탄산 캔을 흔들면 압력이 세져서 터질까? 진짜 원인은 따로 있다

냉장고에서 탄산음료를 꺼냈는데 누가 방금 떨어뜨렸다고 합니다. 이때 가장 먼저 드는 생각은 하나죠. “압력이 엄청 올라갔겠네. 지금 열면 터지겠다.”

그런데 흔든 탄산 캔이 넘치는 이유를 단순히 ‘캔 안의 압력이 더 높아졌기 때문’이라고 설명하면 중요한 부분을 놓칩니다. 진짜 주인공은 액체 곳곳에 생긴 아주 작은 기포입니다.

탄산음료에는 이산화탄소가 높은 압력에서 액체 속에 녹아 있습니다. 밀봉된 상태에서는 이산화탄소가 액체 안에 머물 수 있지만 뚜껑을 여는 순간 외부 압력으로 내려가면서 녹아 있던 기체가 빠져나오기 시작합니다. 평범하게 연 탄산음료에서 보글보글 기포가 올라오는 이유입니다.

그런데 캔을 세게 흔들면 상황이 달라집니다

그런데 캔을 세게 흔들면 상황이 달라집니다. 흔들리는 동안 액체 속과 용기 벽 주변에 작은 기포가 많이 만들어지고 퍼집니다. 이 작은 기포들은 새 이산화탄소가 기체로 빠져나오기 쉬운 출발점, 즉 핵생성 지점 역할을 합니다.

가만히 있던 탄산음료에서는 기포가 새로 생기는 데 에너지가 필요합니다. 반면 이미 작은 기포가 잔뜩 존재하면 녹아 있던 이산화탄소가 그 기포에 합류해 빠르게 커지기 쉽습니다.

이 상태에서 캔을 열면 압력이 갑자기 낮아집니다. 액체 곳곳의 작은 기포가 동시에 팽창하고 위로 올라오면서 액체까지 밀어 올립니다. 출구는 캔의 작은 입구 하나뿐. 기체와 액체가 한꺼번에 몰리니 거품이 폭발하듯 밖으로 쏟아지는 겁니다.

여기서 의외의 포인트가 하나 있습니다

여기서 의외의 포인트가 하나 있습니다. ‘흔들면 무조건 캔 전체 압력이 크게 올라가서 넘친다’는 설명은 정확하지 않습니다. 여러 실험과 화학 설명에서는 흔들기의 중요한 효과를 압력 자체보다 액체 내부에 기포와 핵생성 지점을 많이 만드는 데서 찾습니다.

그럼 흔든 캔을 잠시 두면 왜 괜찮아질까. 시간이 지나면서 액체 곳곳에 붙어 있던 기포들이 위쪽으로 이동하고 상태가 안정됩니다. 뚜껑을 열었을 때 액체 한가운데서 동시에 커질 기포가 줄어들기 때문에 음료를 밀어 올리는 현상도 약해집니다.

캔을 톡톡 두드리는 민간요법도 여기서 나왔습니다. 다만 위를 몇 번 두드리기만 하면 무조건 안전하다고 볼 근거는 약합니다. 가장 단순하고 확실한 방법은 흔들린 음료를 세워 두고 충분히 안정시키고, 걱정된다면 처음에는 천천히 압력을 빼며 여는 것입니다.

온도도 영향을 줍니다

온도도 영향을 줍니다. 차가운 액체는 일반적으로 이산화탄소를 더 잘 붙잡아둘 수 있어 따뜻해진 탄산음료보다 안정적입니다. 그래서 뜨거운 차 안에 오래 둔 탄산음료를 흔들어 바로 여는 조합은 피하는 편이 좋습니다.

다음에 탄산 캔을 떨어뜨렸다면 “압력이 올랐으니 큰일”보다 이렇게 생각하면 더 정확합니다. 지금 캔 안에는 이산화탄소가 탈출하기 좋은 작은 기포가 잔뜩 생겼을 수 있다. 그 기포들이 가라앉을 시간을 주는 것. 그게 넘침을 줄이는 핵심입니다.

출처: American Chemical Society · Scientific American