탄산음료 캔을 두드리면 거품이 덜 넘칠까? 과학적으로 알아보기

탄산음료 캔을 떨어뜨렸을 때 이런 행동을 해본 적이 있으신가요?

캔 윗부분이나 옆면을 손가락으로 몇 번 톡톡 두드린 다음 뚜껑을 여는 것입니다.

“이렇게 두드리면 탄산이 안 넘친다”는 이야기도 흔히 들을 수 있습니다.

실제로 효과가 있는 방법일까요?

흥미롭게도 여기에는 어느 정도 과학적으로 설명할 수 있는 원리가 있습니다. 하지만 두드린다고 해서 탄산음료가 넘치지 않는다고 확실하게 말할 수는 없습니다.

실제 실험 연구에서도 단순히 캔을 두드리는 것만으로 뚜렷한 효과가 나타나지 않은 사례가 있습니다.

왜 그런지 탄산음료 속 기포부터 살펴보겠습니다.

탄산음료가 넘치는 핵심은 작은 기포다

탄산음료에는 많은 양의 이산화탄소(CO₂)가 녹아 있습니다.

캔이 밀봉되어 있을 때는 내부 압력이 높기 때문에 상당량의 이산화탄소가 액체에 녹은 상태를 유지할 수 있습니다.

하지만 캔을 열면 상황이 달라집니다.

뚜껑이 열리는 순간 내부 압력이 낮아지고, 액체 속 이산화탄소가 기체로 빠져나오기 시작합니다.

이때 이산화탄소가 아무 곳에서나 똑같이 기포를 만드는 것은 아닙니다.

기포가 만들어지고 성장하기 쉬운 지점을 핵생성 지점(nucleation site)​이라고 합니다.

용기 표면의 미세한 틈이나 액체 속의 작은 입자 등에 존재하는 미세한 기체 공간이 기포 형성에 관여할 수 있습니다.

탄산음료에서 발생하는 기포는 이러한 기존의 미세한 기체 공간을 이용하는 불균일 핵생성과 밀접하게 관련되어 있습니다.

캔을 흔들면 기포가 어떻게 변할까?

탄산음료 캔을 흔들면 액체가 격렬하게 움직입니다.

이 과정에서 작은 기포들이 액체 곳곳에 분산될 수 있습니다.

캔이 닫혀 있는 동안에는 내부 압력이 유지되지만, 문제는 캔을 여는 순간 발생합니다.

압력이 갑자기 낮아지면서 녹아 있던 이산화탄소가 기존의 작은 기포로 빠르게 이동합니다.

그러면 기포가 커집니다.

커진 기포는 부력에 의해 위로 올라가면서 주변 액체를 밀어냅니다.

많은 기포가 동시에 이런 움직임을 보이면 결국 액체와 거품이 캔 입구를 통해 밖으로 넘쳐나게 됩니다.

그래서 흔든 탄산음료를 바로 여는 것은 좋지 않습니다.

그렇다면 캔을 두드리는 방법은 어디에서 나온 걸까?

여기서 유명한 방법이 등장합니다.

흔들린 캔을 열기 전에 캔의 윗부분이나 옆면을 손가락으로 가볍게 두드리는 것입니다.

이 방법에는 그럴듯한 과학적 가설이 있습니다.

캔 내부 벽에 붙어 있는 작은 기포를 두드림으로써 떨어뜨릴 수 있다는 것입니다.

벽에서 떨어진 기포가 부력에 의해 위로 올라가 액체 위의 기체 공간으로 이동한다면, 캔을 열었을 때 액체 내부에서 급격하게 성장할 기포가 줄어들 가능성이 있습니다.

즉,

캔을 두드린다 → 벽에 붙은 기포 일부가 떨어진다 → 기포가 위쪽으로 이동한다 → 액체 내부에서 성장할 기포가 감소한다 → 넘침이 줄어들 수도 있다

라는 원리입니다.

물리적으로 전혀 근거 없는 이야기는 아닌 셈입니다.

그런데 실제 실험에서는 어땠을까?

이 문제를 실제로 실험한 연구가 있습니다.

2019년 연구진은 1,000개가 넘는 330mL 맥주 캔​을 이용해 캔을 두드리는 행동이 음료 손실을 줄이는지 조사했습니다.

캔은 크게 흔든 것과 흔들지 않은 것으로 나뉘었고, 다시 열기 전에 캔을 손가락으로 세 번 두드린 경우와 두드리지 않은 경우로 나눠 비교했습니다.

그리고 캔을 열었을 때 얼마나 많은 맥주가 손실됐는지를 측정했습니다.

결과는 흥미로웠습니다.

흔들린 캔을 두드린 경우와 두드리지 않은 경우 사이에서 통계적으로 유의한 맥주 손실 차이가 발견되지 않았습니다.

흔들지 않은 캔에서도 마찬가지로 뚜렷한 차이가 확인되지 않았습니다.

즉, 이 실험에서는 흔들린 캔을 손가락으로 세 번 두드리는 행동이 넘침을 막는 효과적인 방법이라는 증거가 나오지 않았습니다.

그럼 탄산음료에도 효과가 없다고 보면 될까?

여기서는 주의해야 합니다.

앞의 실험은 일반 탄산음료가 아니라 맥주 캔을 이용한 연구입니다.

맥주와 탄산음료는 구성 성분이 같지 않습니다.

Nature Reviews Physics 역시 이 연구를 소개하면서 맥주의 일부 단백질 등이 기포가 위로 이동하는 데 영향을 줄 가능성이 있기 때문에 해당 결과를 그대로 탄산음료에 적용할 수 있는지는 명확하지 않다는 점을 짚고 있습니다.

따라서 현재 근거를 가지고

“캔을 두드리는 방법은 무조건 효과가 없다.”

라고 단정하는 것도 조심해야 합니다.

반대로

“캔을 몇 번 두드리면 절대 넘치지 않는다.”

라고 말할 근거 역시 충분하지 않습니다.

보다 정확한 표현은 두드리기가 도움이 될 수 있다는 물리적 설명은 존재하지만, 확실한 예방 방법으로 입증됐다고 보기는 어렵다​는 것입니다.

세게 두드리면 더 효과적일까?

그렇다고 캔을 더 강하게 두드리는 것도 좋은 방법이라고 보기 어렵습니다.

탄산음료에서 기포의 움직임은 충격과 압력 변화에 영향을 받습니다.

강한 충격은 오히려 액체 내부를 다시 교란시킬 수 있기 때문입니다.

실제로 탄산음료가 들어 있는 병에 충격을 가하면 압력파가 액체 내부의 기존 기포를 더 작은 기포들로 쪼갤 수 있고, 기포의 전체 표면적이 증가하면서 이산화탄소의 이동을 빠르게 만들 수 있습니다.

따라서

“약하게 두드리는 게 좋다면 세게 두드리면 더 좋겠지”

라고 생각하는 것은 옳지 않습니다.

탄산음료에서는 오히려 충격 자체를 최소화하는 편이 낫습니다.

그렇다면 가장 확실한 방법은 무엇일까?

캔을 떨어뜨렸거나 심하게 흔들었다면 가장 단순한 방법이 오히려 합리적입니다.

바로 열지 않고 가만히 세워두는 것입니다.

시간이 지나면 액체의 움직임이 줄어들고 액체 내부에 분산된 기포의 상태도 변합니다.

기포는 부력의 영향을 받아 위로 이동할 수 있고, 일부는 서로 합쳐지거나 액체 위쪽의 기체 공간으로 이동할 수 있습니다.

따라서 흔든 직후 여는 것보다 충분히 안정시킨 뒤 여는 것이 거품이 급격하게 넘치는 것을 줄이는 데 도움이 될 수 있습니다.

다만 모든 탄산음료에 대해 “정확히 몇 초를 기다리면 된다”고 정해진 절대적인 시간은 없습니다.

음료 종류, 온도, 탄산 함량, 흔들린 정도와 같은 조건이 다르기 때문입니다.

캔 위쪽을 두드리는 것과 옆면을 두드리는 것은 같을까?

우리가 흔히 보는 방법에는 두 가지가 있습니다.

캔 뚜껑 부분을 톡톡 치는 사람이 있는 반면, 캔 옆면을 여러 번 두드리는 사람도 있습니다.

기포를 캔 벽에서 떨어뜨린다는 가설을 생각한다면 기포가 붙어 있는 벽면에 충격을 전달하는 것이 핵심이라고 볼 수 있습니다.

하지만 특정 위치를 몇 번 두드려야 효과가 있다는 확립된 공식이 있는 것은 아닙니다.

따라서 “윗부분을 세 번 치면 된다”와 같은 방법을 과학적으로 확립된 규칙처럼 받아들이기는 어렵습니다.

흔들면 캔 내부 압력이 크게 올라가는 것일까?

또 하나 흥미로운 오해가 있습니다.

흔든 탄산음료가 넘치는 모습을 보면 흔드는 동안 캔 내부 압력이 크게 증가했다고 생각하기 쉽습니다.

하지만 현상을 이해하는 데 더 중요한 것은 기포의 생성과 분포입니다.

흔들면서 액체 내부에 많은 작은 기포가 분산되고, 캔을 열었을 때 압력이 감소하면 이 기포들이 이산화탄소가 빠져나갈 수 있는 통로 역할을 합니다.

따라서 탄산음료가 넘치는 현상을 단순히

“흔들었다 → 압력이 올라갔다 → 폭발했다”

라고 설명하는 것은 충분하지 않습니다.

실제로는 압력 변화 + 이산화탄소의 용해도 + 기포의 핵생성 및 성장이 함께 작용합니다.

탄산음료를 안전하게 열려면?

흔들렸거나 떨어진 탄산음료를 열어야 한다면 복잡한 방법을 사용할 필요는 없습니다.

먼저 캔을 세워두고 추가적인 충격을 주지 않습니다.

그리고 음료가 충분히 안정될 시간을 줍니다.

그 후 조심스럽게 개봉합니다.

캔을 가볍게 두드리는 행동을 추가할 수는 있겠지만, 이것만으로 넘침이 방지된다고 믿어서는 안 됩니다.

특히 캔을 강하게 두드리거나 다시 흔드는 행동은 피하는 것이 좋습니다.

결론: 캔 두드리기는 과학일까, 속설일까?

탄산음료 캔을 열기 전에 두드리는 행동에는 나름의 과학적 아이디어가 숨어 있습니다.

캔 벽에 붙어 있는 작은 기포를 떨어뜨려 액체 위쪽으로 이동시킨다면 캔을 열었을 때 액체 내부에서 성장하는 기포를 줄일 가능성이 있다는 것입니다.

하지만 가능한 원리가 존재한다는 것과 실제 효과가 충분히 입증됐다는 것은 다른 이야기입니다.

1,000개가 넘는 맥주 캔을 대상으로 실시한 무작위 대조 실험에서는 캔을 세 번 두드린 행동이 음료 손실을 유의하게 줄이지 못했습니다.

다만 이 실험은 맥주를 대상으로 했기 때문에 그 결과를 모든 종류의 탄산음료에 그대로 적용하는 데에는 한계가 있습니다.

따라서 현재 알려진 내용을 종합하면,

캔을 가볍게 두드리는 방법은 기포를 이동시킬 수 있다는 물리적 가설은 있지만, 탄산음료가 넘치는 것을 확실하게 막아주는 방법이라고 단정하기는 어렵습니다.

오히려 흔들린 탄산음료라면 추가적인 충격을 주지 않고 가만히 세워두어 기포와 액체가 안정될 시간을 주는 것이 더 기본적인 방법입니다.

우리가 무심코 캔을 ‘톡톡’ 두드리는 행동 하나에도 이산화탄소의 용해도, 핵생성, 부력, 압력 변화와 같은 흥미로운 과학이 숨어 있습니다.

참고 자료

• Sopina E. et al., To beer or not to beer: does tapping beer cans prevent beer loss? A randomised controlled trial, 2019.
• Nature Reviews Physics, The physics of fizz, 2023.
• Rodríguez-Rodríguez J., Casado-Chacón A., Fuster D., Physics of Beer Tapping, Physical Review Letters, 2014.
• Liger-Belair G. et al., 탄산음료의 기포 생성·성장에 관한 연구.
• Bubbles, Foam Formation, Stability and Consumer Perception of Carbonated Drinks: A Review of Current, New and Emerging Technologies for Rapid Assessment and Control, 2020.