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끓임쪽

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목차

1. 개요

끓임쪽은 액체의 끓어넘침 현상을 방지하기 위해 사용되는 다공성 물질이다. 액체를 가열할 때 발생하는 과열 상태를 막아 급격한 끓음을 방지하며, 일반적으로 알루미나, 탄화 규소, 도자기 등의 재료로 만들어진다. 끓임쪽은 일회용으로, 끓는점에 가까운 액체에 투입하거나 진공 상태에서 사용하는 것은 피해야 한다.

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끓임쪽

2. 원리

끓임쪽은 액체가 끓는 현상, 즉 비등(상전이)을 조절하는 원리를 이용한다. 일상생활에서 물을 끓일 때, 물속에 녹아 있던 공기 성분이 온도가 올라감에 따라 작은 거품을 형성한다. 이 거품은 비등의 핵 역할을 하여 끓어넘침을 방지한다. 하지만, 물을 매우 천천히 가열하거나 전자레인지를 사용하는 경우에는 이러한 미세 기포가 충분히 발생하지 않아 과열 상태가 되어 끓어넘침이 발생할 수 있다.[8]

끓어넘침을 방지하기 위해서는 액체 속에 항상 상전이의 핵이 되는 미세 기포를 존재시켜야 한다. 이를 위해 모세관이나 다공질 물질을 넣거나, 교반자를 사용하여 액체를 젓는 방법을 사용한다. 끓임쪽(비등석)은 이러한 원리를 이용하여 끓어넘침을 방지하는 도구이다.

하지만 끓임쪽은 한번 사용하면 재사용이 불가능하며, 가열 도중에 끓임쪽을 넣는 것은 오히려 끓어넘침을 유발할 수 있으므로 주의해야 한다. 가정에서도 물이나 우유 등을 가열한 후 설탕 등을 갑자기 넣거나 충격을 가하면 끓어넘침이 일어날 수 있으며, 특히 다시가 들어간 된장국이나 스테인리스 삼중 냄비를 사용하는 경우에는 주의가 필요하다.[9]

2. 1. 끓어넘침 현상

일상생활에서 물을 가열하면, 이산화탄소, 산소 등 녹아 있던 공기 성분이 가열에 의해 포화 상태가 된다. 온도가 올라가면 물에 녹는 기체의 양이 줄어들기 때문에 (용해도 참조), 녹지 않게 된 공기 성분이 작은 거품을 만든다. 이 거품이 비등(상전이)의 핵이 되기 때문에, 끓어넘침은 비교적 일어나기 어렵다. 그러나 아주 약한 불로 매우 천천히 수온을 올리거나, 전자레인지를 사용하는 등 단시간에 온도를 올린 경우에는, 녹아 있던 기체가 과포화 상태로 미세 기포가 발생하지 않아 과열 상태가 되므로, 끓어넘침이 일어날 가능성이 높다.[8]

액체 속에 항상 상전이의 핵이 되는 미세 기포를 존재시키면 끓어넘침을 방지할 수 있다. 액체에 모세관이나 다공질 물질을 넣어두거나, 가열 중에 교반자로 젓는 등의 방법이 있다. 비점 측정 시에는 모세관 끝에서 연속적으로 기포가 발생하는 온도를 측정한다.

모세관 내면이 완전히 젖어 기포가 없어지면 끓어넘침 방지 기능이 사라지므로, 기포를 포함한 미세공을 다수 가진 소재가 이용된다. 일반적으로 굽지 않은 작은 조각 등을 이용하며, 이를 비등석이라고 부른다. 유리에 공기를 넣어 만든 유리 비등석도 자주 사용된다. 그 외 재질이라도 다공질 소재가 비등석으로 제품화되어 있다.

비등석이라 하더라도, 한 번 불을 끄고 온도를 낮추면, 기체 부분의 증기가 액화되어 미세관 속으로 액체를 끌어들여 표면의 기포가 사라지기 때문에, 비등석의 성질을 잃어버린다. 따라서 온도를 낮춰 비등을 멈추면, 가열하기 전에 새로운 비등석을 추가해야 한다. 한 번 사용한 비등석은 미세공이 불용성 물질로 막혀 있거나 하므로, 완전히 말랐더라도 재사용해서는 안 된다("비등석은 일회용"이라고 생각해야 한다). 또한, 과열 상태에서 비등석을 투입하면 오히려 끓어넘침을 유발하므로, 가열 도중에 비등석을 투입해서는 안 된다.

가정에서도 물이나 우유 등을 가열한 후, 설탕 등을 갑자기 넣거나 충격을 가하면 비등석 역할을 하여 끓어넘침이 일어나는 경우가 있다.[8] 된장국에 대해서도 끓어넘침의 예가 보고되었으며, 다시가 들어간 된장, 스테인리스 삼중 냄비를 사용하는 경우에는 주의가 필요하다.[9]

2. 2. 끓임쪽의 역할

끓임쪽은 끓는점에 가까운 액체에 넣으면 급격히 끓을 수 있으므로 조심해야 한다.[3] 끓임쪽은 구조상 액체를 가두기 때문에 실험실에서 다시 쓸 수 없다. 진공 상태에서는 잘 작동하지 않으므로, 진공 상태에서 용액을 끓일 때는 계속 저어주는 것이 좋다.[4][5]

일상에서 물을 데울 때, 이산화탄소, 산소 등 녹아 있던 공기 성분이 가열로 인해 포화 상태가 되면서 작은 거품을 만든다. 이 거품이 끓는 현상(상전이)의 핵이 되어 끓어넘침은 잘 일어나지 않는다. 하지만 약한 불로 천천히 온도를 높이거나, 전자레인지로 짧은 시간에 온도를 높이면, 녹아 있던 기체가 과포화 상태가 되어 미세 기포가 생기지 않아 과열 상태가 되므로, 끓어넘칠 수 있다.

따라서 액체 속에 항상 상전이 핵이 되는 미세 기포를 넣어주면 끓어넘침을 막을 수 있다. 액체에 모세관이나 구멍이 많은 물질을 넣거나, 가열 중 교반자로 젓는 방법이 있다.

모세관 안쪽이 완전히 젖어 기포가 없어지면 끓어넘침을 막는 기능이 사라지므로, 기포를 포함한 미세한 구멍이 많은 물질을 쓴다. 보통 굽지 않은 작은 조각 등을 쓰며, 끓임쪽이라고 부른다. 유리에 공기를 넣어 만든 유리 끓임쪽도 자주 쓰인다.

끓임쪽이라도 불을 끄고 온도를 낮추면 미세관 속으로 액체가 들어가 표면 기포가 사라져 끓임쪽 성질을 잃는다. 따라서 온도를 낮춰 끓는 것을 멈추면, 다시 데우기 전 새 끓임쪽을 넣어야 하며, 한 번 쓴 끓임쪽은 다시 쓰면 안 된다. 과열 상태에서 끓임쪽을 넣으면 오히려 끓어넘치므로, 데우는 도중 끓임쪽을 넣는 것은 피해야 한다.

가정에서 물이나 우유를 데운 후 설탕 등을 갑자기 넣거나 충격을 주면 끓임쪽 역할을 해 끓어넘칠 수 있다.[8] 된장국의 경우, 다시가 들어간 된장, 스테인리스 삼중 냄비를 쓰면 끓어넘침에 주의해야 한다.[9]

3. 재료 및 종류

끓임쪽은 돌비 현상을 방지하기 위해 사용되는 다공성 물질이다. 끓임쪽은 내부에 다수의 구멍이 있어, 이 구멍에 갇힌 기포가 끓어오름의 핵이 된다. 끓임쪽의 재료로는 알루미나, 탄화 규소, 탄산 칼슘, 황산 칼슘, 도자기, 탄소 등이 사용되며, PTFE 코팅을 통해 화학적 불활성을 확보한다. 덜 까다로운 상황에서는 깨진 도자기나 유리 제품 조각을 사용하기도 한다.

3. 1. 일반적인 재료

끓임쪽은 알루미나, 탄화 규소, 탄산 칼슘, 황산 칼슘, 도자기, 탄소와 같이 다공성 물질로 만들어진다. 종종 PTFE의 비활성 코팅을 가지고 있어, 끓임쪽이 효과적인 핵 생성 부위를 제공하면서도 화학적으로 불활성임을 보장한다.[1] 학교 실험실과 같이 덜 까다로운 상황에서는 깨진 도자기나 유리 제품 조각을 흔히 사용한다.[1]

끓임쪽 내부에 있는 다수의 구멍에 갇힌 기포는 끓어오름의 핵이 되어 [돌비 현상]을 방지한다.[2] 녹여서 기포를 혼합한 유리가 사용되거나 부순 소성된 입자가 시판된다.[2] 이 외에도 투입 대상 액체의 성질을 손상시키지 않고, 액체에 의해 끓임쪽 자체가 분해될 우려가 없는 다공질의 것이라면 기본적으로 재질은 문제가 되지 않는다.[2] 실험의 정밀도를 요구하지 않는다면 젓가락 등으로도 대체 가능하다.[2] 커피를 내리는 사이폰에서는 대부분 철의 사슬이 사용된다.[2]

3. 2. 특수 재료

끓임쪽은 일반적으로 알루미나, 탄화 규소, 탄산 칼슘, 황산 칼슘, 도자기, 탄소와 같이 다공성 물질로 만들어진다. 종종 PTFE의 비활성 코팅을 가지고 있어, 끓임쪽이 효과적인 핵 생성 부위를 제공하면서도 화학적으로 불활성임을 보장한다. 학교 실험실과 같이 덜 까다로운 상황에서는 깨진 도자기나 유리 제품 조각을 흔히 사용한다.[1]

끓임쪽 내부에는 다수의 구멍이 있어, 여기에 갇힌 기포가 끓어오름의 핵이 되어 돌비 현상을 방지한다. 녹여서 기포를 혼합한 유리가 사용되거나 부순 소성된 입자가 시판된다. 이 외에도, 투입 대상 액체의 성질을 손상시키지 않고, 액체에 의해 끓임쪽 자체가 분해될 우려가 없는 다공질의 것이라면, 기본적으로 재질은 묻지 않는다. 실험의 정밀도를 요구하지 않는다면, 젓가락 등으로도 대체 가능하다. 커피를 내리는 사이폰에서는 대부분 철의 사슬이 사용된다.[1]

3. 3. 대체 재료

끓임쪽은 알루미나, 탄화 규소, 탄산 칼슘, 황산 칼슘, 도자기, 탄소와 같이 다공성 물질로 만들어진다. 끓임쪽은 PTFE의 비활성 코팅을 통해 화학적으로 불활성이면서도 효과적인 핵 생성 부위를 제공한다.[1] 학교 실험실처럼 덜 까다로운 상황에서는 깨진 도자기나 유리 제품 조각을 사용하기도 한다.[1]

끓임쪽 내부의 수많은 구멍에 갇힌 기포는 끓어오름의 핵이 되어 돌비 현상을 방지한다.[2] 녹여서 기포를 섞은 유리나 부순 소성 입자가 시판된다.[2] 이 외에도 투입하는 액체의 성질을 손상시키지 않고, 액체에 의해 끓임쪽 자체가 분해될 우려가 없는 다공질 물질이라면 재질에 상관없이 사용할 수 있다.[2] 정밀도가 중요하지 않은 실험에서는 젓가락 등으로 대체할 수 있으며, 커피를 내리는 사이폰에서는 주로 철 사슬이 사용된다.[2]

4. 사용 시 주의사항

끓임쪽을 끓는점에 가까운 액체에 넣으면 급격히 끓어오를 수 있으므로 주의해야 한다.[3] 끓임쪽은 식품 등급에 적합하지 않으므로 요리에 사용해서는 안 된다. 끓임쪽은 구조상 액체를 가두기 때문에 실험실에서 재사용할 수 없고, 진공 상태에서는 잘 작동하지 않는다.[4][5]

4. 1. 가열 중 투입 금지

끓임쪽은 이미 끓는점에 가까운 액체에 첨가해서는 안 된다. 이는 급격한 끓음을 유발할 수 있기 때문이다.[3] 끓임쪽은 식품 등급 응용 분야에 적합하지 않으므로 요리에 사용해서는 안 된다.

끓임쪽의 구조는 사용 중에 액체를 가두어 실험실 환경에서 재사용할 수 없게 한다. 또한 진공 상태에서는 잘 작동하지 않으므로, 진공 상태에서 용액을 끓이는 경우에는 지속적으로 저어주는 것이 가장 좋다.[4][5]

4. 2. 급격한 끓음 유발

끓임쪽은 이미 끓는점에 가까운 액체에 첨가해서는 안 된다. 이는 급격한 끓음을 유발할 수 있기 때문이다.[3]

4. 3. 진공 상태

끓임쪽은 구조상 사용 중에 액체를 가두기 때문에 실험실 환경에서 재사용할 수 없다. 또한 진공 상태에서는 잘 작동하지 않으므로, 진공 상태에서 용액을 끓일 때는 지속적으로 저어주는 것이 가장 좋다.[4][5]

참조

[1] 웹사이트 Boiling Points http://heartmagic.co[...] Heartmagic.com 2011-11-21
[2] 웹사이트 Boiling chips https://www.scribd.c[...] Scribd.com 2011-11-21
[3] 웹사이트 What Is The Use Of Boiling Chips In The Distillation Process? http://www.blurtit.c[...] Blurtit.com 2011-11-21
[4] 웹사이트 3 Limitations of Using Boiling Chips in Superheated Fluids http://www.labmanage[...] LabManager
[5] 웹사이트 Boiling Chips https://orgchembould[...] CU Boulder
[6] 웹사이트 Boiling Chips — Boiling Stones http://www.brinstrum[...] Brinstrument.com 2011-11-21
[7] 웹사이트 Boiling Chips and Purity http://www.newton.de[...] Newton.dep.anl.gov 2011-11-21
[8] 웹사이트 突沸現象 http://home.tokyo-ga[...] 東京ガス 2010-05-08
[9] 간행물 全国消費センター 商品テスト・トラブル情報 大阪府立消費生活センター 『だし入り味噌汁とステンレス鍋』 http://d-wise.org/b9[...] 2010-05-08


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