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요즘 요리에 푹 빠진 섭섭박사님이 달걀을 사용한 음식을 잔뜩 만들었어요. 요리를 마친 후 주방을 정리하려는데, 주변에 널브러진 달걀 껍데기가 보였죠. 이를 보고선 섭섭박사님 머릿속에 실험 아이디어가 떠올랐나 봐요. 달걀 껍데기로 무얼 만들 수 있죠?

왜 이런 일이?

➔ 결과 : 달걀 껍데기 분필 완성!
 

분필은 석회석이나 대리석의 주성분인 ‘탄산칼슘(CaCO₃)’에 여러 물질이 잘 섞이도록 만든 배합제를 넣어 굳힌 필기구예요. 달걀 껍데기 또한 분필의 주성분인 탄산칼슘으로 이루어져 있어 분필을 만드는 데 활용할 수 있어요. 밀가루 반죽은 분필 몸체를 만들어줄 배합제 역할을 했지요. 이렇게 둘을 섞으면 분필을 완성할 수 있어요. 만약 달걀 껍데기가 없다면 조개 껍데기도 탄산칼슘으로 이루어져 있어 분필 만들기에 활용할 수 있습니다.

칠판에 분필로 글씨를 쓸 수 있는 이유는 분필이 칠판 표면에 부딪히며 마찰력으로 떨어져 나간 가루가 칠판에 묻기 때문이에요. 그래서 마찰력이 큰 아스팔트 바닥에서는 분필 글씨가 잘 쓰이지만, 마찰력이 약한 유리에서는 잘 쓰이지 않지요.

르네상스는 14세기에서 16세기 사이, 유럽에서 일어난 문화 혁명 운동이에요. 당시 많은 예술가가 기존의 고전적인 형식에서 벗어나 개성을 추구하는 다양한 작품을 남겼습니다.

지난 3월, 독일 칼스루에공과대학교 기계공학과 노베르트 빌렌바허 교수팀은 <;모나리자>;를 그린 레오나르도 다빈치를 비롯해 <;비너스의 탄생>;의 산드로 보티첼리 등 르네상스 시대의 화가들이 물감에 달걀 노른자 성분을 섞어 그림의 손상을 막았다고 발표했습니다.

고대 이집트인은 예부터 자연에서 얻은 안료^●에 달걀 노른자를 섞어 물감을 만들었어요. 그러다 15세기에 들어 기름을 섞어 만든 물감이 등장해 계란을 사용하지 않게 됐지요. 하지만 보티첼리와 같은 화가들의 작품에서는 여전히 계란 노른자 성분이 검출됐어요. 

연구팀은 당시 화가들이 계란을 계속 사용한 이유를 알아보기 위해 기름으로만 만든 물감과 계란 노른자를 섞은 물감을 준비해 실험했습니다. 연구팀이 두 물감의 성질을 비교해 보니, 노른자가 섞인 물감의 질감이 더욱 거칠었어요. 노른자가 섞인 물감은 거친 질감 덕분에 수분이 물감 내부로 침투하는 걸 방지했고, 물감이 흘러내리며 발생하는 주름도 막아주었습니다. 노른자에 포함된 항산화 물질은 그림이 누렇게 변질되는 현상도 방지했지요.

노베르트 빌렌바허 교수는 “아주 적은 양의 달걀 노른자도 물감의 특성을 획기적으로 변화시켰다”며 “이를 활용하면 수백 년 된 예술품을 보다 효과적으로 보존할 수 있을 것”이라고 밝혔습니다.

왜 이런 일이?

➔ 결과 : 뚜껑을 열지 않으면 질량이 그대로 유지된다.

달걀 껍데기를 이루는 탄산칼슘은 염기성이에요. 염기성 물질은 물에 녹았을 때 수산화 이온을 내놓는 성질이 있어요. 반대로 빙초산은 산성인 ‘아세트산’이 포함되어 있어 산성을 띱니다. 산성 물질은 물에 녹았을 때 수소 이온을 내놓는 성질이 있지요. 달걀 껍데기와 빙초산이 만나면 ‘중화 반응’이 일어납니다. 중화 반응은 산과 염기가 만나 물과 염^●이 만들어지는 반응이에요.

실험에서 달걀 껍데기와 빙초산이 만나자 중화 반응으로 달걀 껍데기가 녹고 물이 생겨났습니다. 이때 중화 반응의 전과 후 저울이 가리키는 질량은 변함이 없었어요. 처음 질량이 반응 후에도 그대로 유지되는 질량 보존의 법칙 때문입니다. 실험 재료가 고체에서 액체, 혹은 기체로 상태만 변하고 사라지지 않았다는 뜻이지요. 반면, 중화 반응이 일어난 뒤 뚜껑을 열면 반응 후에 기체로 변한 일부 물질들이 공기 중으로 날아가 질량이 감소한 모습을 관찰할 수 있습니다.

용어 설명

^●안료 : 색채가 있는 미세한 분말로서 물감의 재료로 쓰이는 물질.

^●염 : 중화 반응에서 수산화 이온과 수소 이온을 제외한 성분이 만나 생성되는 물질.