남은 콜라는 청소에 양보하세요
장홍제 광운대학교 화학과 교수
비누, 락스, 콜라, 베이킹소다, 구연산, 과산화수소수…. 찌든 때를 말끔히 청소하기 위해 사용되곤 하는 다양한 물질이다. 다시 보니 조금 이상한 단어가 중간에 끼어들어 있는 듯도 싶다. 음료로 자주 즐기곤 하는 콜라가 청소용품으로 사용될 수 있는 것일까? 다른 세제들과 어깨를 나란히 할 정도라면 콜라를 마시는 행위는 스스로를 부정하는 것이 아닐까? 이야기만 무성한 콜라에 대한 흥미로운 사실을 몇 가지 소개한다
코카-콜라와 코카인
음료의 종류는 수없이 많지만 크게 단 두 가지 분류로 나눠볼 수 있다. 평범한 음료와 탄산음료다. 술은 조금 다른 이야기가 아닐지 제안할 수 있겠으나 마찬가지다. 레드 와인이나 위스키 등 에탄올과 물, 그리고 착향 분자들의 혼합으로 이루어진 술, 그리고 샴페인이나 맥주와 같은 탄산이 중요한 술로 구분되니 말이다
탄산수는 누가 처음 제안했길래 이처럼 위대한 발명을 우리에게 남겼을까? 탄산은 물에 녹아 있는 이산화 탄소의 특징인 만큼, 이산화 탄소의 발견과 분리로부터 모든 것은 시작된다. 이후 이 흔한 기체가 생각보다 차가운 물에 잘 녹아들고, 보글보글 독특한 촉감과 함께 배출된다는 사실은 조지프 프리스틀리에게 탄산수 제조라는 영감으로 다가온다. 무언가 터져 나오는 생명력이 담긴 듯도 한 탄산수는 실제로 장거리 항해에서 괴혈병을 치료하는 음료로 오해받으며 인기를 누리기도 했다.
프리스틀리의 탄산수 사업에 큰 동기가 된 것은 진화론으로 유명한 찰스 다윈의 조부이자 과학자였던 이래즈머스 다윈이었다. 하지만 그들의 사업은 작은 성공에서 그치게 되고, 이제는 코카-콜라에 합병된 탄산수와 탄산음료의 선구자 슈웹스(Schweppes)에 의해 새로운 시대로 넘어간다.
다양한 탄산음료 종류만큼이나 사람들의 취향도 가지각색이다. 그럼에도 탄산음료의 대명사이자 수많은 계열사를 이루고 유명세를 누리는 것은 코카-콜라이다. 코카-콜라라는 이름이 처음 등장하는 순간은 분명 음료의 핵심을 관통하고 있었다. 코카-콜라의 정확한 제조법은 비밀에 감춰져 있다는 등 여러 일화가 있지만, 가장 중요한 두 가지 원료는 알려져 있다. 비밀의 유출을 통해서가 아니라 당당한 공개로 말이다. 바로 코카(coca) 식물의 잎과 콜라(kola 혹은 cola) 나무의 열매다. 재미있는 사실은 이 두 재료가 음료로 사용하기에는 그리 적합하지 않다는 점이다.
콜라 씨앗은 나름 괜찮은 편이다. 커피나 초콜릿에 함유된 카페인(caffeine)과 테오브로민(theobromine)이 주성분이다. 하지만 코카 잎은 왠지 식물 이름에서 예상되었듯, 유명한 중독성 마약 물질인 코카인(cocaine)이 주성분이다. 이 세 가지 물질 모두는 매우 쓴 맛을 특징으로 삼는다. 자연스레 신경 자극 기능이 있는 쓴맛의 성분들이 핵심이었으니, 초기의 코카-콜라는 음료라기보다는 의료용 시럽으로 판매되었다. 조금 더 먹기 편하도록 탄산수와 캐러멜 향, 설탕 등이 첨가되어 음료로 재탄생하게 된다.
물론 이제는 코카-콜라에 코카인이 함유되어 있지 않다. 20세기 초 코카인 함유에서 발생하는 문제를 인식하고 제거하기 시작했으며, 코카인은 추출되어 의료용으로 사용되고 나머지 향 성분들만 콜라 제조에 쓰인다. 하지만 가끔 의심스러울 수도 있다. 누군가 코카인을 몰래 빼돌리는 것은 아닐지 말이다. 언제나 현실은 상상을 능가한다는 말이 있듯, 2016년 프랑스의 코카-콜라 공장에서는 무려 약 370 ㎏의 코카인이 유출되다 덜미가 잡힌다. 만약 거래되는 가격을 기준으로 한다면 무려 1조 1,000억 원 상당이며 커다란 사회적 파동이 발생했을 수도 있겠다.
콜라로 청소하기
코카-콜라 성분표를 들여다보면 특별할 것은 없다. 카페인과 천연 착향료들, 색을 내기 위한 캐러멜 색소와 설탕 정도는 분명 세척과는 무관하리라는 확신이 든다. 그 외 두 가지 성분인 탄산수와 인산(phosphoric acid)은 어떨까?
탄산과 인산 모두 산(acid)의 일종임을 짐작할 수 있다. 그리고 산은 신맛을 갖는 특징으로도 유명하다. 탄산음료는 달콤하고 톡 쏘는 맛이 인상적이라 산이 강하지 않다고 생각될 수 있지만, 산성도의 척도로 사용되는 pH를 실제로 측정해보면 결과는 놀랍다. pH 2~3 범위에 해당하는 상당히 강한 산이기 때문이다. 같은 범위에 속하는 물질들은 레몬과 식초가 대표적이다.
탄산음료에서 레몬이나 식초만큼의 강렬한 신맛을 느끼지 못하는 것은 달콤함과 함께 다양한 착향료들이 혼합되어 있기 때문이다. 탄산음료를 많이 마시면 속이 더부룩하거나 치아에 좋다는 이야기는 산성 용액을 들이키기 때문이다. 식초나 레몬즙을 병째 들이마신다고 생각해본다면 당연한 듯싶다. 찌든 때가 생긴 변기 등에 콜라를 부어뒀다 청소하면 꽤나 말끔히 씻겨 내려가는 것은 산의 역할 때문이다.
콜라의 기포도 청소에 도움이 될까?
청소에 콜라를 사용할 때는 보통 며칠간 방치되어 탄산이 모두 빠져버린, 마시기엔 밋밋한 제품을 사용한다. 만약, 기포가 잔뜩 올라오는 신선한 콜라를 이용해 청소한다면 무언가 다른 점이 나타날까? 이와 관련해 하나의 재미있는 현상을 떠올려볼 수 있다. 콜라에 멘토스를 넣으면 엄청난 양의 기포가 발생하면서 분수처럼 솟아오르는 소다 게이저(soda geyser) 현상이다. 간혹 이 콜라 폭발이 어떠한 화학 반응으로 일어나는지 질문을 받기도 하지만, 정확히는 물리적 작용에 의한 결과다. 매끈해 보이는 멘토스 표면에 아주 작게 잔뜩 퍼져 있는 흠집들은 탄산이 이산화 탄소 기포로 만들어질 수 있는 핵 형성 자리로 작용해 급격한 속도로 기포를 만들어낸다.
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소다 게이저 현상(좌), 콜라 넛트(우) ⓒ위키피디아 |
그렇다면 탄산수에서도 동일하게 작동할 것이건만, 탄산수에 멘토스를 혹시라도 넣어본 경험이 있다면 폭발의 세기가 사뭇 약하다는 것을 떠올릴 수 있다. 작은 기포가 매우 많이 만들어질수록 폭발은 거세다. 콜라 속의 설탕 분자 등은 표면장력을 높여 기포가 크고 천천히 나오도록 만든다. 하지만 당분을 아스파탐 등의 감미료로 대체한 소위 제로콜라는 낮은 표면장력 때문에 폭발이 강력하다. 먹고 남은 탄산음료를 닫아뒀을 때 일반적인 콜라에 비해 제로콜라가 더 빨리 김이 새버리는 것도 같은 이유다.
탄산음료에서 배출되는 기포는 아주 극적인 효과를 만들어낼 정도는 아니다. 하지만 초음파 등을 이용해 인위적으로 만들어내는 기포들은 붕괴로부터 아주 강한 기계적, 열적, 화학적 에너지를 분출해 세척뿐만 아니라 신소재의 합성에도 흔히 사용된다. 강철에 버금갈 강도로 언급되기도 하는 탄소 나노튜브를 작게 자르는 데에도 초음파 공기 방울이 사용되고 있으니, 세척에 적용할 수 있다면 효과는 확실할 것이다.
이론상으로, 탄산음료의 기포도 미약하지만 영향을 줄 가능성은 있다. 기체는 물과 섞이지 않는 소수성 물질이며 이 때문에 물을 벗어나 공기 속으로 사라진다. 그리고 대부분의 기름때 역시 물에 간단히 씻겨나가지 않는 소수성 물질이다. 비눗방울이 기름때를 벗겨내듯 탄산 기포도 아주 미량이지만 찌든 때를 벗겨낼 수 있을 것이다. 물론 그러기 위해서는 거금을 주고 구입한, 한 입 마셔보지도 못한 새 콜라를 콸콸 부어야 할 테니 여러 상황을 고려할 때 청소는 세제에 맡기는 것이 현명할 것이다.