레이더관 옆에서 녹아버린 초콜릿바
마그네트론은 센티미터 파장의 강력한 전파를 만들어내는 진공관이에요. 레이더를 항공기 안에 넣을 수 있도록 1940년 영국에서 실용적인 형태로 완성됐고, 이후 이런 관이 수천 개씩 생산됐어요. 전원이 켜진 장비 근처가 따뜻해진다는 사실은 많은 사람이 알고 있었어요. 레이시온의 기술자 퍼시 스펜서는 그냥 지나치지 않았어요. 회사의 설명에 따르면, 그는 작동 중인 마그네트론 옆에 멈춰 서 있다가 주머니 속에서 녹아 흐물흐물해진 초콜릿바를 발견했어요.
그다음에는 옆에 옥수수 알을 놓고 팝콘을 만들었어요. 이어서 달걀도 놓았는데, 전해지는 이야기로는 달걀이 터졌다고 해요. 특허 출원은 1945년 가을에 이뤄졌고, 1947년에는 최초의 레이더레인지 오븐이 등장했어요. 무게는 약 340킬로그램이었고, 물로 냉각했어요. 주방이 아니라 식당과 선박, 기차에 설치됐어요.
- 레이더
- 마그네트론
- 초콜릿바
- 오븐
가정용 모델은 그보다 일찍 만들려는 시도가 있었지만, 오븐이 흔한 주방 가전이 된 건 1967년 이후였어요. 관과 냉각 장치를 조리대 위에 올려둘 수 있는 크기로 줄인 뒤였죠. 녹아버린 초콜릿바에서 주방까지 20년이 넘게 걸린 건 아이디어를 이해하지 못해서가 아니라, 크기를 줄여야 했기 때문이에요.
음식은 데워지는데 접시는 차갑게 남는 이유
물 분자는 쌍극자예요. 양의 끝과 음의 끝이 있죠. 조리실의 전기장은 1초에 2.45십억 번 진동하고, 물 분자들은 그 움직임을 따라 방향을 바꾸며 주변 분자들을 밀어내요. 이렇게 밀어내는 움직임이 바로 가열이에요. 유리와 도자기, 대부분의 플라스틱은 이런 식으로 방향을 바꾸지 못해서 음식 자체에서 전달되는 열로만 따뜻해져요.
전자기파는 음식 속으로 깊이 들어가지 못하고 몇 센티미터 정도만 침투해요. 그보다 안쪽으로는 열이 일반적인 열전도로 이동해요. 바깥쪽에서 안쪽으로 가는 거지, 반대가 아니에요. 그래서 큰 음식 덩어리의 가운데가 차갑게 남고, 회전 접시가 필요한 거예요. 회전 접시가 없으면 조리실 안에 전자기파가 거의 닿지 않는 부분이 생겨요.
2.45기가헤르츠 주파수를 선택한 건 물의 공명 주파수라서예요. 물이 그 주파수에서 가장 잘 데워진다는 뜻이죠.
오히려 반대에 가까워요. 액체 상태 물의 흡수 최대치는 훨씬 더 높은 주파수에 있고, 그 주파수에서는 전자기파가 음식의 처음 몇 밀리미터에서 흡수돼 겉면만 데워져요. 2.45기가헤르츠는 가정용 기기에 허용된 주파수로, 흡수 최대치에서 벗어나 있어 전자기파가 음식 속까지 들어갈 수 있어요.
현대 전자레인지의 마그네트론은 레이더관과 직접 이어지는 친척 같은 장치예요. 더 작고 저렴해졌지만 원리는 바뀌지 않았어요. 같은 음극, 같은 공진기, 같은 센티미터파를 사용해요. 군사용 장치가 그저 주방으로 옮겨온 거예요.
그리고 더 이상 눈에 띄지 않게 됐어요. 2020년 미국 주택 조사에서는 거의 모든 가정에서 전자레인지가 발견됐어요. 보급률이 식기세척기보다 높았죠.
2020년 전자레인지가 있는 미국 가정
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출처
- 퍼시 스펜서의 특허 '식품 처리 방법'(1945년 출원, 1950년 등록)
- 레이시온의 레이더레인지 오븐 역사
- 2.45기가헤르츠에서의 유전 가열 연구 검토
- 2020년 미국 주거 에너지 소비 조사(알이씨에스)