섭섭박사님은 겨울을 참 좋아해요. 크리스마스트리에 소복이 눈이 쌓이는 풍경을 볼 수 있기 때문이에요. 그런데 12월이 와도 도통 눈이 내리지 않네요. 섭섭박사님은 인공 눈을 직접 만들기로 했답니다!

▲GIB

도전 실험
트리에 눈이 맺히게 하자!

섭섭박사님은 먼저 눈 결정이 맺힌 크리스마스트리를 만들기로 했어요. 그런데 박사님, 눈이 안 왔는걸요? 어떻게 눈이 쌓이게 한다는 소리죠?

 

<준비물>
가스레인지 혹은 버너, 냄비, 모루, 세탁풀, 스펀지, 숟가락, 요소, 중성세제, 플라스틱 컵.

 

※주의:끓는 물을 다룰 때는 반드시 보호자와 함께하세요.

➊ 물과 요소를 약 4:3의 비율로 냄비에 넣는다.

➋ 가스레인지에 냄비를 올리고 약불을 켠 뒤, 중성세제 한 숟가락을 넣는다.

➌ 냄비에 세탁풀을 1티스푼 뿌린다.

➍ 불을 끈 뒤, 용액을 식힌다.

➎ 플라스틱 컵에 스펀지를 넣는다.

➏ 모루를 크리스마스트리 모양으로 만든 후 스펀지에 모루를 꽂아준다.

➐ 컵에 식은 요소 용액을 가득 넣는다.

➑ 1시간이 지나면 모루에 눈이 생긴다.

요소는 질소, 탄소가 든 화합물로, 물에 잘 녹고 물을 잘 흡수해요. 고체인 요소는 주변에 있던 열을 흡수하면서 액체가 돼요. 또 중성세제에는 먼지, 기름때가 물과 섞이게 돕는 계면활성제가 있어서 요소와 물을 잘 섞이게 해요. 세탁풀에는 접착제에 쓰이는 폴리비닐알코올이 들어 있어 요소 용액이 끈적해져요. 요소 용액은 스펀지를 통해 모루의 끝부분까지 천천히 타고 올라가요. 액체가 스펀지와 모루의 아주 가느다란 관을 따라가는 모세관 현상 때문이에요. 이후 시간이 지나면 요소 용액 중 물만 증발해요. 요소는 물보다 휘발성이 낮아 그대로 남아요. 휘발성은 액체가 기체로 쉽게 변하는 성질이에요. 물이 증발하면서 용액 양이 줄어 들면, 요소는 물에 녹아 있지 못하고 단단한 결정이 돼 흰 눈처럼 보이는 거랍니다.

기후 변화가 점점 심해지고 있는 요즘, 한 연구팀이 미래에는 기후 변화로 눈이 잘 오지 않을 것이라는 예측을 했어요. 과연 눈이 오지 않는 날들이 많아질까요?

▲동아DB

따뜻해진 겨울 기온으로 눈 대신 비가 내리는 광화문.

4월 11일, 이탈리아 국립연구위원회 물 연구소의 왕 추안 연구원 팀은 지구가 뜨거워지는 기후 변화가 심해질수록 눈이 오는 횟수가 어떻게 변하는지 예측한 뒤 연구 결과를 공개했어요.

연구팀은 눈이 오지 않는 상황을 ‘눈 가뭄’ 상황이라고 가정했어요. 눈 가뭄은 겨울철에 총 강수량이 낮아 건조한 상황, 겨울철 높은 기온으로 눈이 줄어들거나 눈이 오더라도 쉽게 녹는 상황, 두 가지가 같이 생기는 상황 총 세 가지로 나뉘어요.

연구팀은 기후 변화 시나리오인 ‘SSP 시나리오’를 바탕으로 세 가지 눈 가뭄 상황이 얼마나 자주 일어날지 예측했어요. 기후 변화 시나리오는 미래 지구의 기온 변화 등을 예측한 모델이에요. 연구에서 사용한 SSP 시나리오에서는 기후 변화를 막기 위해 탄소 배출량을 줄이는 정도에 따라 미래의 지구 기후가 달라져요. 2100년 지구의 온도가 1981년보다 3℃ 올라가는 중간 배출 시나리오, 5.2℃ 올라가는 고배출 시나리오로 나뉘지요.

연구팀이 눈 가뭄 현상을 예측한 결과, 두 시나리오 모두 2050년 이후에는 1981년보다 눈 가뭄이 더 자주 생기는 것으로 나타났어요. 2100년까지 건조한 상황이 나타나는 빈도는 중간 배출 시나리오에서 3.2배, 고배출 시나리오에서는 4.2배 증가했죠. 겨울철 기온이 높아져 눈이 줄어드는 현상은 2050년 전체 눈 가뭄의 65%를 차지할 것으로 예상됐어요. 또 연구팀은 2050년 이후 두 가지 눈 가뭄 상황이 동시에 생길 확률은 1981년보다 3.7배 증가할 것으로 봤답니다. 연구팀은 “내리는 눈을 통해 물을 얻는 북극 같은 지역은 앞으로 기후 변화를 잘 관찰하고, 물을 미리 확보해야 한다”고 강조했답니다.

실험 하나 더
인공 눈사람을 만들어라!

섭섭박사님은 이번엔 눈 없이도 집에서 귀여운 눈사람을 만들어 보기로 했어요. 눈이 없는데 눈사람을 어떻게 만들었을까요?

 

<준비물>
모루, 물, 비닐장갑, 색종이, 숟가락, 종이컵 2개, 베이킹소다, 플라스틱 통, 헤어 트리트먼트.

 

➊ 종이컵에 베이킹소다를 가득 붓는다.

➋ 헤어 트리트먼트를 종이컵의 3분의 1 정도로 붓는다.

➌ 플라스틱 통에 종이컵에 든 베이킹소다와 트리트먼트를 넣고, 섞는다.

➍ 섞은 재료들을 눈사람 모양으로 뭉쳐 눈을 쌓는다. 잘 안 뭉쳐지면, 물을 조금씩 묻힌다.

➎ 만들어진 눈사람을 색종이, 모루 등으로 꾸민다.

베이킹소다의 주성분인 탄산수소나트륨은 수분을 잘 흡수해요. 그래서 마른 베이킹소다 가루에 트리트먼트와 물을 조금만 넣어도 촉촉한 반죽처럼 변하고 잘 뭉쳐져요. 탄산수소나트륨은 습기 제거제 역할도 해요. 밀폐용기, 신발, 가방 등에 작은 베이킹소다 봉지를 넣으면 공기 중 수분을 흡수해 습기를 줄일 수 있죠.

트리트먼트에는 실리콘 오일, 글리세린, 계면활성제 등이 들어 있어요. 이 성분들은 끈적한 성질인 점성이 있어 물을 오래 붙잡아 둬요. 특히 글리세린은 탄산수소나트륨처럼 수분이 고체에 잘 달라붙게 해요. 그래서 트리트먼트를 넣으면 베이킹소다 입자들이 물로 된 막과 끈끈한 기름으로 된 막으로 서로 감싸져 잘 달라붙죠.

결국 베이킹소다는 물기를 흡수해서 부드러운 반죽 질감이 되고, 트리트먼트는 입자들이 서로 뭉치게 도와주는 접착제 역할을 해요. 그래서 이 둘로 인공 눈사람을 만들 수 있는 거랍니다.