[소년중앙] 부글부글 사이다 속 기포와 소화기의 공통점은

‘과학, 실험, 으악 따분해!’라고 느낀 적 있나요. 이제 걱정하지 말아요. 소년중앙이 집에서 준비할 수 있는 물건으로 재미있는 실험을 시작합니다. 초등학교 과학 연구 교사 모임 아꿈선(www.아꿈선.com)과 함께하는 소꿈연구실이에요. 소꿈연구실에서 가벼운 실험을 하나씩 성공하다 보면 과학과 친해질 수 있을 거예요. 차근차근 따라 해 보고, 소년중앙 홈페이지(sojoong.joins.com)에 인증도 해봅시다.

오늘의 실험

간이 소화기 만들기 (6학년 2학기 4단원 1·6차시)

준비물

[아꿈선]

진한 식초, 탄산수소나트륨, 약숟가락, 실, 물, 빨대가 없는 분무기, 탈지면, 셀로판테이프, 초, 점화기

실험 순서

[아꿈선]

1. 분무기에 식초와 물을 함께 넣습니다. 편의에 따라 약숟가락을 이용하면 됩니다.

[아꿈선]

2. 탄산수소나트륨을 탈지면으로 싸고 실로 가볍게 묶습니다.

[아꿈선]

3. 분무기를 열어 탈지면을 넣고 실을 밖으로 꺼낸 후 셀로판테이프로 고정합니다. 이후 분무기를 닫습니다.

[아꿈선]

4. 분무기가 이산화탄소 소화기가 됐어요. 소화기를 흔들어 주세요.

[아꿈선]

5. 보호자의 도움을 얻어 초에 불을 켭니다. 4 소화기의 기체를 촛불에 뿌려 불을 끕니다.

오늘의 개념. 이산화탄소 소화기

분무기 안에선 어떤 일이 일어날까요
불을 향해 분무기에 든 기체를 뿌리기 전에 분무기에 귀를 대면 톡톡 거품이 터지는 소리를 들을 수 있어요. 탄산수소나트륨과 식초가 만나 화학 반응이 일어났기 때문이죠. 병 속을 관찰하면 하얀 거품들이 끓어오르는 것을 볼 수 있어요. 바로 이산화탄소가 발생한 거예요. 분무기를 뿌렸을 때 이산화탄소는 분무기를 통해 나오고 물은 분무기 안에 남아 있죠.
요리를 하다가 혹은 합선이 일어나서 불이 났을 때 필요한 소화제가 이 이산화탄소예요. 집에서 발생하는 대부분의 화재에 사용 가능하죠. 그렇지만 차가운 물도, 딱딱한 모래도 아닌, 바람이 불면 날아가는 기체가 불을 끌 수 있을지 의문이 생길 수 있어요. 정확하게 알기 위해 먼저 불이 나는 원리를 살펴볼게요. 불이 나는 조건에는 탈 물질, 산소, 불이 날 수 있는 온도(발화점). 이렇게 세 가지 요소가 필요해요. 셋 중 하나의 요소만 없어도 불은 꺼지죠. 이산화탄소 소화기를 작동하면 이산화탄소(액화 상태)가 방출되며 불이 난 곳을 덮어 산소를 차단하죠. 처음에 분산된 이산화탄소는 고체 상태 드라이아이스로 변한 후 기체 상태인 이산화탄소로 변하게 되는데 이때 주변의 온도가 –78.5도까지 낮아져 냉각효과도 커요. 또한, 기체라 잔여 물질이 남지 않아 가정에서 많이 보유한 가루 형태와 달리 뒤처리가 용이해요.

이산화탄소를 이용해 요리를 만든다고요
이산화탄소는 다양한 곳에서 이용돼요. 여러분은 이산화탄소가 만들어준 음식을 먹었는지도 몰라요. 오늘 실험에 사용된 탄산수소나트륨은 베이킹파우더의 주성분으로 빵을 만들 때 많이 사용하죠. 탄산수소나트륨에 열을 가하면 탄산나트륨으로 변하며 이산화탄소와 물이 생기는데요. 베이킹파우더를 넣은 빵 반죽을 오븐에 넣고 가열하면 이산화탄소가 발생하며 점점 부풀어 오르고, 이산화탄소가 빠져나간 자리에 구멍이 생겨 스펀지처럼 변하죠. 우리가 푹신푹신한 빵을 먹을 수 있는 건 이 덕분이죠. 탄산수소나트륨은 탄산음료도 만들어요. 물에 탄산수소나트륨과 시트르산을 섞으면 사이다처럼 탄산 기포가 순식간에 올라오죠. 탄산수소나트륨과 시트르산이 반응해 이산화탄소가 만들어지고 있는 거랍니다. 여기에 맛을 내기 위한 설탕이나 시럽을 첨가하면 우리가 아는 탄산음료가 만들어지죠. 사이다 속 보글보글 올라오는 물방울의 정체가 바로 이산화탄소인 거예요. 탄산음료 뚜껑을 열어둔 채 오래 방치하면 톡 쏘는 맛이 사라지는 이유도 여기에 있어요. 탄산음료 속 이산화탄소가 공기 중으로 날아가 버리거든요.

이산화탄소를 연료로 쓰는 자동차가 있다고요
이산화탄소를 먹고 움직이는 자동차가 개발되고 있어요. 이 자동차는 물에 녹인 이산화탄소를 활용해 전기를 만드는 전지를 사용할 예정이에요. 어떻게 이산화탄소로 전기를 만들까요. 이산화탄소가 물에 녹으면 수소 양이온(H+)이 많아져 산성을 띠는 물이 되죠. 산성을 띄게 되면 전자(electron)들이 이동하고, 전자들의 이동을 나타내는 전기가 만들어지죠. 이 과정에서 이산화탄소는 탄산수소 칼륨과 수소로 변합니다. 즉, 자동차가 움직일수록 물에 녹은 이산화탄소는 사라지고 전기와 수소가 생기는 거죠. 또한, 이산화탄소로 디젤 자동차를 움직일 수 있는 기술도 함께 개발되고 있다고 해요. 먼 미래에는 탄산음료나 숨을 내뿜을 때 들어있는 기체인 이산화탄소를 가지고 여러분이 집에서 쓰는 전기를 만들 수 있을지도 몰라요.

정리=강민혜 기자 kang.minhye@joongang.co.kr
도움말=김선왕 아꿈선 영상팀장