d라이브러리

오늘 모험이와 슬기는 과학실 청소를 맡았다. 목이 마른 슬기는 일단 목을 축인 후에 청소를 시작하려고 콜라캔을 땄다.

슬기 : 정말 시원하다. 오빠도 좀 마셔봐.

슬기는 모험이에게 콜라캔을 건네주다가 그만 바닥에 떨어뜨리고 말았다. 청소해야 할 과학실 바닥에 온통 개미들이 몰려들었다. 모험이는 휴지로 개미들을 잡기 시작했다. 그런데 갑자기 대장개미가 부하들을 이끌고 나타나 모험이에게 큰 소리로 호령했다.

대장개미 : 지금 뭐하고 있는 것이냐? 누구 마음대로 내 부하들을 잡고 있지?

모험이 : 내 동생이 잘못해서 콜라를 바닥에 흘렸어. 우린 여길 청소해야 하는데, 너희들이 이렇게 몰려나오면 곤란하잖아.

대장개미 : 지금 우리는 전쟁을 앞두고 한창 준비중이다. 적군과 싸워야 할 내 부하들을 이렇게 허락없이 잡아버린 네 행동은 우리 군대에게 치명적인 피해를 입혔기 때문에 도저히 용서할 수 없다. 과학실 바닥을 온통 개미들로 덮어버릴 테다.

다급해진 슬기는 대장개미를 달래보기로 마음먹었다.

슬기 : 대장님, 화를 푸시고 제 얘기를 좀 들어보세요. 저희가 개미군대를 위해서 배를 몇척 만들어드릴께요.

대장개미 : 보트? 그렇지 않아도 우리 해군에 배가 필요하긴 한데….

부하개미 : 대장님, 저희들이 쉴 수 있게 저절로 돌아가는 놀이기구도 있으면 좋겠습니다.

대장개미 : 그래? 좋다. 우리가 탈 수 있는 배와 놀이기구를 만들어주면 너희를 용서해주겠다.

모험이와 슬기는 과연 무사히 과학실 청소를 마칠 수 있을까.

어드벤처 1 구슬로 움직이는 배

■ 왜 그럴까?!

▶▶▶ 구슬을 끼운 배는 왜 움직일까?

알긴산칼슘 구슬을 충분한 시간 동안 담가두면 구슬 내부에 조금씩 알코올이 스며든다. 이렇게 알코올을 머금은 알긴산칼슘 알갱이를 배에 끼우면 배는 앞으로 조금씩 움직인다. 이는 구슬 안에 있던 알코올이 구슬 밖으로 조금씩 빠져나오기 때문이다. 즉 알코올은 농도가 높은 쪽에서 낮은 쪽으로 확산돼 나온다. 구슬이 배와 닿아 있는 부분으로는 알코올이 빠져나오지 못한다. 따라서 배의 뒤쪽으로 알코올이 확산된다. 작용-반작용의 법칙에의해 알코올이 확산되는 반대방향으로 힘이 작용하므로 배가 전진하게 된다.

한편 구슬을 끼운 배의 뒷부분에는 알코올의 표면장력이 작용하고, 배의 앞부분에는 물의 표면장력이 작용한다. 표면장력이란 표면적을 최소로 유지하기 위해 분자들이 서로 끌어 당기는 힘이다. 물의 표면장력은 알코올의 표면장력보다 크다. 따라서 배의 앞부분에서 끌어당기는 힘이 더 크기 때문에 앞으로 움직이게 되는 것이다.

▶▶▶ 염화칼슘 에탄올 용액 속에서 어떻게 구슬이 만들어질까?

알긴산(alginic acid)은 물에 넣으면 흐물흐물하고 미끈미끈해지는 섬유질 성분이다. 미역이나 다시마와 같은 해조류 성분의 20-30%를 차지한다. 알긴산 자체는 물에 녹지 않으나 나트륨과 연속적으로 결합해 분자량이 큰 알긴산나트륨 염을 형성하면 물에 녹아 점성이 매우 큰 용액이 된다.

알긴산나트륨 수용액을 염화칼슘 에탄올용액에 스포이트로 한방울씩 떨어뜨리면 알긴산칼슘이 된다. 알긴산칼슘은 알긴산나트륨보다 물에 잘 녹지 않기 때문에 뭉쳐 구슬 모양이 만들어진다.

어드벤처 2 저절로 돌아가는 종이 돌리개

■ 왜 그럴까?!

▶▶▶ 종이 돌리개가 어떻게 저절로 회전할까?

알긴산칼슘 구슬을 끼운 배와 마찬가지 원리다. 종이 돌리개의 중심에 떨어뜨린 알코올은 수정액이 칠해지지 않은 부분으로만 확산될 수 있다. 이때 수정액을 칠한 쪽에는 물의 표면장력이 작용하고 수정액을 칠하지 않은 쪽에는 확산된 알코올의 표면장력이 작용한다. 따라서 종이 돌리개는 수정액이 칠해진 방향으로 회전한다.