조리에서의 열이란, 열의 전달 매체와 방식

1. 열과 온도의 개념

열과 온도를 같은 뜻으로 해석하는 경우가 있지만 엄밀하게 따지면 두 가지는 서로 다른 개념이다. 열은 뜨거운 물체에서 차가운 물체로 흘러가는 "에너지"를 뜻하며, 이 "에너지"가 어느 방향으로 흐르는지를 측정하는 척도가 온도이다. 조리를 할 때 열의 강도는 조리에 사용된 물이나 식품의 분자가 움직이는 정도를 나타내며, 이는 온도계를 사용하여 측정할 수 있다. 온도의 단위는 주로 섭씨(℃)와 화씨(℉)로 나타낸다. 섭씨는 대부분의 나라에서 사용되고 있는 단위이다. 섭씨는 물의 비등점을 100℃, 빙점을 0℃로 구분하여 그사이를 100으로 균등하게 나누어 놓은 것이다. 화씨는 미국에서 많이 사용되며, 비등점을 212℉, 빙점을 32℉로 하여 이 사이를 180으로 균등하게 나누어 놓은 것이다. 섭씨와 화씨의 단위 환산은 검색으로 빠르게 확인 할 수 있다.

2. 열의 전달 매체

조리에 있어서 열은 매우 중요한 수단으로 작용한다. 식품은 물과 공기, (수)증기와 기름 등에 의해 가열되어 조리된다. 식품의 구성과 조리 방법에 의해 전달 매체에 의해 전달된 열도 영향을 받게 된다. 물은 빠르게 열을 전달하기 때문에 열의 전달 매체로 주로 사용된다. 끓이기, 데치기, 삶기, 수비드 등 습열에 의한 조리는 물을 사용하여 다양하게 식품을 조리한다. 물의 끓는 온도는 고도와 기압에 영향을 받는데, 이는 "산에서 밥 짓기"라는 예를 통해 많이 익숙할 것이다. 순수한 물은 대기압에서 100℃로 끓으나 기압이 낮으면 100℃보다 낮은 온도에서도 끓게 된다. 일반적으로 액체는 일정한 온도에서 일정한 증기압을 갖고 있는데, 이 증기압과 외부의 증기압이 같아지면 끓게 된다. 따라서 기압이 낮아지면 비등점도 낮아지고 기압이 높아지면 비등점도 높아진다. 압력밥솥의 경우 밀폐를 통해 밖으로 빠져나가지 못하는 증기압을 통해 끓는 점이 높아지고 이에 따라 100℃보다 높은 온도에서 물이 끓게 되어 조리 시간을 단축할 수 있는 것이다. 찌는 방법은 수증기의 열을 이용하는 방법이다. 물은 상온에서 액체로 존재하며 이를 기체로 만드는 데에는 많은 열이 필요하다. 물을 끓여서 기체로 만드는 데 필요한 열을 기화열이라고 부르며, 100℃의 물 1g이 수증기로 변하는데 539칼로리의 기화열을 흡수하게 되는데 이 에너지를 통해 식품이 가열된다. 기름은 음식을 튀기거나 볶는 데 사용된다. 일반적으로 기름의 비열은 물의 비열보다 약 반 정도 더 낮으므로 가열 시 쉽게 온도가 상승한다. 또한 물보다 더 높은 온도로 상승하므로 조리 시간이 짧아져 식품에 열이 가해지는 시간이 짧아져 영양소 손실이 적은 편이다. 공기를 열의 전달 매체로 하는 조리법으로는 각종 구이나 로스팅이 있다. 음식 주위의 뜨거운 건열이 음식으로 전달되게 하여 조리하는 방법으로 물이나 기름에 비해 열전달 속도가 매우 느린 편이다.

3. 열의 전달 방식

조리에서 열의 전달은 전도, 대류, 복사 등에 의해 이루어진다. 어느 한 가지 방법을 통해서만 조리가 이루어지는 것이 아니라 복합적으로 에너지가 전달되어 조리가 진행된다. 전도는 물체가 열의 공급원으로부터 직접적으로 접촉이 되어 열이 그 물체를 따라 이동하는 것으로 냄비라는 물체가 가스레인지의 불을 통해 열이 전달되어 냄비와 접촉을 하고 있던 냄비 속 물로 열이 이동하여 가열된다. 열전도율은 전도에 의해 열이 전달되는 속도를 나타내며 이는 물질에 따라 차이가 크게 나타난다. 열전도율이 크다는 뜻은 열이 빨리 전달된다는 뜻도 되지만 빠르게 식는다는 뜻도 되며 이는 보온성이 적다라고 표현될 수 있다. 일반적으로 금속은 유리나 도자기보다 열전도율이 크므로 물이나 국을 빨리 끓이기 위해서는 금속으로 된 재질을 사용하며, 온도를 오래 유지해야 하는 요리의 경우 도자기를 사용하는 것이 좋다. 한국에서는 대표적으로 "뚝배기"가 있다. 대류는 식품에 열을 전달하는 가장 대표적인 방식이며, 끓이기, 굽기, 튀기기 등은 모두 대류의 열전달 방식을 사용하는 조리 방법이다. 공기나 액체에 열을 가하면 밀도가 낮아져 위쪽으로 올라가고 위쪽의 차가운 공기나 액체는 상대적으로 밀도가 높아 아래쪽으로 이동하는 흐름이 반복된다. 오븐 내에서의 온도는 위치에 따라 다른데, 이는 오븐 조리 시 음식의 위치를 대류 현상을 고려하여 배치하여야 한다. 전분 소스와 같은 점도가 높은 음식은 대류의 흐름이 원활하지 않아 쉽게 식지 않는다. 복사는 열원으로부터 중간 매체 없이 열이 바로 전달되는 것을 말한다. 모든 물체는 뜨거워지면 복사열을 내놓는데 이 복사열은 열원에서 목표물까지 아무런 매체 없이 직접 전달되므로 전달 속도가 매우 빠르다. 태양으로부터 나오는 엄청난 양의 열이 지상에 전달되는 것 또한 복사의 대표적인 예라고 할 수 있다. 조리에서는 가스, 숯 등의 불꽃을 직접 이용하는 것과 전기 토스터와 같은 전열을 예로 들 수 있다. 오븐 속에서도 상당 부분 복사를 통해 조리된다. 복사열은 먼저 식품의 표면에 흡수되어 전도에 의해 식품으로 이동한다. 식품의 겉면이 복사열의 전달 매체가 되는 것이다. 오븐에서도 복사열이 조리 용기에 흡수된 후 전도에 의해 식품으로 이동한다. 조리용 기구의 재질은 복사열 흡수에 영향을 주는데, 표면이 검고 거칠수록 열을 잘 흡수하여 온도를 높여 주기 때문에 조리 시간이 단축된다. 따라서 오븐 조리 시 검은색 용기나 유리를 사용하면 조리 시간을 단축할 수 있다. 유도 가열은 고효율의 자기장 유도를 응용한 것으로 전기에너지로 자력을 발생시켜 열을 내게 한다. 즉, 유리 세라믹 판 아래에 자력 발생 코일을 부착하고 고주파 전류를 흐르게 하면 코일 주변에 자력이 발생하여 자성체의 철 성분 등의 저항 성분에 의해 그릇 밑면에 와전류가 생성되어 발열하게 된다. 이 원리를 이용한 것으로는 인덕션이 있으며, 이는 다른 가열 도구보다 안전하므로 가정에서 많이 사용된다. 다만, 위에서 언급한 것처럼 저항 성분이 있는 자성체로 이루어진 조리도구가 필요하다는 단점이 있다.