홍어는 왜 삭혀도 썩지 않을까? 요소와 암모니아가 만드는 알칼리 발효의 과학

1먼저 정리해야 할 질문: ‘썩는다’와 ‘삭는다’는 무엇이 다를까?

홍어의 비밀을 풀려면 먼저 단어부터 짚어야 합니다. 일상에서 우리는 미생물이 음식을 변화시키는 현상을 두 가지로 나눠 부릅니다. 사람에게 이로우면 발효, 해로우면 부패입니다.
과학적으로 보면 두 현상은 모두 미생물과 효소가 유기물을 분해하는 과정이라는 점에서 같은 뿌리를 가집니다. 차이는 어떤 미생물이, 어떤 물질을, 어떤 방향으로 분해하느냐, 그리고 그 결과물이 사람에게 안전하고 맛있느냐에 있습니다.

여기서 핵심 개념이 하나 나옵니다. 대부분의 발효 식품은 산(酸)을 무기로 씁니다. 김치, 요구르트, 사워크라우트는 젖산균이 만든 산 때문에 pH가 4 근처까지 떨어지고, 이 산성 환경에서 부패균이 맥을 못 춥니다.
그런데 홍어는 정반대입니다. 홍어는 산이 아니라 알칼리(염기)를 무기로 쓰는 아주 독특한 발효 식품입니다. 학계에서는 이런 유형을 흔히 알칼리 발효(alkaline fermentation)라고 부르며, 홍어는 그중에서도 암모니아가 주인공인 대표 사례입니다.

2홍어는 어떤 물고기인가: 연골어류라는 정체성

홍어는 상어와 같은 무리인 연골어류(軟骨魚類, Chondrichthyes)에 속합니다. 그중에서도 몸이 납작하고 가슴지느러미가 넓게 펼쳐진 판새류(板鰓類, Elasmobranchii)의 홍어목 물고기입니다. 뼈가 단단한 경골이 아니라 말랑말랑한 연골로 되어 있어서, 삭힌 홍어를 씹을 때 오독오독한 식감이 나는 것도 이 연골 덕분입니다.

우리나라에서 ‘홍어’라는 이름으로 유통되는 물고기는 사실 한 종이 아닙니다. 전통적으로 최고급으로 치는 것은 흑산도 근해에서 잡히는 참홍어이고, 시장에는 수입 홍어도 많이 들어옵니다. 종과 산지가 달라도 연골어류라는 공통점이 있기 때문에, 이 글에서 다룰 요소-암모니아 메커니즘의 기본 원리는 동일하게 적용됩니다.

표에서 보듯 두 물고기의 결정적 차이는 삼투 조절 전략입니다. 이 부분이 홍어 발효의 출발점이므로 조금 더 깊이 들어가 보겠습니다.

3바다에서 살아남는 법: 요소를 일부러 몸에 모으는 물고기

바닷물은 짭니다. 생물의 체액보다 염분 농도가 높으면, 삼투 현상 때문에 몸속 물이 바깥으로 빠져나가려 합니다. 바다에 사는 동물이라면 누구나 이 탈수 압력과 싸워야 합니다.

경골어류는 이 문제를 ‘부지런함’으로 해결합니다. 체액을 바다보다 묽게 유지하는 대신, 계속 바닷물을 마시고 아가미의 특수한 세포로 남는 염분을 퍼내는 방식입니다. 에너지가 꽤 드는 방법이죠.

연골어류는 전혀 다른 전략을 택했습니다. 몸 안의 용질 농도를 높여서 아예 바닷물과 삼투압을 맞춰 버리는 것입니다. 이때 사용하는 물질이 바로 요소(urea)입니다. 요소는 우리 몸에서는 단백질 대사 후 남은 질소를 내보내기 위한 ‘노폐물’이지만, 연골어류는 이것을 신장에서 적극적으로 재흡수해 혈액과 조직에 고농도로 붙잡아 둡니다.

즉 홍어는 살아 있는 동안 요소라는 질소 저장고와 TMAO라는 보호제를 근육 곳곳에 듬뿍 품고 헤엄치는 셈입니다. 살아 있을 때는 정교한 생리 시스템이 이 균형을 유지하지만, 죽는 순간부터 이야기가 달라집니다.

4죽은 뒤 시작되는 화학 반응: 요소에서 암모니아로

홍어가 죽고 나면 체내 균형 장치는 멈추고, 이제 미생물과 효소의 시간이 시작됩니다. 이때 가장 중요한 효소가 유레이스(urease, 요소분해효소)입니다. 유레이스는 요소에 물을 붙여 쪼개는 가수분해 효소로, 다양한 세균이 이 효소를 가지고 있습니다. 홍어 표면과 내장, 주변 환경에서 유입된 세균 가운데 유레이스를 가진 균들이 고농도 요소를 만나 활발히 반응을 일으킵니다.

이 반응식을 보면 홍어의 비밀이 상당 부분 드러납니다. 요소 한 분자에서 암모니아가 두 분자씩 생깁니다. 홍어 살에는 요소가 원래 대량으로 들어 있으니, 그만큼 엄청난 양의 암모니아가 살 속에서 만들어질 수 있습니다.
생성된 암모니아의 일부는 물과 만나 수산화 이온을 만듭니다.

수산화 이온(OH⁻)이 늘어난다는 것은 곧 pH가 올라간다, 즉 알칼리성으로 변한다는 뜻입니다. 갓 잡은 생선 살은 사후에 글리코겐이 분해되며 생긴 젖산 때문에 대개 약산성에서 중성 근처를 보이는데, 홍어는 숙성이 진행될수록 pH가 계속 올라가 국내 연구들에서는 pH 9 안팎까지 상승하는 결과가 보고되어 왔습니다.

5왜 알칼리 환경에서는 부패균이 힘을 못 쓸까?

이제 질문의 핵심입니다. 암모니아가 많아지고 pH가 오르면 왜 부패가 억제될까요? 이유는 크게 세 갈래로 정리할 수 있습니다.

여기서 특히 중요한 것이 1번, 유리 암모니아의 비율입니다. 암모니아는 수용액에서 NH₃(유리 암모니아)와 NH₄⁺(암모늄 이온) 두 형태로 존재하며, 어느 쪽이 많은지는 pH가 결정합니다. 암모늄 이온의 pKa는 25℃ 기준 약 9.25입니다. pH가 이 값에 가까워질수록 미생물에 더 강하게 작용하는 NH₃ 형태가 급격히 늘어납니다.

그래프가 보여주는 사실은 꽤 극적입니다. pH 7에서는 전체 암모니아 중 유리 암모니아가 1%도 채 되지 않지만, pH 9가 되면 약 36%까지 늘어납니다. 즉 홍어 속 암모니아는 양이 늘어나는 동시에 ‘무서운 형태’의 비율도 함께 늘어나는 이중 효과를 냅니다. 그리고 바로 이 유리 암모니아가 휘발해 우리 코를 찌르는 그 냄새가 됩니다.

6시간에 따라 홍어 속에서는 무슨 일이 벌어질까?

홍어 숙성은 하루아침에 끝나지 않습니다. 온도, 홍어의 크기와 신선도, 포장 방식에 따라 속도가 달라지지만, 일반적인 흐름은 다음과 같은 단계로 이해할 수 있습니다. 아래 그래프는 실제 측정 데이터가 아니라 여러 연구에서 공통적으로 보고되는 변화의 방향을 개념적으로 나타낸 것입니다.

7냄새의 정체를 해부하다: 암모니아만이 아니다

삭힌 홍어의 냄새를 흔히 ‘암모니아 냄새’라고 하지만, 실제로는 여러 휘발성 성분이 겹친 복합 향입니다. 각각의 성분은 출처와 성격이 다릅니다.

수산물의 신선도를 평가할 때 자주 쓰는 지표 중에 휘발성 염기질소(VBN, Volatile Basic Nitrogen)가 있습니다. 암모니아와 아민류처럼 휘발하는 염기성 질소 성분의 총량을 재는 값입니다. 일반 생선에서는 이 값이 높으면 ‘신선도가 떨어졌다’는 신호로 해석됩니다.
그런데 홍어는 삭히는 과정 자체가 VBN을 크게 끌어올리는 과정이라서, 일반 생선의 신선도 기준을 그대로 적용할 수 없습니다. 같은 수치라도 고등어라면 폐기 대상이지만 홍어라면 ‘잘 익었다’는 뜻일 수 있는 것이죠. 이처럼 홍어는 수산식품 품질 평가에서도 예외적인 존재로 다뤄집니다.

8전통 홍어 삭힘의 과학: 볏짚과 항아리의 지혜

과학 이론이 정립되기 훨씬 전부터 사람들은 경험으로 홍어를 삭혀 왔습니다. 전통 방식은 지역과 집안마다 조금씩 다르지만, 대체로 손질한 홍어를 볏짚이나 종이로 감싸 항아리 등 용기에 넣고 서늘한 곳에 두어 숙성하는 방식이 널리 알려져 있습니다. 놀랍게도 이 과정에는 꽤 합리적인 원리가 녹아 있습니다.

오늘날에는 위생과 품질 관리를 위해 냉장 숙성고나 저온 저장고에서 온도를 일정하게 관리하며 숙성시키는 경우가 많습니다. 원리는 같지만 변수를 통제해 품질을 일정하게 만드는 것이죠. 업체마다 숙성 기간과 온도를 노하우로 관리하며, 소비자는 ‘약하게 삭힌 것’부터 ‘강하게 삭힌 것’까지 취향에 따라 고를 수 있습니다.

9흑산도에서 영산포까지: 홍어 삭힘의 역사

홍어 하면 떠오르는 두 지명이 있습니다. 홍어의 대표 산지인 신안 흑산도, 그리고 삭힌 홍어의 본고장으로 불리는 나주 영산포입니다. 두 곳은 상당히 떨어져 있는데, 왜 삭힘 문화는 산지가 아닌 내륙 쪽 영산포에서 꽃피었을까요?

널리 전해지는 이야기에 따르면, 고려 말 왜구의 침입이 잦아지자 섬 주민들을 육지로 옮기는 정책이 시행되었고, 흑산도 일대 사람들이 영산강 유역으로 이주하게 되었다고 합니다. 이후 섬에서 잡은 홍어를 배에 싣고 영산강을 거슬러 영산포까지 운반하는 데 긴 시간이 걸렸고, 그 사이 홍어가 자연스럽게 삭았는데 다른 생선과 달리 먹어도 탈이 나지 않고 오히려 독특한 맛이 났다는 것입니다.
이 이야기의 세부 내용은 구전과 지역사 해석에 따라 차이가 있지만, 핵심 메시지는 과학적으로도 납득이 갑니다. 냉장 기술이 없던 시절, 운송 중 자연 숙성되어도 상하지 않는 생선이라는 점은 그 자체로 엄청난 가치였을 테니까요.

오늘날 영산포에는 홍어 거리가 조성되어 있고, 홍어는 전라도 지역의 관혼상제에서 빠질 수 없는 음식으로 여겨집니다. 특히 잔칫상과 상갓집 음식으로서의 상징성이 커서, ‘홍어가 있어야 제대로 대접한 것’이라는 인식이 지금까지 이어지고 있습니다.

10세계의 ‘암모니아 생선’ 친척들

홍어처럼 연골어류를 숙성시켜 먹는 문화는 한국에만 있는 것이 아닙니다. 같은 생리학적 특성(요소 저장)을 가진 물고기를 다룬다는 점에서, 지구 반대편에서도 비슷한 음식이 탄생했습니다. 이는 서로 다른 문화가 같은 과학적 원리를 독립적으로 발견한 사례로 볼 수 있습니다.

흥미로운 점은 이 음식들 모두 추운 북쪽 바다, 혹은 서늘한 저장 환경과 관련이 깊다는 것입니다. 낮은 온도는 부패균의 활동을 늦추고 요소 분해가 우세해지도록 도와주기 때문입니다. 지역과 문화는 달라도, 사람들은 ‘이 물고기는 삭혀도 괜찮다’는 사실을 경험으로 깨달았던 것이죠.

11그렇다면 다른 생선도 삭히면 홍어처럼 될까?

독자들이 가장 궁금해할 만한 질문입니다. 결론부터 말하면 일반 생선은 같은 방식으로 두면 홍어처럼 되지 않고 부패할 위험이 큽니다.

Q. 왜 고등어나 조기는 안 되나요?

경골어류는 근육 속 요소 함량이 매우 낮습니다. 요소라는 ‘원료’가 없으니 유레이스가 있어도 암모니아를 대량으로 만들 수 없고, 알칼리 방어막도 생기지 않습니다. 그 사이 단백질을 분해하는 부패균이 우세해지면서 부패 산물과 생체 아민이 쌓입니다. 특히 고등어처럼 붉은 살 생선은 히스티딘이 히스타민으로 바뀌어 알레르기 유사 식중독을 일으킬 수 있어 상온 방치가 매우 위험합니다.

Q. 그럼 다른 생선의 전통 발효는 어떻게 하나요?

일반 생선의 전통 발효는 대개 소금을 무기로 씁니다. 젓갈과 액젓은 높은 염도로 부패균을 억제하면서 자가 효소로 단백질을 분해합니다. 식해는 곡물과 소금을 함께 넣어 젖산 발효를 유도합니다. 즉 일반 생선은 외부에서 방어 수단(소금·산)을 넣어 줘야 발효가 가능하고, 홍어는 몸속에 방어 수단의 원료를 이미 갖고 있는 특이한 경우라고 정리할 수 있습니다.

12‘썩지 않는다’의 한계: 홍어도 상할 수 있다

여기까지 읽으면 홍어가 무적의 생선처럼 느껴질 수 있지만, 과학은 언제나 조건과 한계를 함께 말합니다. 알칼리 방어막은 강력하지만 절대적이지 않습니다.

그래서 오늘날 시판 홍어는 원료 처리부터 저온 숙성, 포장, 냉장·냉동 유통까지 관리 체계 속에서 생산됩니다. 가정에서 생홍어를 직접 삭히려는 경우라면 저온 관리와 위생을 가장 먼저 챙겨야 하고, 이상한 끈적임이나 암모니아와는 다른 역한 부패취가 나면 과감히 포기하는 것이 맞습니다. 삭힌 홍어의 정상적인 냄새는 ‘톡 쏘는’ 냄새이지, ‘썩은 달걀’ 같은 냄새가 아닙니다.

13삼합의 과학: 왜 돼지고기와 묵은지일까?

삭힌 홍어의 대표적인 먹는 방식은 홍어삼합입니다. 삭힌 홍어, 삶은 돼지고기 수육, 잘 익은 묵은지를 한 번에 싸서 먹는 조합이죠. 이 조합은 단순한 전통이 아니라 맛의 원리로 봐도 꽤 설득력이 있습니다.

여기에 막걸리를 곁들인 ‘홍탁’도 유명합니다. 탄산과 산미, 은은한 단맛을 지닌 막걸리는 입안을 씻어 주며 다음 한 점을 부르는 역할을 합니다. 산성 음식과 알칼리성 음식을 짝지어 먹는 조합은 경험이 축적된 미각의 지혜라 할 만합니다.

이 밖에도 홍어는 다양한 방식으로 즐깁니다. 새콤달콤하게 무친 홍어무침, 쪄서 향을 극대화한 홍어찜, 홍어의 간(애)과 보리싹 등을 넣고 끓이는 홍어애탕 등이 대표적입니다. 같은 홍어라도 조리법에 따라 암모니아 향의 체감 강도가 확연히 달라지는데, 앞서 설명했듯 온도가 오를수록 향이 강해지기 때문입니다.

14수산학의 시선으로 다시 보는 홍어

홍어는 수산학, 식품과학, 미생물학, 동물생리학이 한자리에서 만나는 흥미로운 연구 대상입니다. 수산식품 연구에서는 홍어 숙성 중 pH, 휘발성 염기질소, 요소 및 암모니아 함량, 미생물 군집 변화 등을 측정해 숙성도를 객관적으로 판단하는 기준을 마련하려는 시도가 이어져 왔습니다.

이런 분석이 중요한 이유는 산업화 때문입니다. 장인의 감각에 의존하던 숙성을 데이터로 표준화할 수 있다면, 일정한 품질의 홍어를 안정적으로 생산하고 소비자 취향에 맞춘 숙성 단계별 상품을 만들 수 있습니다. 또한 원산지와 종에 따른 숙성 특성 차이를 이해하는 데에도 도움이 됩니다.

15자주 묻는 질문으로 정리하기

Q1. 홍어 냄새는 몸에 해롭지 않나요?

정상적으로 숙성된 홍어를 음식으로 적당히 먹는 것은 오랜 식문화 속에서 이어져 온 일입니다. 다만 암모니아는 점막을 자극하는 물질이므로, 강하게 삭힌 홍어의 증기를 가까이에서 세게 들이마시면 기침이나 눈물이 날 수 있습니다. 개인의 민감도에 따라 조절해서 즐기면 됩니다.

Q2. 홍어를 냉동하면 숙성이 멈추나요?

냉동 상태에서는 미생물과 효소 활동이 크게 억제되므로 숙성 진행이 사실상 거의 멈춘다고 볼 수 있습니다. 그래서 숙성된 홍어를 원하는 단계에서 냉동해 보관하기도 합니다. 해동 후에는 다시 반응이 진행될 수 있으니 냉장 보관하며 빨리 먹는 것이 좋습니다.

Q3. 싱싱한 홍어회는 냄새가 없나요?

네, 삭히지 않은 생홍어는 암모니아 냄새가 거의 없고 담백합니다. 흑산도 현지에서는 싱싱한 홍어회를 즐기는 사람도 많습니다. 결국 냄새는 홍어 자체가 아니라 숙성 과정에서 만들어지는 것입니다.

Q4. 홍어 냄새를 줄이는 방법이 있나요?

암모니아는 휘발성이 강하고 산과 만나면 냄새가 덜한 암모늄염 형태로 바뀝니다. 그래서 식초를 넣은 무침이나 신 김치와 함께 먹으면 자극이 다소 누그러집니다. 반대로 찜처럼 뜨겁게 조리하면 냄새가 가장 강하게 느껴집니다.

Q5. 왜 하필 연골어류만 요소를 쌓게 진화했을까요?

바다라는 고염도 환경에서 삼투압을 맞추는 방법은 여러 가지가 있을 수 있는데, 연골어류는 진화 과정에서 요소와 TMAO 조합을 택했습니다. 요소는 질소 노폐물을 버리지 않고 재활용한다는 장점이 있고, TMAO가 요소의 단점을 보완합니다. 이 독특한 생존 전략이 수만 년 뒤 인간에게 ‘삭혀도 괜찮은 생선’이라는 선물로 돌아온 셈입니다.

이처럼 하나의 음식에 생물학, 화학, 역사, 문화가 촘촘히 엮여 있다는 점이 홍어 이야기의 매력입니다. 재능넷에서 요리, 식품 분석, 지역 식문화 콘텐츠 제작 등 다양한 분야의 재능을 나누는 사람들처럼, 홍어 역시 여러 지식이 모여야 비로소 제대로 이해되는 주제라고 할 수 있습니다.

결국 홍어가 삭혀도 썩지 않는 이유는 한 문장으로 말할 수 있습니다. 홍어는 살아 있을 때 바다를 견디려고 모아 둔 요소를, 죽은 뒤에는 스스로를 지키는 암모니아 방패로 바꾸는 물고기이기 때문입니다. 다음에 홍어 한 점을 마주하고 코끝이 찡해진다면, 그 순간이 수억 년 진화가 만든 화학 반응과 수백 년 식문화가 만나는 지점이라는 것을 떠올려 보세요. 냄새가 조금은 다르게 느껴질지도 모릅니다. 이런 흥미로운 지식을 더 깊이 나누고 싶다면 재능넷의 다양한 전문가들과 함께 탐구해 보는 것도 좋은 방법입니다.