우주정거장에서 시작된 바삭한 열풍 기술 이야기

이미지 출처: NASA

차가운 샌드위치를 데우다 답답했던 적 있나요?

냉동 피자나 식어버린 샌드위치를 데우려고 전자레인지나 일반 조리기를 켰다가 아쉬웠던 경험이 누구에게나 한 번쯤 있어요. 겉면은 축축하게 눅어버리고 가운데는 차가운 기운이 그대로 남아 입맛을 잃기 일쑤예요. 빵의 바삭한 결을 살리면서 속까지 골고루 따뜻하게 만드는 일은 생각보다 까다로워요.

기존 조리 기구는 보통 내부의 빈 공기를 천천히 데우는 방식을 사용해요. 공기가 전체적으로 뜨거워질 때까지 기다려야 하니 시간도 꽤 걸려요. 배가 고파 얼른 따뜻한 한 끼를 먹고 싶을 때는 그 몇 분의 기다림마저 유난히 길게 느껴져요.

밀폐된 통 속 공기를 한참 동안 덥히는 방식은 식재료의 겉과 속을 고르게 익히는 데도 한계가 있어요. 바깥쪽만 바싹 말라 질겨지거나 안쪽은 미지근하게 남아 맛의 균형이 깨지기 십상이에요. 바쁜 일상에서 빠르면서도 갓 만든 요리의 온기와 결을 되찾아주는 조리기구를 바라는 마음은 누구나 비슷해요.

그런데 내부 공간 전체를 데우지 않고 음식 자체에 뜨거운 바람을 곧바로 쏘아주는 기술이 있어요. 바람을 집중적으로 쏘아 조리 시간을 크게 줄이고 갓 구운 듯한 식감을 살려내요. 식탁 위에서 만나는 이 편리한 열풍 조리 방식의 바탕에는 우주 탐사를 위한 연구가 있었어요.

바람으로 차가운 공기층을 걷어내는 원리

차가운 음식 주변에는 얇은 공기층이 마치 얇은 외투처럼 둘러싸고 있어요. 이 경계층은 열이 음식 속으로 파고드는 것을 방해하는 역할을 해요. 일반적인 가열 방식에서는 이 미세한 보호막 때문에 열이 천천히 전달될 수밖에 없어요.

추운 겨울날 두꺼운 솜옷을 입고 서 있으면 찬바람이 피부에 바로 닿지 않는 것과 비슷한 이치예요. 음식 주변에 달라붙어 있는 이 정체된 층은 열이 스며드는 것을 막는 단열재 역할을 톡톡히 해요. 잔잔한 열기로는 이 장벽을 뚫고 지나가는 데 오랜 시간이 걸릴 수밖에 없어요.

이때 강한 속도로 뿜어져 나오는 뜨거운 공기 기류가 음식 표면에 부딪히면 상황이 달라져요. 빠르게 움직이는 바람이 표면의 차가운 공기층을 단숨에 벗겨내기 때문이에요. 젖은 머리카락을 가만히 두지 않고 헤어드라이어의 강한 바람을 가까이 대어 빠르게 말리는 장면을 떠올리면 이해하기 쉬워요.

열풍이 표면에 직접 닿으면서 열 전달 효율이 눈에 띄게 높아져요. 음식 겉면의 수분을 적절히 날려 바삭함을 만들고 안쪽까지 열을 빠르게 밀어 넣어요. 조리실 내부를 덥히느라 낭비되는 에너지를 줄이면서도 식재료 본연의 질감을 살려내는 똑똑한 방식이에요.

중력이 약한 우주에서 음식을 데우는 고민

지상에서는 공기가 뜨거워지면 가벼워져 위로 올라가고 차가운 공기는 아래로 내려오는 대류 현상이 자연스럽게 일어나요. 덕분에 냄비나 조리통 속 공기가 저절로 섞이며 음식이 점차 익어가요. 하지만 중력이 거의 없는 궤도 환경에서는 이런 공기의 자연스러운 흐름을 기대하기 어려워요.

뜨거워진 기체가 위로 떠오르지 못하니 열원이 있는 곳 주변만 극단적으로 뜨거워지고 조금만 멀어져도 온도가 올라가지 않아요. 공기가 순환하지 못하고 한자리에 머물면 열이 골고루 퍼지지 못해 음식을 익히기가 무척 곤란해져요. 우주비행사들에게 따뜻하고 맛있는 식사를 제공하려면 인위적으로 강한 흐름을 만들어야 했어요.

밀폐된 작은 우주선 안에서 전력을 무한정 쓰며 커다란 조리 공간 전체를 달구는 일도 불가능에 가까웠어요. 적은 에너지로 짧은 시간 안에 식사를 따뜻하게 데워내는 효율적인 수단이 꼭 필요했어요. 뜨거운 바람을 식판을 향해 정확하고 강하게 뿜어주는 기계적 장치가 절실했던 셈이에요.

에너지스트 디벨롭먼트 센터는 맥도널 더글러스 코퍼레이션의 하청을 받아 NASA의 우주정거장 프리덤을 위한 오븐 설계를 통해 에어 임핀지먼트 기술을 개발했어요. 전통적인 방식처럼 기기 내부 공간 전체를 가열하는 대신, 오븐의 상단과 하단에서 나오는 뜨거운 공기 분사가 음식에 집중돼요. 음식을 직접 가열함으로써 음식이 더 빠르고 고르게 조리되며, 맛과 질감이 유지돼요.

이미지 출처: NASA

간편식 자판기부터 주방 속으로 번진 변화

우주인을 위해 고안된 정밀한 열풍 제어 기술은 지상에서도 무척 매력적이었어요. 빠르고 균일하게 음식을 데워내면서도 고유한 맛을 지켜주는 특성은 바쁜 현대인의 일상에 딱 맞았기 때문이에요. 특히 즉석에서 따뜻한 간식을 내놓아야 하는 환경에서 큰 주목을 받았어요.

KRh 서멀 시스템즈를 포함한 여러 기업이 이 기술을 라이선스했어요. KRh 서멀 시스템즈는 핫 초이스 자판기 라인을 출시했어요. 거리나 휴게 공간에서 동전을 넣고 기다리면 따뜻한 피자나 샌드위치가 빠르게 완성되어 나오는 편리함이 사람들의 일상으로 다가왔어요.

줄을 서서 기다릴 여유가 없는 이동 중의 사람들에게 짧은 조리 시간은 큰 장점이었어요. 미리 데워두어 눅눅해진 간식 대신, 주문 즉시 강한 기류로 겉은 바삭하고 속은 촉촉하게 데워내는 장치는 많은 사람의 입맛을 사로잡았어요. 우주 비행사를 위해 개발된 기류 공학이 바쁜 도시인들의 간편한 식사를 책임지게 된 셈이에요.

상업용 설비를 넘어 일반 가정의 주방으로 들어오는 길도 자연스레 열렸어요. 에너지스트는 써마도에 첫 번째 가정용 응용 기술 라이선스를 부여했어요. 식당이나 우주선에서 쓰이던 독특한 기류 설계가 매일 요리를 만드는 집 안 조리대까지 영역을 넓힌 거예요.

오늘 주방이나 길거리에서 뜨거운 바람으로 빠르게 음식을 데워주는 기기를 마주친다면, 궤도 위 우주정거장의 식사를 고민하던 엔지니어들의 아이디어를 떠올려보세요.

참고 자료: NASA Spinoff 공식 사례 (JSC-SO-54) · spinoff.nasa.gov
이미지는 NASA 공개 자료이며, 이 글은 NASA의 공식 입장이나 보증과 무관합니다.