한국인과 결코 떼어 놓고 생각할 수 없는 것이 김치다. 오죽하면 “김치 없인 못 살아 정말 못 살아∼”라는 노랫말까지 있을까. 뜨끈한 밥 한 숟갈은 물론 얼큰한 라면 한 젓가락에는 반드시 김치가 얹어져야 제맛이 나기 마련이다. 최근엔 조류인플루엔자와 사스(SARS) 예방 등 항균·항암 효과를 인정받으면서 최고의 과학적인 발효식품으로 칭송 받고 있다. 김치와 그 보관 용기인 장독에 담긴 과학적 비밀을 풀어보자.

●배추가 숨을 죽인다

김치는 양념류가 삼투압(渗透壓)원리로 인해 수분이 교환되고 배출되면서 만들어진다. 삼투압 원리란 선택적 투과를 하는 반투막으로 농도가 다른 두 액체를 막아 놓을 때 농도가 낮은 쪽의 액체가 높은 쪽으로 이동하면서 평형이 이뤄지는 현상을 말한다.

김치를 담그기 전에 먼저 배추를 소금으로 절이게 된다.

이때 삼투압의 원리에 의해 농도가 낮은 배추 안의 수분이 농도가 높은 소금물 쪽으로 빠져나오게 된다.

즉, 소금보다 크기가 작은 분자인 물이 배추의 세포막을 통해 농도가 낮은 쪽에서 높은 쪽으로 이동, 양쪽의 농도가 평형을 이루게 되는 것이다.

이때 뻣뻣했던 배추가 부드러워지면서 부피가 줄게 돼 통상 ‘배추가 숨을 죽인다.’는 표현을 쓰는 것이다. 배추의 수분이 밖으로 빠져 나오면 세포간 물질 교류가 활발해지고 효소 작용이 활성화돼 양념이 잘 배어들고 젓산이 잘 발효될 수 있는 상태가 된다.

김치가 시어지는 이유는 시간이 지나면서 젖산이 발효되기 때문이다. 배추에 간이 든 뒤에는 각종 미생물이 활동하며 발효 작용이 일어난다.

배추에 함유된 당류가 젖산균에 의해 젖산과 기타 유기산으로 변하면서 독특한 향과 맛을 만들어내는 것이다.

젖산은 또 부패를 촉진하는 잡균의 발육을 억제한다.

최근엔 김치속 젖산균이 상큼한 맛을 만들어 내고 각종 유해 세균의 발생을 억제한다는 사실을 국내 연구진이 유전체 염기서열 해독을 통해 밝혀냈다.

서울대 미생물연구소 연구팀은 “김치속 미생물인 페디오코커스 펜토사세우스에 포함된 항균 물질이 위염과 위궤양을 일으키는 헬리코박터 파이로리균과 식중독을 유발하는 리스테리아균 등 유해 세균의 생장을 억제하는 탁월한 능력을 지녔다.”고 설명했다.

김치의 젖산 발효를 돕는 숨은 공신은 젓갈이다. 젓갈은 단백질이 미생물에 의해 분해되면서 만들어지는 아미노산이나 핵산을 풍부하게 함유한다. 때문에 미생물의 좋은 먹잇감이 돼 김치의 숙성을 촉진하고 특유의 감칠맛을 낸다.

만일 김치가 익는 과정에서 젖산 발효가 일어나지 않는다면, 소금에 의한 절임 효과밖에 나타나지 않아 단무지나 피클과 같은 단순 ‘염장(鹽藏) 식품’에 지나지 않게 된다.

●장독의 미세한 숨구멍으로 산소 공급

장독은 그 표면을 자세히 들여다 보면 수많은 구멍들이 빼곡히 들어찬 것을 볼 수 있다.

이는 장독을 만드는 재료인 흙이 입자가 크고 불규칙하기 때문이다. 가마에서 굽는 과정에서 이 불규칙한 입자들이 미세한 구멍을 만들어낸다.

그런데 장독의 미세한 구멍들은 액체는 통과시키지 않지만 공기는 통과시킬 정도로 작은 스펀지 구조를 이룬다.

때문에 장독 바깥의 맑은 산소가 장독 안의 김치에 끊임없이 공급되게 돼 발효 작용이 촉진되고 김치의 신선도가 오래 유지된다.

장독은 크기와 모양이 지방에 따라 제각각이다. 여기에도 과학적인 이유가 있다.

중부 이북 지역의 장독은 대체로 입이 크고 배가 홀쭉한 모양을 띤다.

반면 남부 지역의 장독은 배가 불룩한 대신 입은 작다.

이는 일조량의 차이를 감안해 만들어졌기 때문이다. 중부는 남부에 비해 기온이 낮고 일조량이 적기 때문에 수분 증발을 최대화하기 위해 입을 크게 만든 것이다. 남부 지역은 그 반대라 할 수 있다.

이영표기자 tomcat@seoul.co.kr