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[Science]질소 없으면 살 수 없소
아이스크림에 쓰이는 질소, 어떤 물질일까

《 연기처럼 훨훨 날아가는 질소 아이스크림이 최근 어린이들의 관심을 끌고 있다. 질소 아이스크림은 질소를 액체 상태로 분리한 액체질소를 활용해 만든 것. 영하 196도에 이르는 액체질소를 우유에 부으면 급속도로 냉각(식혀서 차게 함)되면서 아이스크림이 된다. 질소는 아이스크림 외에도 우리 생활에 필요한 여러 부분에 활용되는 화학물질이다. 질소가 어떤 물질인지, 우리 생활의 어떤 부분에 활용되고 있는지 알아보자. 》

 

질소로 아이스크림을 만드는 모습. 브알라 코리아 제공

 

 

냄새·색깔 없어요

 

질소는 우리가 호흡하며 살아가는 지구 대기의 약 78%나 차지하고 있다. 하지만 상온(일반 온도로 약 20도 내외)에서는 냄새, 색깔, 맛이 없는 기체 상태이기 때문에 눈으로 보거나 느끼기 어렵다.

 

질소는 생명체가 생명을 유지하도록 돕는 필수적인 물질이기도 하다. 생명체가 살아가려면 단백질을 섭취해야 하는데 질소가 단백질을 이루는 아미노산과 핵산을 구성하는 원소이기 때문.

 

질소를 뜻하는 ‘nitrogen(니트로젠)’도 ‘기초를 만든다’는 뜻이다. 프랑스의 화학자인 장 샤프탈이 1790년 ‘초석(기초)’이라는 단어와 ‘만든다’는 뜻의 단어를 합성해 만들었다. ‘nitrogen(니트로젠)’의 앞 글자를 따 원소 기호는 ‘N’을 사용한다.

 

질소는 생명체가 잘 자라도록 돕는 비료에 사용되기도 한다. 식물들은 비료에 포함된 질소를 흡수해 아미노산, 알칼로이드 등 다른 화합물을 만들면서 성장한다.

 

일러스트 임성훈
 
 

과자봉지 속에 질소가

 

질소는 어는점이 영하 210도, 끓는점이 영하 196도로 낮다. 어는점과 끓는점이 낮기 때문에 보통의 온도와 압력에서는 다른 물질에 거의 영향을 미치지 않는다. 그래서 음식물이나 연구 자료를 보존할 때 일정한 상태를 유지하기 위해 질소를 사용하는 경우가 많다.

만약 질소가 아니라 산소를 넣으면 물질이 산소 속 성분과 결합해 음식물의 상태가 변형된다. 철 구조물에 녹이 슬거나 뚜껑을 열어놓은 우유가 상하는 것이 그 예이다.

 

주변에 쓰이는 질소를 찾아보고 싶다면 과자 봉지를 한 번 열어보자. 과자 공장에서는 봉지과자를 제작할 때 과자가 부서지지 않도록 하기 위해 봉지 속에 질소를 채운다. 질소는 음식물과 만나도 별다른 변화를 일으키지 않기 때문에 과자를 신선하게 유지할 뿐 아니라 봉지 속에 충분한 공간을 만들어 음식물이 부서지지 않도록 보호하는 역할을 한다.

 

질소를 액체 형태로 만든 액체질소는 위와 같이 아이스크림을 만드는 데는 물론 혈액, 정자와 난자 등을 얼려서 보존하거나 각종 실험장치나 기구를 빠르게 얼리는 데에도 사용된다. 영하 196도 상태인 액체질소를 부으면 물질의 기온이 빠른 속도로 내려가면서 얼어붙는 원리를 이용한 것.

 
▶서정원 기자 monica89@donga.com·심소희 인턴기자
 

      
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2017.06.27 22:05:01 입력

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