우주 아이스크림에 숨겨진 동결 건조의 비밀

이미지 출처: NASA

아폴로 우주선은 왜 특별한 식량이 필요했을까요?

과학관이나 기념품 가게에서 만져본 하얗고 가벼운 우주 과자를 기억하시나요? 입에 넣으면 사르르 녹아내리면서도 손에 쥐었을 때는 깃털처럼 가벼워서 참 신기하게 느껴져요. 겉모습은 단단한 스펀지 같은데 한입 베어 물면 달콤한 맛이 그대로 퍼지곤 하죠.

지구에서는 먹고 싶은 음식이 생기면 냉장고 문을 열거나 마트로 달려가면 그만이에요. 하지만 아무것도 없는 캄캄한 허공으로 날아가는 탐사선 안에서는 사정이 완전히 달라져요. 모든 짐의 무게를 엄격하게 따져야 하고 보관할 수 있는 공간도 턱없이 부족하거든요.

음식이 상하지 않게 지켜주는 커다란 냉각 장치를 우주선에 싣는 일은 당시 기술로 무척 벅찬 일이었어요. 싣고 가는 짐이 무거워질수록 로켓을 쏘아 올릴 때 필요한 연료의 양도 기하급수적으로 늘어나기 때문이에요. 그래서 상온에서도 오래 두고 먹을 수 있는 가벼운 식량이 간절했어요.

결국 미지의 영역으로 떠나는 대원들을 위해 새로운 형태의 보관법을 찾아야만 했어요. NASA는 장기간의 아폴로 임무를 계획하면서 우주 식품에 대한 광범위한 연구를 수행했지요. 그 기나긴 탐색 끝에 찾아낸 해답이 바로 식재료의 수분을 바짝 말리는 특별한 건조 방식이었어요.

얼음이 곧바로 수증기로 날아가는 원리는 무엇일까요?

추운 겨울날 꽁꽁 얼어붙은 빨래가 차가운 바람 속에서 보송보송하게 마르는 장면을 본 적이 있으신가요? 얼음 상태의 수분이 액체인 물을 거치지 않고 곧바로 기체로 변해 날아가기 때문이에요. 물리학에서는 이러한 마법 같은 상태 변화를 승화라고 불러요.

물질은 주변의 압력과 온도에 따라 고체와 액체, 기체 사이를 자유롭게 오가곤 해요. 보통은 얼음이 녹아 물이 된 뒤에 열을 받아 수증기로 증발하는 과정을 거치게 되죠. 하지만 주변의 기압을 인위적으로 아주 낮춰 진공에 가깝게 만들면 물이 고이지 않고 곧장 허공으로 흩어져요.

뜨거운 열을 펄펄 가해 물기를 날려버리는 일반적인 열풍 방식은 식재료 본연의 맛을 손상하기 쉬워요. 열기 때문에 음식 표면이 딱딱하게 굳거나 고유의 향긋한 풍미미취가 사라져 버리거든요. 반면에 승화 현상을 이용하면 본래의 구조가 망가지지 않고 그대로 유지돼요.

얼음 알갱이가 사라진 자리에는 미세한 구멍들이 스펀지처럼 송송 뚫린 채로 남게 돼요. 그래서 나중에 물을 살짝 붓기만 해도 그 틈 사이로 수분이 빠르게 스며들어 원래 상태로 되살아나요. 우주선 안에서 간편하게 식사를 해결하기에 이보다 더 안성맞춤인 물리 현상은 없었던 셈이에요.

이미지 출처: NASA

수분은 덜어내고 영양은 지키는 가공 과정

동결 건조 기술은 정교한 단계들을 거쳐 조심스럽게 완성돼요. 음식은 조리된 후 급속 동결되고, 진공 챔버에서 천천히 가열되어 동결 과정에서 형성된 얼음 결정을 제거해요. 얼음을 아주 천천히 날려 보내야 재료 안쪽의 고유한 결이 얌전하게 보존되거든요.

뜨거운 불길 속에서 바짝 익히는 방식과 달리 열 손상이 극히 적다는 점이 큰 장점이에요. 비타민이나 미네랄 같은 섬세한 영양 성분들은 높은 온도에 닿으면 쉽게 파괴되곤 하잖아요. 하지만 영하의 추위 속에서 수분을 빼내기 때문에 소중한 영양소들이 고스란히 제자리를 지켜요.

실제로 이렇게 완성된 최종 제품은 영양의 98%를 유지해요. 겉모습은 바삭바삭한 가루처럼 보일지 몰라도 몸에 좋은 영양은 갓 지은 밥상 못지않게 가득 담겨 있는 셈이지요. 자연이 빚어낸 본래의 가치를 훼손하지 않고 형태만 가볍게 바꾸는 마법 같은 공정이에요.

게다가 식재료 속에서 가장 많은 부피와 무게를 차지하던 물기가 쏙 빠져나가게 돼요. 그 덕분에 최종 제품의 무게는 원래 무게의 20%에 불과해요. 손바닥 위에 올려놓아도 무게감이 거의 느껴지지 않을 만큼 가벼워져 장거리 비행에 큰 도움을 주었어요.

우주 식량에서 시작된 바삭한 스낵의 탄생

차가운 우주를 누비던 첨단 가공법은 시간이 흘러 지구의 일상 속으로 걸어 들어오게 되었어요. Action Products사는 최초의 동결 건조 아이스크림을 포함한 스낵 식품에 집중하여 이 기술을 상용화했지요. 부드럽고 차가운 디저트를 상온에서 바삭하게 즐긴다는 발상 자체가 무척 신선했어요.

녹아내릴 걱정 없이 가방 속에 쏙 넣어 다닐 수 있는 과자는 사람들의 호기심을 단숨에 사로잡았어요. 얼음 알갱이가 빠져나간 미세한 틈 덕분에 입에 넣는 순간 침과 섞이며 달콤하게 퍼져나갔지요. 차가운 냉동고에 보관하지 않아도 오랫동안 변하지 않는다는 점도 큰 매력이었어요.

단순한 군것질거리를 넘어 특별한 기술을 입안에서 직접 체험하는 즐거움을 선사해 준 거예요. 낯설고 신기한 과자를 한입 베어 물 때마다 아득한 달나라를 유영하는 듯한 기분을 안겨주었어요. 일상의 디저트에 접목된 우주 공학은 그렇게 대중에게 친근한 맛으로 다가왔어요.

차가운 온도에 얽매여 있던 음식들이 서랍 속 상온 간식으로 변신한 계기이기도 해요. 단단하게 굳어 있으면서도 씹는 순간 부드럽게 부서지는 식감은 이전에는 전혀 경험해보지 못한 감각이었지요. 새로운 보존 방식 하나가 평범했던 간식 문화를 전혀 다른 방향으로 이끌어간 셈이에요.

박물관 매대에서 세계 곳곳의 식탁으로

이 독특한 간식은 처음에 사람들의 지적 호기심을 채워주는 기념비적인 선물로 자리를 잡았어요. Action 스낵은 박물관과 NASA 시설에서 판매되며 다수의 해외 국가로 수출돼요. 별과 행성을 배우러 전시관을 찾았던 아이들은 손에 쥔 우주 간식을 보며 꿈을 키워갔지요.

국경을 넘어 여러 나라로 퍼져나간 이 간식은 놀라운 경제적 결실까지 함께 맺었어요. 매출은 연간 수백만 달러에 달하며 시장에서 탄탄한 입지를 굳혔지요. 한때 궤도 위의 조종석에서만 맛볼 수 있던 특수 식단이 전 세계인이 즐겨 찾는 인기 상품으로 완전히 거듭난 거예요.

오늘날 우리가 아침마다 간편하게 타 먹는 인스턴트 커피 알갱이도 같은 원리를 나누어 쓰고 있어요. 등산 가방에 가볍게 챙겨가는 건조 비빔밥이나 라면 스프 속 건더기 블록도 마찬가지예요. 밤하늘을 향해 쏘아 올렸던 과학자들의 고민이 현대인의 바쁜 식탁을 든든하게 지켜주고 있는 것이지요.

찬장을 열어 가볍게 바스락거리는 건조 과일이나 국물 요리용 블록을 가만히 들여다보세요. 손바닥에 얹힌 가벼운 조각 속에는 먼 달나라를 향해 날아올랐던 거대한 탐사선의 흔적이 조용히 숨 쉬고 있어요.

참고 자료: NASA Spinoff 공식 사례 (JSC-SO-115) · spinoff.nasa.gov
이미지는 NASA 공개 자료이며, 이 글은 NASA의 공식 입장이나 보증과 무관합니다.