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도전
실험

시리얼 속에 철가루가 있다?!

섭섭박사님은 시리얼 속에 있는 철분을 눈으로 직접 보여준다고 하셨어요. 아니, 그 철분이라는 게 정말 자석에 끌려오는 철가루라고요?!

왜 
이런 일이?

>; 결과 : 시리얼 속 철가루가 모인다!
시리얼 포장지에 있는 영양 성분표를 보면 칼슘, 비타민 등과 함께 철분이 적혀 있는 것을 확인할 수 있어요. 철분은 철 화합물을 통틀어 이르는 말로, 우리 몸에 흐르는 혈액에서 산소를 운반하는 물질인 헤모글로빈과 근육 등의 구성 요소입니다. 시리얼 속 철분은 몸에서 꼭 필요로 하는 성분을 보충하는 역할을 하죠.

‘철’하면 보통 단단한 금속을 떠올리는데, 이를 먹는다니 기분이 이상하죠? 우리 주변 제품에 활용된 철은 보통 다른 금속이나 불순물 등과 섞여 있어 섭취하면 안 되지만, 실험에서 찾아낸 시리얼 속 철가루는 안전하게 먹을 수 있도록 정제된 식품첨가물이에요. 시리얼뿐 아니라 철분 보충제 등에도 들어 있죠.

철분을 섭취하기 위해 꼭 시리얼만 먹어야 하는 건 아니에요. 철분이 풍부한 대표적인 식재료는 소고기가 있습니다. 고기는 철이 포함된 색소인 미오글로빈이 많을수록 붉은색을 띠는데, 소고기는 닭고기보다 훨씬 붉고 철분 함량도 높아요. 혹시 고기를 먹을 수 없는 친구라도 걱정하지 마세요. 아몬드와 시금치 등 견과류와 채소에도 식물성 철분이 풍부하답니다.

한걸음 
더!

쓰레기장에서 금을 캐는 방법은?

우리가 사용하고 버린 전자기기에서도 광물을 찾아낼 수 있어요. 
보통 광물도 아니고, 번쩍번쩍한 황금이 숨겨져 있다고 하는데요?!

전자제품과 배터리 속에는 각종 광물이 들어 있습니다. ‘도시 광산’은 수명이 다하거나 버려진 폐가전 또는 산업폐기물에 있는 금속 자원을 재활용하는 개념입니다. 1986년 일본 도호쿠대학교 난조 미치오 교수가 처음 사용했죠. 전자제품에 필수적으로 들어가는 금이나 백금 등 귀금속과 지구에 거의 없는 희귀금속을 회수해 재활용하는 것이 목표입니다. 지난 2020년 도쿄올림픽에서 선수들에게 수여된 메달은 모두 도시 광산에서 회수한 금속을 활용해 만들어지기도 했어요. 당시 수거된 폐전자제품은 총 7만 8985톤에 달했습니다. 이는 5000여 개의 금, 은, 동메달을 만들 수 있는 금속 재료로 탈바꿈했지요.

지난 4월, 한국과학기술연구원(KIST) 물자원순환연구단 최재우 책임연구원팀은 폐기물에 있는 금을 99.9%의 효율로 회수할 수 있는 소재를 개발했다고 발표했어요. 그동안 폐기물에서 금을 추출하는 과정에는 화학물질이 대량으로 사용되거나 높은 온도가 필요했습니다. 연구팀은 오직 금 이온과 결합하는 흡착 소재를 만들고, 여기에 다른 물질이 들러붙지 않도록 고분자 껍질로 둘러싸 캡슐을 만들었어요. 금을 포함해 14가지 종류의 물질이 녹아 있는 폐기물 용액에 캡슐을 넣고 반응시킨 결과, 캡슐 안쪽에는 금 이온만 선택적으로 붙었죠. 연구팀은 “캡슐에서 금을 회수하고 재사용하는 과정을 10회 진행한 뒤에도 금 회수율이 99% 이상 유지됐다”고 설명했습니다.

우리나라는 전자제품을 만드는 데 쓰이는 금속자원의 99.3%를 수입하고 있어 도시 광산 활용의 중요성이 주목받고 있습니다. 연구팀은 “캡슐을 이루는 물질을 조금만 바꾸면 금 이외에 다른 금속도 선택적으로 회수할 수 있다”며, “폐기물뿐 아니라 물속에 있는 금속자원을 회수하는 데도 활약할 것”이라고 기대했어요.

도전! 섭섭박사
실험왕!

안정현
물이 줄을 타는 실험을 했습니다. 완전 신기했어요!

실험 
하나 더!

성냥 속에도 철분이 숨어 있다!

신이 난 섭섭박사님은 성냥 속에도 철분이 숨어 있다며 자석을 갖다 댔어요. 
하지만 성냥은 자석에 끌릴 기미가 안 보였죠. 엥? 성냥을 태우면 붙는다고요?

왜 
이런 일이?

>;결과 : 다 태운 성냥의 머리가 자석에 붙는다!
성냥은 마찰을 이용해서 불을 피우는 도구입니다. 현재 쓰이는 성냥은 염소산칼륨을 성냥 머리에 발라두고, 이를 인 화합물이 묻어 있는 거친 표면에 빠르게 마찰시켜 불을 붙이는 원리로 만들어졌어요. 염소산칼륨과 인 화합물은 낮은 온도에서도 폭발적으로 반응하거든요.

성냥 머리에는 철과 산소가 결합한 산화철도 포함돼 있습니다. 붉은빛을 띠는 산화철은 자성이 거의 없어요. 그래서 자석에 끌리지 않지요. 성냥을 불에 태우면, 연소 과정에서 산화철에 있던 산소가 떨어져 나가고 강한 자성을 띠는 철 금속만 남아요. 그래서 성냥 머리가 자석에 붙는 거예요.

하지만 성냥에 들어 있는 산화철의 양이 많지 않기 때문에, 태운 성냥을 끌어당기기 위해서는 네오디뮴 자석처럼 강한 자석이 필요하답니다.