높은 가격으로 인해 일반 가정에서 사용하기에는 부적절했습니다. 이에 따라서 초기 전자레인지는 주로 상업적인 목적으로만 활용되었습니다. 특히 레스토랑이나 호텔 같은 대규모 상업 시설에서부터 그 가치를 인정받기 시작했습니다. 1960년대에 들어서면서 기술의 발달과 생산 비용의 절감으로 인해 전자레인지는 점차 가정용 제품으로도 보급되을 시작했습니다. 1967년에는 "아마나(Amana)회사"가 "레이다레인지"라는 이름으로 첫 번째 카운터탑 전자레인지 모델을 시장에 선보였습니다. 이 제품의 출시되는 전자레인지가 가정용 주방 가전제품으로 자리매김하는 중요한 전환점이 되었습니다.

3. 전자레인지의 원리

전자레인지는 마이크로파를 이용하여 음식을 데우는 가전제품입니다. 기본적인 원리는 마이크로파가 음식에 포함된 물 분자를 진동시켜 열을 생성시킵니다. 다시 자세히 말씀드리면, 극히 파장이 짧은 전파는 식품의 내부에 침투하고 물 분자 회전에 의해 열이 발생하므로 단시간에 깊은 부분에까지 고르게 가열할 수 있습니다. 전파에 의한 음식물의 가열 원리를 유전가열(dielectric heating) 방식입니다. 물 분자는 수소와 산소 원자로 이루어져 있으며, 수소 원자 쪽이 양전하를 띠고 있고 산소 원자 쪽이 음전하를 띠고 있는 극성 분자입니다. 음식물에는 마이크로파를 쏘이면, 이와 같은 극성 분자는 전자기파의 전기장이 양과 음으로 진동할 때 분자가 양과 음의 방향을 바꾸며 매우 빠르게 회전하여 전자기장을 따라 정렬합니다.

분자의 회전에 의해 분자들이 서로 밀고 당기거나 충돌하는데 이러한 운동에너지가 음식물의 온도를 높이게 됩니다.

1) 마그네트론

전자레인지의 핵심 부품으로, 전기 에너지를 마이크로파 전자기파로 변환합니다. 마크레트론에서 발생된 전자들은 자기장에서 가속되며 마이크로파를 생성시킵니다.

2) 마이크로파

전자레인지에서 생성되는 마이크로파는 대략 2.45기가헤르츠(GHz)의 주파수를 가지며, 이는 물, 지방, 설탕과 같은 음식 재료에 포함된 분자들을 진동시킬 수 있는 에너지양 가지고 있습니다.

3) 진동과 열 생성

마이크로파는 특히 물 분자에 잘 흡수되며, 이 흡수된 에너지로 인해 물 분자가 빠르게 진동합니다. 이 진동은 분자 간의 마찰을 일으키고, 이 마찰로 인해 발생하는 열이 음식을 데우게 됩니다.

4) 음식의 균일한 가열

전자레인지 내부에는 회전하는 접시가 있어 음식이 마이크로파에 균일하게 노출되도록 도와줍니다. 이를 통해 음식을 더 고르게 데울 수 있습니다.

5) 파동 가이드 및 반사

마그네트론에서 발생한 마이크로파는 파동 가이드를 통해 전자레인지의 조리 공간으로 전달됩니다. 조리 공간 내부의 금속 벽면은 마이크로파를 반사시켜서 음식의 여러 방향에 마이크로파가 도달하도록 합니다.

6) 열전도

마이크로파에 의해 가열된 음식의 외부 부분에서 시작된 열은 열전도를 통해 내부로 전달됩니다. 이 과정으로 인해 음식이 전제적으로 데워지게 됩니다.

 

4. 전자레인지 사용시 주의 사항

1) 금속 용기나 호일(foil) 사용 금지

전자레인지 안에서 금속은 마이크로파를 반사하여 스파크(불꽃)를 일으키고, 내부의 전자기학적인 필드를 방해할 수 있습니다. 이는 화재나 기기 손상의 원인이 될 수 있으므로 금속 용기나 호일(foil) 사용은 피해야 합니다.

2) 폭발 위험이 있는 용기 사용 금지

밀폐된 용기는 내부의 압력이 증가하여 폭발할 위험이 있습니다. 음식을 데울 때는 용기를 덮되, 공기가 나갈 수 있는 구멍을 만들어 주어야 합니다.

3) 전용 용기 사용

전자레인지에 사용하기에 적합한 용기를 사용해야 합니다. 플라스틱 용기 중에는 고온에서 유해한 화학물질을 방출할 수 있는 것들이 있으므로, 전자레인지 안전 표시가 있는 용기를 사용하는 것이 좋습니다.

4) 음식을 균일하게 데우기

음식이 고르게 데워지도록 중간에 한 번 정도 저어주거나 위치를 바꿔주는 것이 좋습니다. 특히, 높은 전력으로 조리할 때는 더욱 주의해야 합니다.

5) 청소 및 유지보수 

전자레인지의 내부를 깨끗이 유지하는 것이 중요합니다. 음식 찌꺼기나 남아 있으며 불쾌한 냄새의 원인이 되거나, 화재 위험을 증가시킬 수 있습니다.

마이크로웨이브