d라이브러리

섭섭박사님의 미술 교실에 오신 걸 환영합니다! 이번 시간엔 과학 원리를 담아 그림을 그릴 거예요. 알록달록 멋진 작품 속엔 어떤 과학이 있을까요?

① 수조에 물을 담는다.
② 컵에 물감을 담고 빨대를 이용해 물 위에 물감을 뿌린다.
③ 나무젓가락이나 긴 막대로 물감을 움직여 원하는 모양을 그린다.
④ 물 위에 종이를 올린다.
⑤ 조심스럽게 들어 올리면 완성.

왜 이런 일이?

→ 결과 : 물 위에 뜬 물감이 종이 위로 옮겨진다.

물과 기름이 섞이지 않는 이유는 두 가지예요. 첫 번째는 비중*이 서로 다르기 때문이에요. 1기압에서 4℃의 물 비중은 1인 반면, 같은 조건에서 기름의 비중은 평균적으로 0.9지요. 물보다 비중이 작은 기름은 가벼워 물 위로 떠요. 

또 다른 이유는 기름과 물의 성질이 서로 다르기 때문이에요. 기름은 무극성 물질이고, 물은 극성물질이에요. 무극성 물질은 분자 내 전자와 양성자가 고르게 분포해 전하를 띠지 않아요. 반면, 극성 물질은 분자 내 전자와 양성자의 분포가 고르지 않아 전자가 많은 곳은 음전하를, 전자가 적은 곳은 양전하를 띠지요. 이렇게 다른 성질 탓에 무극성물질은 무극성물질에, 극성물질은 극성물질에만 녹아요. 그래서 기름이 물에 녹지 않고 층을 이루는 거랍니다.

지난 7월 25일, 자연 생태계가 깨끗하고 아름다워 ‘천국의 섬’이라고 불리던 모리셔스에 어두운 재앙이 닥쳤어요. 일본 화물선 와카시오 호가 모리셔스 해안에서 좌초돼 배에 있던 1000톤의 기름이 바다로 쏟아진 거예요. 

모리셔스 정부는 환경 비상사태를 선포하고 국제사회의 도움을 요청했어요. 모리셔스 국민도 피해를 최소화하기 위해 직접 바다로 나가 기름을 퍼내고 있어요. 

그런데 전 세계인들이 모리셔스로 머리카락을 보낸 이유는 뭘까요? 머리카락이 오염물질을 흡착하는 성질이 있기 때문이에요. 머리카락을 모아 그물망에 넣고 바다에 담그면 머리카락이 기름을 흡수해 건져낼 수 있지요. 

지난 7월 8일 호주 시드니공과대학교 생명과학과 메간 머레이 박사 연구팀은 개의 털과 사람의 머리카락으로 유출된 기름을 효과적으로 제거할 수 있다는 연구결과를 발표했어요. 연구팀은 현재 시중에서 사용되는 플라스틱 흡착제, 이끼 흡착제, 그리고 사람의 머리카락과 개의 털이 기름을 제거하는 능력을 비교했어요. 그 결과 머리카락과 개의 털은 각각 전체 기름의 85%, 75%를 흡수했어요. 이는 시중에 판매되는 플라스틱 흡착제와 같았고, 이끼 흡착제보다 우수했지요.

연구를 이끈 머레이 박사는 “머리카락과 개의 털을 이용해 기름을 제거하면 이끼 흡착제를 만들기 위해 습지를 훼손할 필요도 없고, 플라스틱 흡착제를 사용한 뒤 발생하는 쓰레기도 줄일 수 있다”고 말했답니다.

왜 이런 일이?

→  결과 : 자석에 따라 금속 제품이 움직이며 그림이 완성된다.

자석은 철을 끌어당기는 성질이 있어요. 이를 ‘자성’이라고 해요. 자석은 자성을 갖는 원자로 이뤄져 있는데, 이 원자들은 질서정연하게 규칙적으로 배열돼 있어요. 그래서 한쪽은 N극, 다른 한쪽은 S극을 띤답니다. 자석은 서로 다른 극을 끌어당기는 ‘인력’이 있어서 N극과 S극은 서로 붙어요. 하지만 서로 다른 극은 밀어내는 ‘척력’도 있어 같은 극끼리는 밀어낸답니다. 그렇다면 철은 왜 자석에 붙는 걸까요? 

철을 이루는 원자도 자성을 띠기 때문이에요. 철 속 원자들은 평소엔 그 배열이 무질서해서 철이 자성을 띠지 않아요. 하지만 자석이 철에 가까이 다가가면 철 속 원자들이 반듯하게 줄을 서며 철에 N극과 S극을 만들어 철이 자석에 달라붙는 거지요. 철처럼 자석에 잘 달라붙는 물체를 ‘강자성체’라고 하고 철 외에도 니켈, 코발트 등이 있어요. 반면, 자석에 달라붙지 않고 자성이 거의 없는 물체는 ‘비자성체’로, 알루미늄, 황동, 백금 등이 있답니다.

용어정리

* 비중 : 어떤 물체의 무게와 같은 부피의 물의 무게를 비교한 차이. 물의 비중은 1이며, 이보다 비중이 작은 물체는 물 위에 뜬다.