d라이브러리

잘 익은 사과를 베어 물던 섭섭박사님은 사과를 좋아하는 친구들이 떠올랐어요. 하지만 그냥 나눠 주면 재미없을 것 같아 친구들을 깜짝 놀라게 만들기로 했죠. 요리조리 사과를 살피던 섭섭박사님은 번뜩 좋은 생각이 났어요.

 

 

도전 실험

빨갛던 사과의 색이 달라졌다!

 

섭섭박사님은 친구들 앞에서 사과의 색이 변하는 마술을 보여주기로 했어요. 빨간 사과에 끓는 물을 부으면 어떤 일이 일어날까요?

 

준비물
사과, 집게, 넓은 그릇, 전기포트, 끓는 물

 

끓는 물을 다룰 때는 반드시 보호자와 함께하세요.

 

➊ 붉은빛이 나는 사과에 긴 집게나 포크 등을 꽂아 고정한다.

➋ 사과에 끓는 물을 골고루 붓는다.

➌ 사과의 붉은빛이 옅어진 것을 관찰한다.

➍ 1~2시간 정도 사과를 그대로 두면 표면에 붉은 방울이 맺힌다.

 

왜 이런 일이?

 결과: 사과의 빨간색이 옅어지고, 시간이 지나면 사과 표면에 붉은 땀 같은 방울이 맺힌다.

사과가 빨갛게 익는 이유는 식물의 색을 만드는 안토시아닌이라는 색소 성분 때문이에요. 익기 전의 사과는 클로로필이라는 색소 때문에 초록빛을 띠어요. 햇빛과 당, 온도 조건이 알맞으면 사과의 세포 안에서 안토시아닌이 합성되어 붉은빛을 띠게 되죠. 안토시아닌은 15~20°C의 온도에서 가장 활발하게 만들어지고, 가열하면 파괴되는 특성이 있어요. 

안토시아닌은 식물 세포 속의 액포라는 주머니에 들어 있어요. 사과에 끓는 물을 부으면 뜨거운 온도 때문에 세포벽이 파괴돼 액포 속 안토시아닌이 빠져나와요. 열로 인해 안토시아닌이 분해되며 사과 껍질의 붉은빛은 점차 옅어지죠. 시간이 지나 물기가 증발하면, 세포에서 빠져나온 안토시아닌과 당분이 사과 표면에 맺히게 됩니다. 이것이 마치 붉은 땀처럼 보이는 거예요.

 

한걸음 더!

사과의 속살까지 진단하는 카메라

 

사과를 살 때는 사과의 겉모습을 이리저리 살펴보며 맛있을지 추측해요. 농촌진흥청은 눈에 보이지 않는 사과의 흠도 찾아내는 기술을 개발했답니다. 

 

농촌진흥청

초분광 특수 카메라로 사과의 멍과 흠집 등을 찾아낼 수 있다.

 

과일의 상품 가치는 모양과 크기, 색상, 상처 등 겉모습뿐만 아니라 당도, 단단함 등 내부 특성에 의해 결정돼요. 하지만 눈에 잘 띄지 않는 흠집이나 껍질 속의 멍은 알아채기 어렵죠. 9월 22일, 농촌진흥청 연구팀은 초분광 특수 카메라로 사과의 속살까지 확인하는 기술을 개발했다고 발표했어요. 분광은 빛이 한 번 진동하는 주기인 파장에 따라 빛을 분리해서 여러 색의 띠인 스펙트럼으로 나타내는 것이에요. 빛을 분리하는 파장의 종류가 수백 개를 넘어가면 초분광이라고 합니다.  

기존에는 맨눈이나 RGB 카메라를 사용해서 사과를 분석했어요. RGB 카메라는 빨강, 초록, 파랑의 3가지 파장 영역만 인식해요. 겉으로 색이 뚜렷하게 다르지 않으면 사과 내부의 결함을 잘 찾지 못했죠. 초분광 특수 카메라는 사과에 빛을 쏜 다음 반사되거나 통과하는 빛 가운데 가시광선에서 근적외선까지 범위인 400~2500nm● 파장의 빛을 2~6nm 간격으로 세밀하게 나눠 동시에 촬영해요. 과일 속의 산, 수분, 색소, 세포 밀도 등에 따라 특정 파장에서 빛의 흡수나 반사가 달라집니다. 그래서 파장을 세밀하게 나눌수록 더 자세한 정보를 알 수 있죠. 초분광 특수 카메라를 쓰면 사과를 자르지 않고도 안쪽의 멍이나 상처 흔적을 알 수 있어요. 

연구팀은 초분광 특수 카메라로 얻은 스펙트럼 정보를 분석해 다양한 사과 품종을 판별하는 데 쓰일 과일 전용 식생지수도 개발했어요. 식생지수는 식물의 상태와 성분 등을 파악하는 지표로, 연구팀이 개발한 식생지수를 사용해 다양한 사과 품종을 94.3%의 정확도로 판별했죠. 연구팀은 “앞으로 사과의 당도까지 예측해서 사과의 종합적인 품질 정보를 제공하겠다”고 밝혔습니다.

 

실험 하나 더!

단단한 사과에 빨대를 꽂아라! 

 

섭섭박사님은 또 한 번 친구들을 놀라게 해 줄 거예요. 사과에 플라스틱 빨대를 꽂아 관통한 척하는 거죠. 단단한 사과에 잘 휘어지는 빨대를 꽂는 방법이 있을까요?

 

준비물
사과, 일자 빨대 2개

 

➊ 빨대의 한쪽을 엄지손가락으로 막는다.

 

➋ 손에 힘을 주고 빨대의 뚫린 쪽을 사과에 내리꽂는다.

 

➌ 사과에 빨대가 꽂힌다.

 

➍ 같은 방법으로 반대편에 빨대를 꽂는다.

 

➎ 빨대가 사과를 꿰뚫은 모습이 되었다.
 

왜 이런 일이?

 결과: 빨대 끝을 손으로 막으면 사과에 꽂을 수 있다.

플라스틱 빨대는 쉽게 눌리고 휘어지는 재질이에요. 속이 빈 관 형태의 빨대에는 자유롭게 공기가 드나들고 있죠. 이러한 빨대를 사과에 그냥 꽂으려 하면 사과의 단단함을 이기지 못하고 구부러져요.  

빨대의 한쪽 끝을 엄지손가락으로 막고 사과에 재빨리 내리꽂으면 빨대 속에 공기가 갇히게 돼요. 이때 빨대 속에선 공기가 압축되어 압력이 높아집니다. 이 공기의 압력은 빨대의 벽을 안쪽에서 밀어주는 역할을 해요. 덕분에 빨대가 구부러지지 않고 사과를 뚫고 들어갈 수 있죠. 말랑말랑한 고무 재질의 자전거 타이어에 공기를 넣으면 단단해지는 것도 같은 원리입니다. 빨대를 사과에 꽂아 넣을수록 빨대 속 공기의 압력이 높아지고, 그 압력이 빨대 벽을 밀어내서 빨대는 더 단단해진 상태로 사과를 뚫을 수 있답니다.   

 

용어 설명

●nm(나노미터): 미세한 길이를 재는 단위. 1nm는 10억 분의 1m.