발견! 일반 콜라는 가라앉고 다이어트 콜라는 뜬다？설탕 용해도의 무서운 진실

사이언스 트레이너 쿠와코 켄입니다. 매일이 실험입니다.

이 영상을 보고 정말 놀랐습니다. 동시에 “이건 부력을 설명하기에 딱 좋은 주제다!”라는 생각이 들어 직접 알아보기로 했습니다. 영상에서는 일반 콜라와 제로 콜라(다이어트 콜라) 캔을 각각 물에 넣었더니, 일반 콜라는 가라앉고 제로 콜라는 물에 뜨는 모습을 보여줍니다.

처음에는 “분명 설탕과 인공감미료의 차이 때문이겠지”라고 예상했습니다. 하지만 추측만 하고 끝내기에는 아쉬웠습니다. 그래서 직접 실험으로 확인해 보기로 했습니다.

먼저 무게부터 재보자

캔이 없어서 이번에는 700mL 페트병에 담긴 일반 콜라와 제로 콜라를 사용했습니다. 먼저 개봉하지 않은 상태 그대로 무게를 측정했습니다. 일반 콜라는 762g이었습니다.

이어서 제로 콜라를 재보니 놀랍게도 733g이었습니다.

이 시점에서 이미 제로 콜라가 훨씬 가볍다는 사실을 분명히 확인할 수 있었습니다.

내용물만 꺼내서 비교해 보니

하지만 페트병 자체의 무게도 포함되어 있으므로 정확하게 비교하려면 내용물과 용기를 따로 측정해야 합니다. 그래서 볼을 준비해 각각의 내용물만 무게를 재보았습니다.

측정 결과, 제로 콜라의 내용물은 699g이었습니다. 거의 물과 같은 무게입니다. 700mL의 물은 정확히 700g이므로 1g 차이는 병 입구에 남은 액체 때문이라고 보면 사실상 물과 동일한 수준입니다. 즉, 제로 콜라는 무게만 놓고 보면 “거의 물”이라고 해도 될 정도였습니다.

반면 일반 콜라의 내용물은 730g이었습니다. 같은 양인데도 이렇게 큰 차이가 난다는 점이 놀랍습니다.

그리고 각각의 빈 페트병 무게도 재보았습니다.

두 병 모두 32g으로 거의 차이가 없었습니다. 즉, 용기의 무게는 동일하고, 물에 뜨고 가라앉는 차이는 전적으로 내용물 때문이라고 볼 수 있습니다.

차이는 고작 31g, 하지만 의미는 엄청나다

이제 주목해야 할 것은 일반 콜라와 제로 콜라 내용물의 무게 차이입니다.

730g − 699g = 31g

고작 31g 차이지만, 이 작은 차이가 물에 뜨느냐 가라앉느냐를 결정짓는 핵심 요소가 됩니다. 그렇다면 이 차이는 어디에서 생기는 걸까요? 성분표를 살펴보겠습니다.

일반 콜라에는 당류(설탕)가 들어 있습니다.

반면 제로 콜라에는 감미료(수크랄로스, 아세설팜칼륨)가 사용됩니다.

감미료의 정체는 ‘극소량으로도 달콤한’ 마법 같은 물질

여기서 재미있는 상식을 하나 소개하겠습니다. 수크랄로스는 일반적으로 설탕(자당)보다 약 600배 더 강한 단맛을 냅니다. 즉, 같은 단맛을 내기 위해 필요한 양은 설탕의 600분의 1이면 충분하다는 뜻입니다.

예를 들어 설탕 30g 정도의 단맛을 만들고 싶다면 수크랄로스는 겨우 0.05g이면 됩니다. 설탕이라면 큰술 두 스푼 정도가 필요하지만, 수크랄로스는 귀이개 끝에도 못 미칠 만큼의 아주 적은 양이면 충분한 것이죠.

그래서 제로 콜라는 달콤한 맛은 그대로지만 질량은 거의 늘어나지 않는 신기한 음료가 되는 것입니다. 이런 계산만 보더라도 일반 콜라가 더 무거워지고, 따라서 물속에서 더 쉽게 가라앉는 이유를 충분히 이해할 수 있습니다.

욕조에서 마지막 확인

이론만으로 끝내지 않고 실제로 욕조에 넣어 확인해 보았습니다.

옆에서 보면,

보시는 것처럼 페트병은 둘 다 물에 뜨기는 하지만 잠기는 정도에는 확실한 차이가 있었습니다. 제로 콜라는 수면 위로 나온 부분이 더 많았고, 일반 콜라는 더 깊이 잠겼습니다. 이것은 일반 콜라의 밀도가 더 높다는 것을 보여주는 결과입니다.

캔으로 실험하면 어떻게 될까?

이번에는 페트병으로 실험했지만, 영상처럼 캔으로 실험할 경우에는 한 가지 더 고려해야 할 요소가 있습니다. 바로 알루미늄 캔 자체의 무게와 캔 안에 남아 있는 공기층입니다.

알루미늄의 밀도는 2.7g/cm3로 물보다 훨씬 무겁습니다. 하지만 캔 윗부분에는 작은 빈 공간이 남아 있는데, 이 공기층이 일종의 부력 주머니 역할을 하여 캔을 뜨게 만듭니다. 결국 알루미늄 캔의 무게와 내부 공기층이 만들어내는 부력의 균형에 따라 캔 전체가 뜰지 가라앉을지가 결정됩니다.

이번 실험 결과를 종합해 보면, 캔으로 실험하더라도 일반 콜라는 가라앉고 제로 콜라는 뜨는 현상이 충분히 나타날 수 있을 것으로 보입니다. 다음에는 실제 캔으로도 꼭 확인해 보고 싶네요.

볼링공에도 물에 뜨는 것과 가라앉는 것이 있다는 사실, 알고 계셨나요?

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