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쓴맛 없는 참기름…카페인만 쏙 뺀 커피…‘초임계’ 물질의 마술
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주부 이영채 씨(서울 구로구)는 19일 봄나물 무침에 넣을 참기름을 사기 위해 대형 마트를 찾았다. 그런데 4년 전 처음 등장해 진열대 한구석에서 보았던 ‘초임계’ 참기름이 어느새 진열대의 절반을 차지하고 있는 모습을 발견했다. 일반 참기름보다 가격이 약 50%나 비싼 초임계 참기름이 이처럼 인기를 끄는 비결은 뭘까.
○ 디카페인 커피 만드는 비결
초임계 참기름은 일반 참기름보다 빛깔이 맑고 쓴맛이 적다. 노르스름한 참깨 색깔이 그대로 기름에 나타난다. 비결은 초임계 상태의 이산화탄소를 이용해 만들기 때문이다.
초임계 물질은 액체와 기체 등 두 가지 상태의 특징을 동시에 갖고 있다. 높은 온도와 압력을 가해 만드는데 물은 섭씨 374도 220기압에서, 이산화탄소는 31도 74기압에서 초임계가 된다.
초임계 기체가 되면 공기처럼 확산이 빠르고 1nm(나노미터·1nm는 10억 분의 1m)보다 좁은 공간에 침투할 수 있다. 액체처럼 다른 물질을 잘 녹여내기도 한다. 포도송이처럼 모인 기체분자 여러 개가 이곳저곳을 빠르게 움직이며 다른 물질을 둘러싸기 때문이다.
참기름을 만들 때 쓰는 초임계 이산화탄소는 눈에 보이지 않는 참깨의 작은 틈으로 들어가 기름과 향 성분을 쉽게 녹여 낸다. 기존에는 기름을 잘 짜내기 위해 높은 온도에서 참깨를 볶아야 했다. 높은 온도에서 참깨를 볶으면 참기름의 색이 어두워지고 쓴맛이 생기는데 초임계 이산화탄소를 쓰면 이런 단점을 극복할 수 있다. 가공 식품에 초임계 이산화탄소를 처음 이용한 것은 1970년대 카페인을 제거한 ‘디카페인 커피’를 만들면서부터다. 초임계 이산화탄소는 커피 원두로 들어가 크고 무거운 커피의 맛과 향 분자는 놔둔 채 작고 가벼운 카페인 성분만 녹여 빼낸다.
이윤우 서울대 화학생물공학부 교수는 “30여 년이 흐르며 이산화탄소나 물을 쉽게 초임계 상태로 만들 수 있게 돼 요즘 다양하게 응용되고 있다”고 말했다.
초임계 이산화탄소는 ‘아낌없이 주는 쌀’을 만드는 데도 활용되고 있다. 넥스트바이오사는 쌀을 백미로 만드는 과정에서 떨어져 나온 쌀눈과 쌀겨에서 현미 가루를 만드는 기술을 개발했다. 기름 성분이 많은 쌀눈과 쌀겨는 잘 뭉쳐 가루로 만들기 힘들고 쉽게 변질돼 가축 사료로 쓰거나 버리곤 했다. 하지만 현미에 초임계 이산화탄소를 흘리면 현미의 겉을 덮고 있는 기름 성분만 제거할 수 있다.
김경중(65회) 넥스트바이오 대표는 “쌀눈에는 몸에 좋은 식이섬유와 항산화 성분이 많다”며 “초임계 이산화탄소를 활용해 쌀을 다각도로 활용하는 방법을 연구하고 있다”고 밝혔다.
○ 세탁소의 초임계 드라이클리닝
 “이산화탄소 세탁 가능” 미국에 초임계 이산화탄소를 이용한 드라이클리닝 세탁소가 늘며 ‘이산화탄소 세탁 가능(CO₂)’이란 표시를 넣은 옷이 등장했다. 사진 제공 행거스 |
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미국 세탁회사인 ‘행거스’는 초임계 이산화탄소를 활용한 드라이클리닝 기술을 개발했다. 기존 드라이클리닝에 사용하는 ‘솔벤트’ 같은 약제는 심각한 수질오염을 일으키기 때문에 따로 수거해 처리해야 한다. 하지만 초임계 이산화탄소를 활용하면 섬유를 손상시키지 않고 때만 제거할 수 있다. 세탁 과정에서 사용된 이산화탄소는 재사용하거나 대기 중으로 날아가기 때문에 유해물질을 배출하지 않는다.
심지어 유해물질을 정화하는 데 초임계 기술이 활용되기도 한다. 한화는 초임계 물속에서 유해물질을 빠르게 ‘태워’ 버리는 정화시설을 운용하고 있다. 보통 물에는 유기물이나 산소가 많이 녹지 않는다. 하지만 물을 초임계 상태로 만들면 이야기가 달라진다. 즉 폐수에 산소를 넣은 뒤 초임계 물로 만들면 폐수 속의 오염물질과 산소가 높은 온도에서 타듯이 반응해 이산화탄소와 물만 남는 것이다.
초임계 기술은 첨단 과학에도 활용된다. 지름이 1nm에 불과한 탄소나노튜브 안에 다른 물질을 넣는 것은 쉽지 않다. 이 교수는 “초임계 물질을 활용해 탄소나노튜브 안에 다른 물질을 채우는 기술은 이미 가능하다”며 “초임계 기술이 첨단 과학의 발전에도 큰 공을 세울 것”이라고 말했다.
전동혁 동아사이언스 기자 jermes@donga.com
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전주대에서 전라북도지역혁신협의회
세미나 개최
농업과 환경발전의 비전을 위한 세미나 [2008-11-25 05:38]
이경옥 전북 행정부지사를 비롯한 위원, 시군협의회 의장단, 관계자 등 150명이 참석한 이 자리는 초임계 기술의 농업과 환경분야 활용에 대한 발표 및 토론이 이어졌다. 또한 새정부가 추진하는 全국토의 성장 잠재력을 극대화하기 위해 마련한 선도프로젝트 추진과 지역 전략산업의 분야간 연계, 이를 융합함으로써 신성장동력을 발굴하고, 지역 및 국가의 글로벌 경쟁력 강화, 전북도의 FTA 대비, 농업경쟁력 강화 및 고품질 친환경농업육성, 농업의 조직화․규모화․브랜드화를 통하여 농업을「돈 버는 농업」으로 농업정책과 미래성장동력에 대한 정보공유 등을 토론하는 세미나를 가졌다.
이남식(65회) 의장은 개회사를 통해 ‘지역혁신협의회 세미나를 대학에서 열게되어 기쁘다고 전제. 대학이 지식기반센터가 되어 대학의 혁신은 물론, 지역혁신의 선도주자가 되어 지역의 경쟁력을 높여 나가자’고 하였다.
주제발표에 나선 이윤우 교수(서울대 화학생물공학과)는 ‘농업 및 환경의 새로운 비전제시(초임계유체기술의 응용)’ 김경중 대표(㈜넥스트바이오)는 ‘초임계유체를 농업과 환경에 어떻게 활용할 것인가’를 발표하였으며, 조완구 교수(전주대), 장세명 교수(군산대), 남기석 교수(전북대), 장원길 교수(전주대 EM사업단 단장)등은 주제발표에 대한 지정질의자로 나섰다.
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이남식 전주대총장
7년간 500억 지원받는 `사립대 에너지연구팀'>
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하는 국가 에너지절약기술 개발사업 지원 대상자로 선정됐다.
2일 서강대에 따르면 에너지관리공단은
최근 `2004 에너지 절약기술개발 프로젝 트형 사업'에
이 대학 화공과 유기풍(52) 교수가 이끄는 연구진이 낸
소재개발'을 지원대상으로 선정했다.
7년간 500억원이 넘는 국가지원 기술개발사업에
사립대 교수가 책임을 맡고 있 는 연구진이 선정되기는
이례적인 일이다.
이 연구진이 이용하는 `초임계유체기술'이란 물과 이산화탄소 등을 이용해 생산
공정에서 발생할 수 있는 환경유해물질을 억제하고 에너지 사용량을 획기적으로 줄
일 수 있는 것으로 현재 연구 단계를 마치고 상용화 단계에 접어든 상태다.
연구진은 1단계로 9월부터 2007년까지 3년간 총 151억원의 연구비를 지원받게
되며, 2011년 8월까지 기술 상용화를 위한 연구에 4년간 400억원의 추가 연구비를
지원받게 된다.
유 교수를 비롯해 같은 과 임종성(45)교수와 서울대 화공과 이윤우(48) 박사 등
이 포함된 연구진은 친환경적 에너지절약 기술개발에 박차를 가할 계획이다.
유 교수는 "2년 전부터 꾸준히 준비해 온 노력이 결실을 보게 된 것 같다"며 "
만반의 준비를 한 만큼 7년 뒤에는 에너지 절약기술을 상용화하는 데 모든 연구를
주력하겠다"고 말했다.
ejlove@yna.co.kr
2008년 4월 22일, YTN에 소개된 동영상 자료입니다.
여기에 소개된 서울대 초임계유체공정연구실(이윤우교수)이
넥스트바이오(주)의 연구기지라고 보시면 됩니다^^
Sesame Seeds : 참깨
Sesame Oil : 참기름
sc CO2 : 초임계 이산화탄소
이산화탄소(CO2)의 온도와 압력을 높여서 초임계유체로 만들어
참깨가 담긴 추출기(Extractor)에 넣어주면 참기름 성분을 잡아 나오는데...
이것을 분리기(Separator)에 모아서 압력을 낮추어주면
이산화탄소는 기체로 참기름은 액체로 분리가 됩니다.
이렇게 만들어진 참기름은 맛과 향과 성분이 탁월한 "웰빙"참기름이 됩니다.
1. High Density : 밀도가 높기 때문에 용해력이 뛰어나다.
2. High Compressibility : 조건에 따라 다양한 밀도조절이 가능하기 때문에 용해력을 마음대로 조절할 수 있다.
3. Low Viscosity : 점도가 낮기 때문에 좋은 유체역학적 특성을 가진다.
4. High Diffusivity : 확산력이 높아서 반응속도가 매우 빠르다.
5. Very Low Surface Tension : 표면장력이 매우 낮아서 우수한 침투력을 갖는다.
아래 그림을 클릭하면 큰 그림을 볼 수 있습니다^^
S(Solid) L(Liquid) G(Gas)
Tc = Critical Temperature 임계온도
Pc = Critical Pressure 임계압력
Critical Point : 임계점, Tc 와 Pc 에 도달하여 액체와 기체의 구분이 없어지는 지점
SCF = Super Critical Fluid 초임계유체 (아래그림에서 하늘색으로 표시된 부분)
처음에는 액체의 밀도와 기체의 밀도가 서로 달라서 두개의 상이 확실하게 존재하다가
점차로 온도 압력을 올려주면 경계선이 희미해지고 마침내 임계점에 이르면
밀도가 같아지면서 하나의 상(초임계유체)으로 되어 버리죠.
아래 그림은 CO2의 경우를 보여주고 있습니다^^
그림을 클릭하면 큰 그림을 보실수 있습니다.
※. 님에 의해 복사(이동)되었습니다. (2014-06-20 19:17:21)
