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달콤하고 시원한 아이스크림을 만들어라!

2017년 08월 14일 14:00

8월의 어느 여름날, 섭섭박사님은 뻘뻘 흐르는 땀을 닦으며 실험에 몰두하고 있었어요. 그러다 문득 더위를 물리칠 시원한 아이스크림이 먹고 싶어졌지요. 하지만 가까운 슈퍼는 여름휴가로 문이 닫혀 있었어요. 이제 남은 방법은 하나! 어떻게 하면 아이스크림을 직접 만들 수 있을까요?

 

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서동준 기자 제공

섭섭박사의 힌트

최고의 디저트, 아이스크림!


고대 페르시아에선 눈을 모아서 향신료와 과일 등을 섞은 일종의 ‘빙수’ 같은 아이스크림을 만들어 먹었어요. 20세기 이후 냉장고가 발명되면서 많은 사람들이 오늘날과 같은 아이스크림을 즐길 수 있게 됐지요. 아이스크림은 어떻게 만들어지는 걸까요?

 


힌트 하나. 아이스크림은 어떻게 만들까?


아이스크림은 우유와 유지방, 설탕과 향신료 등을 적절히 섞은 뒤, 이를 영하 40℃의 낮은 온도에서 급격히 얼려서 만들어요. 이때 재료들을 섞는 과정에서 ‘유화제’라는 물질이 들어가요. 유화제는 물에 잘 녹는 성분과 기름에 잘 녹는 성분을 동시에 갖고 있는 물질이지요. 그래서 유화제를 넣으면 우유와 유지방이 쉽게 섞여요.


또한 아이스크림 안에는 지름 10μm 정도의 미세한 공기방울들이 많이 들어가 있어요. 이 공기방울은 아이스크림을 부드럽게 만드는 역할을 한답니다.

 

힌트 둘. 아이스크림을 보관하는 온도는?


물은 0℃에서 얼기 시작해요. 그런데 물에 설탕을 넣으면 0℃에서도 얼지 않고 액체 상태로 남아 있답니다. 이는 ‘어는점 내림’ 현상 때문이에요. 순수한 물에 다른 물질을 섞었을 때 0℃보다 낮은 온도에서 어는 현상이지요.


물에 설탕을 녹이면 물 분자와 설탕 분자가 섞여요. 물이 얼기 위해선 물 분자가 결합을 이뤄야 하는데, 설탕 분자가 물 분자의 결합을 방해하기 때문에 어는점이 내려간답니다.


아이스크림 역시 어는점 내림 현상이 일어나요. 이 때문에 0℃보다 더 낮은 영하 18℃ 정도에서 보관해야 녹지 않는답니다.

 

실험 방법

아이스크림을 만들어 보자!

※ 실험할 때는 꼭 보호 장비를 착용하고, 안전에 유의하세요!


<어린이과학동아>의 독자들이 아이스크림을 먹고 싶은 섭섭박사님을 위해 여러 가지 아이디어를 보내 주었어요. 블로그와 홈페이지에 올라온 다양한 방법 중 몇 개를 뽑아서 직접 실험해 보았지요. 섭섭박사님은 직접 만든 아이스크림으로 더위를 식힐 수 있을까요?

 


실험 방법 하나. 얼음과 소금으로 아이스크림을?

제안 독자 : 신정연, 김지후, 한주희

 

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서동준 기자 제공

준비물 : 지퍼백(작은 것과 큰 것), 얼음, 소금, 우유, 휘핑크림, 설탕, 과자
➊ 작은 지퍼백에 우유와 휘핑크림, 설탕을 한 컵씩 넣고 잘 저어 준다.
➋ 큰 지퍼백에 얼음을 반 정도 담고, 소금을 한 컵 넣어 준다.
➌ ➊의 지퍼백을 잘 잠근 뒤, ➋의 지퍼백에 넣는다.
➍ ➌을 15~20분 정도 잘 흔들어 주면 아이스크림 완성!

 

 


원리

소금과 얼음을 섞으면 어는점 내림 현상이 일어나며 얼음이 녹는다. 그런데 얼음이 녹아 물로 변하는 건 주변의 열을 흡수하는 흡열반응이기 때문에 주변의 온도가 낮아진다. 이뿐만 아니라 소금이 물에 녹는 과정도 흡열반응이기 때문에 온도는 더 많이 내려간다.


결국 얼음에 소금을 뿌리면 온도는 영하 18℃ 정도까지 낮아져서 냉동실에 넣지 않아도 아이스크림을 만들 수 있다.

 


실험 방법 둘. 순식간에 얼어붙는 사이다 슬러시!

제안 독자 : 박진송, 김시아

 

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준비물 : 사이다, 컵, 얼음 조각
➊ 사이다를 충분히 흔든 뒤, 냉동실 안에 넣는다.
➋ 사이다의 뚜껑을 조심스럽게 연다.
➌ 사이다를 컵에 따른다. 이때 사이다가 흔들리지 않도록 조심한다.
➍ 컵에 따른 사이다에 얼음 조각을 넣고 잘 저어 주면 사이다가 얼면서 슬러시가 된다.

 

 


원리

액체가 어는점 이하의 온도로 내려가더라도 계속 액체 상태를 유지하는 현상을 ‘과냉각 현상’이라고 부른다. 과냉각 현상은 액체의 온도를 빠르게 낮출 때 생긴다. 액체가 얼기 위해선 분자들끼리 서로 결합하는 시간이 필요하다. 그런데 온도를 빠르게 낮추면 분자들이 미처 결합하지 못해서 온도가 어는점보다 충분히 낮음에도 불구하고 액체 상태로 남아 있게 된다.


과냉각된 액체는 매우 불안정한 상태이기 때문에 고체로 변하려는 성질이 강하다. 이때 충격을 주거나 작은 얼음 조각을 넣어 주면 과냉각 액체가 순식간에 얼어 붙는다.

 


다음 실험 미션

무게중심을 잡아라!


학교에서 학생들과 펜 세우기 대결을 펼친 섭섭박사님! 하지만 섭섭박사님은 결국 대결에서 패배하고 말았어요. 실망하고 있던 그때, 한 친구가 다가와 무게중심을 잘 잡아야 한다고 슬쩍 힌트를 줬답니다.


무게중심을 잘 잡을 수 있는 방법은 뭐가 있을까요? 다양한 방법을 어린이과학동아 홈페이지(kids.dongascience.com)에 올려 섭섭박사님을 도와 주세요.

 

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