밀봉의 신세계를 연 ‘왕관 병뚜껑’

19세기 후반 서구에서는 병에 든 탄산음료가 큰 인기를 끌었다. 그런데 정작 보관하는 방법 때문에 골머리를 썩었다. 와인처럼 코르크 마개를 사용하면 미생물이 번식해 내용물이 쉽게 변질됐고, 맥주처럼 탄산이 많은 주류는 뚜껑을 열 때 샴페인처럼 기포가 올라와 마시기도 어렵고 내용물 대부분이 쏟아졌다. 1950년대에는 우리나라 소주도 병뚜껑으로 나무 마개를 사용했는데, 마개를 딸 때 나무 가루가 소주 안으로 떨어지는 경우가 많았다. 소주병을 따기 전에 바닥을 팔꿈치로 퉁퉁 치거나, 술 윗부분을 일부 버리는 습관은 나무 마개 때문에 나온 것이다.

이러한 문제를 단박에 해결한 게 1892년 미국에서 발명돼 지금까지 사용되는 일명 ‘왕관 병뚜껑(Crown cap)’이다. 병 위에 모자처럼 눌러 씌운 다음 그 둘레를 뾰족뾰족한 왕관 모양으로 꽉 찍어 눌러서 만든 것에서 이름이 유래했다. 편의점 진열대에 있는 콜라, 사이다 등 청량음료 병에는 대부분 이런 왕관 병뚜껑이 사용됐다.

왕관 병뚜껑에는 중요한 특징이 있다. 병 크기와 상관 없이 전세계에서 사용되는 왕관 병뚜껑 둘레의 톱니 수는 21개로 모두 똑같다는 점이다. 이 톱니 수는 수학적 계산의 결과물로 탄생했다. 원 안에서 정삼각형을 점차 절반씩 같은 각도로 회전시켰을 때, 정삼각형의 꼭지점인 톱니 수는 3, 6, 9, 12, 15, 18, 21, 24개의 순으로 늘어나게 된다. 그런데 톱니 수가 적으면 탄산을 병 안에 완벽히 밀봉해두기 어렵고, 반대로 톱니수가 너무 많으면 너무 병을 꽉 물어서 뚜껑을 따기 어렵게 된다. 수백 번의 실험결과 톱니 수가 21개보다 적으면 뚜껑이 병 내부에 있는 탄산 압력을 견디지 못해 스스로 열렸고, 그보다 톱니 수가 많으면 뚜껑을 억지로 열게 되는 과정에서 병이 깨지는 경우가 많았다. 톱니 수 21개는 병뚜껑 기능을 완벽히 발휘하기 위한 ‘황금비율’이었던 것이다.

병뚜겅 안의 꼭지점의 수/그림 3원 안에서 정삼각형을 같은 각도로 움직였을 때 생기는 꼭지점의 수.

그렇다면 탄산이 들어있는 내용물은 반드시 왕관 병뚜껑으로 밀봉해야 하는 걸까. 사실 반드시 그래야 하는 건 아니다. 1.5ℓ 페트병에 든 맥주는 플라스틱으로 된 ‘트위스트 캡(Twist cap)’을 병뚜껑으로 쓴다. 그런데 트위스트 캡도 안쪽 톱니 수는 21개다. 왕관 병뚜껑은 한번 개봉하면 모양이 구부러지면서 재사용이 불가능한 반면, 손으로 돌려서 여닫는 형태인 트위스트 캡은 재사용이 가능해, 먹고 남은 내용물을 보관해야 하는 대용량의 맥주병에 적용됐다. 모든 병 맥주에 트위스트 캡을 쓸 수 있지만 그렇게 하지 않는 건 트위스트 캡이 왕관 병뚜껑보다 제조원가가 훨씬 비싸기 때문이다. 특히 일부 악덕업자는 트위스트 캡이 재사용 가능하다는 점을 악용, 병 안의 내용물을 바꿔치기 해 비싸게 판매하는 사기를 치는 경우도 많았다. 왕관 병뚜껑은 제조원가가 저렴하면서도 내용물을 안전하게 지키기에는 더 나았던 것이다. 여전히 편의점 진열대에서 왕관 병뚜껑을 볼 수 있는 이유다.