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콜라·사이다에 치아 담갔더니…10분만에 5배 거칠어져

등록 :2020-07-22 16:29수정 :2020-07-23 15:07

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카이스트, 콜라·사이다·오렌지주스 비교 분석
거칠기는 10분만에 5배, 탄성은 5분만에 5분의1로
표면 울퉁불퉁해지는 건 주스보다 탄산음료가 세
청량음료가 치아를 부식하는 과정은 예상보다 빨리 진행됐다. 픽사베이
청량음료가 치아를 부식하는 과정은 예상보다 빨리 진행됐다. 픽사베이

콜라, 사이다 같은 청량음료가 치아를 부식시키는 장면을 포착한 현미경 사진이 공개됐다.

카이스트(한국과학기술원) 신소재공학과 홍승범 교수 연구팀은 원자간력 현미경(AFM)으로 청량음료가 치아 표면에 일으키는 변화를 사진으로 촬영하는 데 성공했다고 22일 밝혔다.

청량음료 노출 시간에 따라 변화하는 치아의 표면. 10분 후 치아 표면이 5배나 더 울퉁불퉁해졌다. 위로부터 코카콜라, 스프라이트, 미닛메이드 오렌지주스. 카이스트 제공 ※ 이미지를 누르면 크게 볼 수 있습니다.

원자간력 현미경(AFM)은 주사형 탐침 현미경(SPM)의 하나로, 끝에 있는 나노미터(1나노미터는 100만분의 1밀리미터) 수준의 미세한 탐침과 시료 표면 사이에 작용하는 원자간력을 이용해 3차원 이미지를 얻는 장치다.

청량음료의 성분이 치아 표면에 미치는 변화는 크게 두 가지로 나눠볼 수 있다. 하나는 거칠기(roughness), 다른 하나는 탄성 계수(elastic modulus)다. 거칠기는 표면의 울퉁불퉁한 정도를, 탄성계수는 표면의 단단한 정도를 나타내는 말이다.

청량음료에 노출된 치아 법랑질의 거칠기(왼쪽)와 탄성 계수(오른쪽) 변화 과정. 카이스트 제공 ※ 이미지를 누르면 크게 볼 수 있습니다.

치아는 여러 층의 물질로 이뤄져 있는데, 이 가운데 가장 단단한 부분은 치아 보호막 역할을 하는 가장 바깥쪽의 법랑질(에나멜)이다. 연구진은 콜라·사이다·오렌지주스 3종의 청량음료에 치아를 각각 담근 뒤 시간대별로 꺼내 부식된 정도를 살펴봤다. 시료로 사용한 음료는 코카콜라(콜라), 스프라이트(사이다), 미닛메이드(오렌지주스)였다. 코카콜라의 주성분은 탄산수, 액상과당, 천연향료, 캐러멜 색소, 카페인이다. 스프라이트는 탄산수, 액상과당, 구연산, 천연향료, 구연산 나트륨, 벤조산 나트륨 등이다. 미닛메이드는 유기산(구연산, 말산, 아스코르브산), 설탕, 페놀성 화합물 등이다.

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현미경 측정 결과 치아 법랑질의 표면 거칠기는 10분만에 5배 정도 커지고, 탄성 계수는 5분 사이에 5분의1 수준으로 떨어졌다. 치아의 부식 정도는 음료 간에 뚜렷한 차이가 없었다. 다만 표면 거칠기에서는 탄산 성분이 있는 음료가 더 큰 폭의 변화를 일으켰다.

연구진은 치아에 흠집이 있을 경우 부식 속도가 훨씬 더 빠르게 진행된다는 사실도 확인했다. 홍승범 교수는 “실제 치아가 부식하는 데는 침을 비롯한 각자의 구강 위생 환경의 영향을 받기 때문에 이보다는 덜할 수 있을 것”이라고 말했다.

현미경 측정에 사용한 치아의 단면도(왼쪽)와 원자간력 현미경의 탐침(오른쪽). ※ 이미지를 누르면 크게 볼 수 있습니다.

연구 결과는 국제 학술지 ‘생체 재료의 기계적 행동 저널’(Journal of the Mechanical Behavior of Biomedical Materials) 6월29일치에 실렸다. 논문 제목은 `Nanoscale effects of beverages on enamel surface of human teeth: An atomic force microscopy study'.

곽노필 선임기자 nopil@hani.co.kr, ▶곽노필의 미래창 바로가기

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