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봄을 맞이해 대청소를 시작한 섭섭박사님, 방구석에서 먼지가 쌓인 구슬과 공을 발견했어요. 한때 구슬 박사로 불리던 섭섭박사님은 눈을 감고 옛 추억에 잠겼어요.

“오랜만에 구슬로 좀 놀아 볼까?”

섭섭박사님, 구슬로 뭘 하려는 거죠? 

➊투명한 유리컵에 피규어를 넣는다.

➋ 수정토를 컵에 붓는다.

➌피규어를 완전히 가리게끔 수정토로 컵을 가득 채운다.

➍컵에 물을 붓는다.

➎ 구슬이 사라지고 피규어가 드러나는 모습을 관찰한다.

☞결과 : 수정토, 물속에서 투명해진다!

물컵에 젓가락을 담그면 젓가락이 휘어 보입니다. 공기를 지나는 빛이 물속에서 느려져 빛이 꺾이기 때문이죠. 빛은 어떤 물질을 통과하는지에 따라 통과하는 속도가 달라요. 한 물질을 통과하던 빛이 다른 물질을 만나면, 두 물질의 경계면에서 일부는 튕기고(반사) 일부는 꺾이게(굴절) 되죠. 이때 반사된 빛이 눈에 들어오면서, 우리는 그 물질을 볼 수 있습니다. 수정토는 주변의 물을 흡수하는 성질이 있어요. 수정토를 이루는 물과 친한 고분자 사슬들이 팽창해 물을 받아들이거든요. 물을 흡수한 수정토와 물은 빛을 같은 속도로 통과시켜 빛이 반사하거나 굴절되지 않고 그대로 투과하게 돼요. 결국 수정토가 투명하게 보이지요. 투과한 빛은 피규어에서 반사돼 우리 눈에 들어오면서 피규어가 보입니다.

작년 5월, 미국 텍사스대학교 유홍 궈 연구팀은 곤약의 주성분인 글루코만난과 셀룰로스를 이용해 사막의 공기에서 물을 흡수할 수 있는 젤 필름을 개발했다고 발표했어요.

글루코만난은 곤약식물의 뿌리에서 추출한 다당류예요. 표면에 뚫린 구멍으로 물을 흡수하는 능력이 있죠. 반면 셀룰로스는 열을 가하면 물을 밀어내는 성질인 소수성을 띠게 돼요. 연구팀은 글루코만난과 셀룰로스를 섞은 뒤 틀에서 건조시켜 젤 필름을 만든 후 60℃ 온도에서 10분간 가열했어요. 그 결과, 젤 필름이 공기 중의 수분을 빨아들인 뒤 흡수한 물의 70%까지 방출한다는 사실을 확인했죠. 연구팀은 글루코만난으로 모은 물을 셀룰로스가 방출한다고 설명했습니다.

연구팀이 개발한 젤 필름은 집에서도 간단하게 만들 수 있어요. 재료를 섞어 틀에 흘려 넣은 뒤 건조시키기만 하면 되거든요. 게다가 젤 필름의 재료인 글루코만난과 셀룰로스 모두 주변에서 쉽고 저렴하게 구할 수 있어요. 이 연구는 사막에서 활동하는 군인들에게 물을 공급할 수 있는 방법을 찾기 위해 시작됐어요. 연구를 이끈 미국 텍사스대학교 유홍 궈 연구원은 “젤 필름 1kg으로 상대 습도가 15% 미만인 건조한 지역에서도 하루 6L(리터)의 물을 생성할 수 있다”며 “지구상에서 가장 덥고 건조한 곳에서 사람이 물을 얻을 수 있는 실용적인 해결책”이라고 강조했답니다.

➊캡슐을 열고 쇠구슬을 넣는다.

➋ 1의 캡슐에 꿀을 가득 채운다.

➌빗면을 설치한 후, 쇠구슬과 꿀을 넣은 캡슐과 빈 캡슐을 나란히 굴린다.

➍ 캡슐이 빗면을 구르는 속도를 관찰한다.

☞결과 : 달팽이 공, 빈 캡슐보다 천천히 구른다!

공을 빗면에 놓으면, 빗면을 따라 굴러 내려갑니다. 빈 공과 달팽이 공을 넣으면 달팽이 공이 훨씬 느리게 내려가지요. 이유가 뭘까요? 공 안에 쇠구슬이 들어가는 순간, 공의 무게중심은 쇠구슬쪽으로 쏠리게 됩니다. 그런데 끈적끈적한 꿀 때문에 쇠구슬은 공 안에서 자유롭게 움직이지 못하고 아래쪽에 머물게 돼요. 달팽이 공이 굴러 내려가기 시작하면 쇠구슬도 빗면을 따라 내려가야 합니다. 하지만 무거운 쇠구슬은 끈적끈적한 꿀에 감싸인 채 공의 진행방향과 반대되는 힘(회전력)으로 공의 움직임을 방해하지요. 따라서 빈 공보다 달팽이 공이 느리게 굴러가게 되는 거예요.