과학시간에 들려주는 이야기 3

[겸이엄마]

21. 겨울철 염화칼슘을 뿌리는 이유

장마철에는 온 대기가 습기로 가득 차 있고, 기온도 높아 곰팡이들이 활동하기에 좋습니다. 특히 옷장이나 이불장, 신발장 안은 어둡고 공기가 갇혀 있어 곰팡이들이 살기에 안성맞춤입니다. 그래서 제습제를 넣어 두는데 이런 제습제의 원리는 무엇일까요?

시중에서 판매되는 제습제 통을 가만히 관찰해 보면 주성분란에 ‘편상 염화칼슘’이라고 쓰여 있을 것입니다. 편상 염화칼슘이란 염화칼슘 조각을 뜻합니다. 염화칼슘은 공기를 잘 흡수하는 성질이 있습니다. 염화칼슘은 흰색 고체로 있다가 장마 때 자신의 무게의 14배 이상의 물을 흡수할 수 있습니다. 습도가 60%일 때는 자체 무게만큼의 물을 흡수할 수 있습니다.

염화칼슘은 여름 장마철뿐만 아니라 추운 겨울 눈 내릴 때도 요긴하게 사용합니다. 눈이 내려 빙판이 된 고갯길에 이 염화칼슘 가루를 뿌리면 놀랍게도 눈이 녹기 시작해서 얼마 안 지나 차들은 안심하고 지날 수 있게 됩니다.

염화칼슘은 제습제로써 습기를 흡수하는 성질이 강한데, 일단 눈 위에 떨어진 염화칼슘은 주위의 습기를 흡수해서 스스로 녹기 시작합니다. 눈에 뿌려진 염화칼슘은 눈 속에 들어 있던 수분을 흡수하게 됩니다.

그럼 염화칼슘이 습기를 흡수하면 왜 눈이 녹게 되는 것일까요?

그 이유는 습기를 흡수한 염화칼슘이 수분을 흡수해서 녹으면서 열을 내놓기 때문입니다. 이 열이 주변의 눈을 다시 녹게 할 수 있고 그 과정이 반복되어 눈을 계속 녹게 하는 것입니다.

또한 염화칼슘이 물에 녹으면 그 물은 다시 얼기 어렵습니다. 무려 영하 55℃가 되어야 얼 수 있습니다. 이러한 원리에 의해 염화칼슘은 눈으로 빙판이 되어 버린 길을 녹일 수 있는 것입니다.

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▶염화칼슘(CaCl2) : 염소와 칼슘의 화합물로 녹는점은 772℃이며 조해성과 흡습성이 매우 큽니다. 암모니아소다법의 부산물 또는 탄산칼슘을 염산에 용해 정제하여 얻습니다. 제습제로 쓰입니다.

▶교과서 관련 단원 : 중 3, Ⅱ물질의 반응

▶들려주는 시기 : 조해성의 학습 후

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22. 충전지와 일반 건전지는 어떻게 다른 걸까 ?

다 쓴 건전지를 버리려면 아까운 생각이 들 때가 있죠?

‘요걸 다시 쓸 수 있으면 좋을 텐데.....’라는 생각이 들지만 건전지에는 그럴 수 없다고 되어 있습니다. 분명히 충전해서 다시 쓸 수 있는 건전지가 있는데 일반 건전지는 왜 안 될까요?

전지는 충전이 가능한 것과 그렇지 않은 것 모두 화학적인 산화 환원반응의 원리를 이용합니다. 먼저 일반 알칼리 건전지의 경우, (+) 극은 이산화망간에, (-) 극은 아연에 각각 연결되어 있고, 둘 다 전해액에 섞여 있습니다. 전지의 두 전극을 연결해 회로를 만들면 (-) 극에 있는 아연은 전해액과 반응해 산화아연으로 바뀝니다(산화반응). 이때 아연 원자가 아연 이온으로 되면서 전자를 방출합니다. 방출된 전자는 회로를 통해 흐른 후 전지의 (+) 극으로 가서 이산화망간 속의 망간이온과 결합합니다(환원반응). 이렇게 전자가 움직여 가는 것이 전류의 흐름입니다.

충전이 가능하도록 만들어진 전지 역시 산화 - 환원반응을 이용한다는 점에서는 일반 알칼리 건전지와 원리가 같습니다. 그러나 일반 알칼리 건전지에서 일어나는 산화 - 환원 반응이 비가역적인 반면, 충전지에서는 그 반응이 가역적입니다. 일반 알칼리 건전지에서는 아연이 일단 아연 이온으로 산화되고 나면 그것이 다시 금속아연으로 환원되는 반응은 일어나지 않습니다. 마찬가지로 망간 이온이 망간으로 환원되는 반응의 역반응도 일어나지 않습니다.

반면 충전지에서는 다 쓴 전지에 역 방향의 전류를 걸어주면 전류를 만들어낼 때 일어났던 산화 - 환원 반응의 역반응이 일어나 전지의 내용물을 원래대도 돌려놓습니다.

납 축전지(자동차 축전지에 주로 사용)는 과산화 납과 금속 납을 전극으로 황산을 전해액으로 사용하는 충전지의 좋은 예입니다. 납 축전지에 회로를 연결하면 과산화 납과 금속 납이 모두 황산 납으로 바뀌는 산화 - 환원 반응이 일어나면서 전류가 발생합니다. 반면 자동차가 달릴 때는 엔진이 발전기를 돌려 생긴 전류를 축전지에 보내, 앞서와 반대의 산화 환원반응을 일으킴으로써 황산 납을 원래의 과산화 납과 금속 납으로 바꾸어 놓습니다. 충전지가 재충전되는 것은 이와 같이 방전과정의 반대과정을 거쳐서 이루어집니다.

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▶가역반응(reversible reaction) : 생성물질과 반응물질에 관하여 정(正), 역(逆) 두 가지의 화학반응이 동시에 일어나는 반응. 이를테면 암모니아와 염화수소를 섞으면 화합하여 염화암모늄이 생기는데 후자에 열을 가하면, 해리(解離)하여 본디의 암모니아와 염화수소로 나뉘는 따위.

▶비가역반응(irreversible reaction) : 가역반응이 아닌 반응

▶관련단원 : 중 3, Ⅱ.물질의 반응 - 화학전지

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23. 화재 경보기는 어떻게 화재가 난 것을 알까요 ?

천장에 달려 있는 자동 화재 경보장치는 대체로 타고 있는 물체에서 나오는 연기의 작은 입자를 감지해 경보를 울리도록 되어 있습니다. 연기를 감지하는 메커니즘은 크게 두 가지로 나뉩니다. 먼저 광학식 탐지기의 경우에는 연기가 빛을 차단하면 이에 반응하는 광 센서(광 다이오드를 사용)가 연기를 탐지합니다. 반면 이온화식 연기탐지기의 경우 약한 방사선이 기체를 이온화시키는 원리를 이용함으로써 작은 연기 입자까지도 탐지할 수 있습니다.

광학식 탐지기는 광원에서 광 센서에 빛을 비추고 있다가 연기가 중간에 끼어 들어 빛이 차단되면 센서가 이를 감지하는 것입니다. 이온화식 탐지기는 좀더 복잡합니다. 우선 전지의 양극에 연결돼 있는 평행한 판 사이에 약한 방사선을 쪼이면 그 사이에 있는 기체가 이온화되면서 양이온과 음이온이 생겨 대전된 전극으로 끌려가기 때문에, 서로 떨어져 있는 판 사이에 전류가 흐르게 됩니다. 그런데 탐지기 속에 연기 입자가 들어오게 되면 그것이 이온들을 끌어당겨 전극으로 끌려가는 이온수가 줄게 되고 따라서 흐르는 전류가 약해집니다. 이런 현상을 집적회로가 감지해 경보를 울리게 됩니다.

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▶메커니즘(mechanism) : 기계장치

▶센서(sensor) : 인간의 육체적인 감각을 확장하는 기술적인 수단. 곧 일정한 장치를 갖추어 표적물이 발사 또는 반사하는 에너지를 말하며 지형, 군사상의 표적과 자연 및 인공 목표물이나 활동을 탐지하고 표시하는 장비임.

▶다이오우드(diode) : 이극진공관(二極眞空管) 및 크리스털다이오우드를 통틀어 일컬음. 정류기(整流器), 검파기(檢波器) 같은 것에 쓰임.

▶집적회로 : 트랜지스터, 저항 따위 다수의 회로 소자(素子)가 한 장의 기판(基板) 위 또는 안에 분 리할 수 있는 상태에서 연결되어 있는 초소형의 전자회로. 반도체․박막(薄膜)․후막(厚膜)․혼성(混成) IC가 있으며, 또 고도의 중규모 IC(CLSI)도 있음. 소형이어서 소비전력이 적기 때문에 여러 가지 전자기기에 이용함. 약칭은 I.C

▶관련단원 : 중 3, Ⅱ.물질의 반응 - 이온화

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24. 형상 기억 합금이란?

형상 기억 합금이란 다른 모양으로 변형시키더라도 가열하면 다시 변형 전의 모습으로 되돌아오는 성질을 가진 합금을 일컫는 말입니다. 예를 들면 곧게 뻗은 형상 기억 합금 막대를 아무렇게나 구부렸다가 얼마 후 온도를 높여 주면, 원래의 모양으로 되돌아갑니다. 또 형상 기억 합금은 복원력이 강하다는 특징도 가지고 있습니다. 즉 원래의 모양으로 되돌아갈 때, 변형에 소요된 힘의 약 5배 가량의 힘을 내는 경우도 있습니다. 형상 기억 합금에는 원래의 모양으로 한 번 돌아가면 그만인 것과, 온도차에 의해서 몇 번이라도 효과를 나타내는 것의 두 종류가 있습니다. 그러나 현재 실용화되어 있는 것은 앞의 경우뿐입니다. 현재 대표적인 형상 기억 합금으로는 티탄ㆍ니켈 합금이 있습니다. 티탄ㆍ니켈 합금은 우수한 특성을 지니고 있지만 가공성ㆍ성형성ㆍ용접성 등의 문제를 안고 있습니다. 여러 가지 문제 중에서도 특히 제조 가격이 비싸다는 사실은 최대의 단점으로 꼽히고 있습니다. 따라서 값싼 형상 기억 합금을 실용화하려는 연구가 더욱 활성화되고 있습니다. 그렇다면 형상 기억 합금의 원리는 무엇일까요? 보통의 금속은 탄성 한계를 넘어서 변형을 주면 데우거나 식혀도 원래의 형태로 돌아가지 않습니다. 그러나 형상 기억 합금은 고온에서 적당한 형상으로 성형한 후 실온에서 변형했다가 다시 가열하면 원래 성형한 모양으로 되돌아갑니다. 이러한 효과를 형상 기억 효과라고 부르는데, 이 효과는 합금이, 주어진 형상을 원자 배열로서 기억하고 있기 때문에 생깁니다. 이러한 효과는 고온에서의 원래 원자배열이 저온에서의 변형 때도 기억되고 있다가, 다시 고온이 되면 원래의 원자 배열로 재배열하는 결과로 일어난다고 생각됩니다. 형상 기억 합금은 월면 안테나나 인공 위성 안테나의 재료로 우주 개발에 사용되고 있고, 또 화재 경보기, 방열기 밸브 등의 용도와 온도 제어에도 쓰입니다. 그 밖에도 전자 기기나 의료 용구, 에너지 개발 등에서도 폭넓게 이용되고 있습니다.

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▶니켈(nickel) : 주기율표 8족에 속하는 금속 원소. 원소기호 Ni. 원자번호 28. 녹는점 1,453℃. 비중은 8.9이고 원자량은 58.71이다. 철과 비슷한 성질을 가지며, 코발트와 함께 철족(鐵族) 원소라고 불린다. 아름다운 광택이 나며 전․연성(展延性)이 풍부하다. 산․알칼리에 대한 내식성이 크며, 진한 질산에 담그면 표면에 산화피막이 생겨 내부가 잘 침식되지 않게 된다. 순수한 니켈은 화학공업용으로 쓰이며 니켈강․모넬합금․스테인리스강 등이나 니켈크롬내열합금․인바(invar) 양은 등 합금 재료로 중요하며, 도금용으로도 쓰인다. 분말은 화학반응의 촉매로 사용한다.

▶티탄(titanium) : 주기율표 4B족에 속하는 은백색 금속원소. 원소기호 Ti. 원자번호 22. 원자량 57.90. 녹는점 1,67℃. 비중 4.5. 암석․점토․모래와 그 밖의 토양에서 결합된 형태로 발견되고, 동식물․천연수․심해․운석․별에도 존재한다. 상업적으로 중요한 광물은 티탄철석과 금홍석이다. 금속 및 일부 비금속과 유용한 합금을 형성한다. 강도가 크고 밀도가 작으며 내식성이 뛰어나 항공기․우주선․미사일․선박의 부품에 쓰인다. 티탄의 화합물은 3개의 원자가를 갖는다. 1791년 영국의 화학자이자 광물학자인 그레거가 발견하였고, 95년 독일의 화학자 마르틴 하인리히 클라프로트도가 재발견하여 티탄이라고 명명하였다.

▶관련단원 : 중 2, Ⅰ.물질의 구성 - 원자

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25. 전지는 언제, 어떻게 만들어 졌을까?

자연현상에 불과했던 전기도 과학자들에 의해 실용화 되게 되었지만, 초기에는 불꽃방전을 즐기는 정도에 지나지 않았습니다. 전기가 실용화된 것은 ‘전지’가 발명되고서부터입니다. 전지는 발전기보다 먼저 발명되었거든요. 1780년 이탈리아의 동물학자 갈바니는 기묘한 현상을 발견했습니다. 즉 두 종류의 금속을 연결해서 죽은 개구리의 발 근육에 갖다 대자, 발이 경련을 일으켜 움찔거렸던 것입니다. 몇 번이나 실험을 거듭한 끝에 갈바니는 이런 생각을 했습니다. ������전기란, 개구리의 신경 속에 숨겨져 있는 것이구나. 이것을 두 종류의 금속으로 연결하면 축전병의 안쪽 주석박과 바깥쪽 주석박을 도선으로 연결할 때와 같이 방전이 일어난다.������그래서 그는 ’동물전기‘란 이름을 붙였던 것입니다. 이것은 당시에 대단한 화제거리가 되었습니다. 그래서 여러 사람들이 다투어 실험을 했기 때문에 개구리들은 때아닌 수난을 당하기도 했다고 합니다. 그런데 이상하게도 한 종류의 금속으로는 어떤 방법을 써도 안되었습니다. 여기에 의문을 품은 사람이 있었습니다. 같은 이탈리아 사람인 볼타라는 물리학자였습니다. 이윽고 볼타는 전기의 근원이 생물에 있는 것이 아니라 종류가 다른 두 금속을 접촉하면 일어난다는 사실을 알게 되었던 것입니다. 그래서 그는 갈바니의 동물전기설을 비판했습니다. 그는 1800년에 볼타의 전퇴라는 것을 발표했는데 이것은 두 금속, 이를테면 은판과 아연판 사이에 소금물이나 알칼리 용액으로 적신 천조각을 끼운 것을 여러 쌍 겹쳐 쌓는 것이었습니다. 전퇴의 양끝에 전선을 연결하면 전류를 빼낼 수 있었습니다. 그때까지 기전기를 만든 전기는 순간적으로 흘러 없어져 버리는 것이었기 때문에 이것은 대단한 발견이었던 셈입니다. 따라서 볼타의 전퇴는 오늘날의 동전기 시대의 개막을 연 셈이지요. 이 전퇴의 원리를 이용해서 묽은 황산 속에 구리와 아연을 담근 것을 볼타 전지라고 합니다. 그후, 볼타에게 주어진 최대의 명예는 전압의 단위에 볼트라는 이름이 붙여진 것이었습니다.

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▶볼타(volta,Alessandro Giuseppe Antonio Anastasio, 1745～1827) : 이탈리아의 물리학자. 전기쟁반, 검전기, 축전기, 볼타전지 등을 발명하였고 특히 볼타 전지의 발명은 최초로 연속 전류를 얻을 수 있었다. 전류를 유도하는 기본단위인 V(볼트)는 1881년 그를 기념하여 붙인 이름이다.

▶관련단원 : 중 3, Ⅱ.물질의 반응-화학전지

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26. 알루미늄 깡통은 전기 식충이(?)

알루미늄은 가벼우면서도 견고하며, 열, 공기, 물 등에 안정되기 때문에 점차로 철을 대신해 산업 분야에서 널리 사용되고 있습니다. 특히 비행기에 이용되는 ‘듀랄민’이란 합금에는 알루미늄 94%, 구리 4%, 마그네슘, 망간, 철, 규소가 각각 0.5%씩 포함되어 있는데, 듀랄민의 무게는 강철 무게의 1/3밖에 안 된다고 합니다. 오늘날 알루미늄 합금 없이는 날아다니는 물체는 꿈도 꿀 수 없게 되었습니다. 이러한 알루미늄이 금속으로 풍부하게 얻어진 것은 매우 최근입니다. 천연으로는 산화알루미늄(Al2O3)으로 존재하는데, 산화알루미늄의 산소와 알루미늄간의 결합이 강해서 좀처럼 금속으로 환원되지 않기 때문입니다. 이 난관을 1886년 프랑스의 에루와 미국의 호올이 각각 독립적으로 극복했습니다. 보오크사이트(Al2O3ㆍ2H2O)를 원료로 하여 여기에 빙정석(Na3AIF6)과 소량의 형석(CaF2)을 가하여 1000℃ 정도에서 녹이면, 보오크사이트도 빙정석 속에 녹아듭니다. 이러한 용융 상태에서 전기 분해를 하면, (-)극에 순수한 금속 알루미늄이 석출됩니다. 이것이 알루미늄의 공업적 제조법입니다. 그런데 이 방법은 매우 많은 전기를 소비한다고 합니다. 무심코 쓰고 버리는 알루미늄 깡통이 ‘전기의 깡통’이라 불리는 것은 그 때문입니다. 1g의 알루미늄을 얻기 위해 무려 15～20Wh(20W의 형광등을 15시간이나 켜둘 수 있는 양)의 전력이 듭니다. 알루미늄 생산은 가장 전력 소비가 많은 산업의 하나입니다. 전기는 편리한 에너지이지만 만드는 데 비용이 많이 들고 환경 오염이 따릅니다. 화력 발전에서는 대기 오염이 발생하며, 원자력 발전에서는 더 엄청난 방사능이 찌꺼기로 나옵니다. 어느 경우든지 생산되는 전력보다 많은 폐열이 나와 환경을 열로 오염시킵니다. 알루미늄은 무척 현대적이고 편리한 금속이지만, 실은 그 뒤에 환경 오염과 자원의 낭비라는 문제가 도사리고 있는 것입니다.

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▶듀랄민(durlumin) : Cu(4.5%) Mg(0.5%) Mn(0.7%)를 함유한 알루미늄 합금의 일종, 1906년 독일의 야금학자 A.빌름이 발명, 뚜렷한 시효경화성을 나타내며, 담금질의 시효처리에 의해 창장력(抗張力)45kgw/㎟, 연신율 20%를 얻을 수 있다. 근래에는 항장력을 60kgw/㎟까지 높일 수 있으며, 경량이고 강인하기 때문에 항공기의 표준재료로 많이 쓰이며, 자동차, 건축 등의 강력 구조제로도 쓰임

▶관련단원 : 중 2, 물질의 구성 - 원소

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27. 산성 음식 먹으면 성인병 걸린다?

산성보다 알칼리성 체질이 좋다?

애초 이런 주장은 주로 일본에서 쏟아져 나온 건강책자들을 통해 우리 나라에 들어왔습니다. 산성 체질은 현대의학으로 치료하지 못하는 난치병 등 각종 질병의 원인이기 때문에 평소 알칼리성 음식을 많이 먹는 게 좋다는 것입니다. 그러나 의학적으로 인체를 산성과 알칼리성 체질로 나누어 질병의 발생과 치료를 이해하는데 사용하는 경우는 없어요. 흔히 체질이 산성이냐 알칼리성이냐는 혈액 속의 수소이온 농도지수(pH)를 기준으로 판별합니다. 사람이 활동하기 위해서는 여러 가지 대사물질을 만드는 효소가 필수적인데, 이 효소의 기능에 가장 중요한 영향을 주는 것이 바로 수소이온농도입니다. 수소이온농도지수가 7보다 낮으면 산성, 높으면 알칼리성이라고 합니다. 건강한 인체 혈액의 pH는 7.35～7.45의 약알칼리성이며 생존 가능한 범위는 7.0～8.0입니다. 따라서 일부 극단적인 병적인 상태를 제외하고는 이 범위를 벗어난 알칼리성 또는 산성체질로는 살아갈 수 없는 것입니다. 그렇다면 알칼리성 음식을 많이 먹으면 혈액의 pH가 상승하고 산성음식을 먹으면 떨어지는 걸까요? 물론 육류, 생선 등 산성 식품보다는 과일, 야채 등 알칼리성 식품을 즐겨 먹는 사람이 성인병의 발생 빈도가 낮은 것은 사실이예요. 그러나 우리 몸은 어떤 이유로든 산을 많이 섭취하게 되면, 콩팥에서 오줌을 많이 만들어 산을 배출하거나 폐에서 이산화탄소를 배출하는 방법으로 체액의 pH를 높이게 됩니다. 항상성을 유지하려는 인체의 자율 기능이 작용해 교묘하고도 정밀하게 체액의 산도를 항상 약알칼리성으로 유지하는 것입니다.

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▶수소이온 농도 : 용액 1ℓ 속에 들어 있는 수소 이온의 몰(mol) 수를 일컫는 말. [H＋]로 나타낸 다. 일반적으로 물 또는 수용액에서는1기압, 25℃에서 수소 이온 농도와 수산화 이온 농도의 곱은 일정 하여 [H＋]×[OH－]=10-14를 나타낸다.

▶산성 식품 : 체내에서 산성 물질이 생기게 하고, 체액이 산성을 띠게 하는 식품. 식품의 신맛과는 관계가 없다. 식품 속에 들어있는 황은 황산으로, 인은 인산으로, 염소는 염산이 되므로 산성의 원인이 된다. 예를 들면 육류, 달걀, 어류, 곡물 등은 산성 식품이나 아세트산(식초)이나 밀감 등에 들어있는 시트르산 등의 유기산은 산성의 원인이 되지 않는다.

▶알칼리성 식품 : 몸 속에 들어가서 체액(體液)을 알칼리성으로 만드는 식품. 산성 식품에 상대되는 말이다. 사람의 혈액 등 체액은 중성에서 약간 알칼리성을 띠고 있는데, 이것이 산성 또는 강한 알칼리성으로 치우치게 되면 여러 가지 장해가 나타난다. 대부분의 채소 류, 콩 류, 과실 류를 비롯하여 버섯, 해조류, 우유, 달걀 흰자, 차 등은 알칼리성 식품이다.

▶교과서 관련 단원 : 중 3, Ⅲ. 물질의 반응 산과 염기

▶들려주는 시기 :산과 염기를 배울 때

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28. 비누 성분 뿜어내 곰팡이 침입차단

후텁지근한 하루를 보낸 뒤 시원한 물에 비누로 땀을 닦아내면 기분이 산뜻해지죠. 비누는 때를 닦아내고 병균을 죽이기 때문에 우리의 건강을 지키는 생활 필수품이예요. 그런데 비누가 없던 옛 조상들은 어떻게 살았을까요?

식물을 끓이거나 갈아서 물에 넣고 흔들면 거품이 나는데, 그 이유는 식물에 들어 있는 사포닌 계통의 물질이 비누 구실을 하기 때문입니다. 옛날에는 식물을 태운 재를 비누로 사용하였으며 단오에는 창포로 머리를 감았어요. 서양에서는 오래 전부터 식물로 비누를 만들었다고 합니다. 식물이 비누 성분을 만드는 이유는 곰팡이의 공격으로부터 자신을 보호하기 위해서입니다. 우리 몸의 때와 병균을 씻어내듯이 사포닌은 곰팡이의 세포막에 붙어서 이를 분해함으로써 곰팡이 침입을 막을 수 있다고 해요.

그런데 비누는 곰팡이뿐 아니라 식물 세포막도 손상시키는데 어떻게 식물이 자신의 세포를 보호하는지는 알려져 있지 않아요. 아마도 특수 장소에 비누 성분을 저장해 두었다가 곰팡이가 공격하면 병균을 죽일 것으로 추측됩니다.

그러나 비누 성분이 많이 들어 있는 식물을 공격하는 곰팡이도 있어요. 이 곰팡이는 세포와 세포 사이에서만 살아감으로써 자신을 죽이는 물질을 피할 수 있습니다. 또 어떤 곰팡이는 사포닌을 분해하는 효소를 만들어 비누의 독성을 없애버립니다. 식물은 그렇게 되면 다른 종류의 사포닌을 새로이 만들어 곰팡이의 침입에 대비하죠. 따라서 식물의 사포닌은 그 종류가 매우 다양합니다. 자연의 관계가 항상 그렇듯이 영원한 승자는 없습니다. 식물은 지저분한 환경에서도 건강히 자라나는 강력한 생명력이 있어요. 이는 사포닌 외에도 다양한 항생물질을 만들어 자신을 보호하기 때문입니다.

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▶항균 제품의 성분 : 항균 주방세제에는 주로 티시엔(TCN)이라는 항균제를 참가해 세균의 번식을 차단하고 살균한다. 티시엔(TCN)은 곰팡이는 물론이고 콜레라균, 식중독을 일으키는 포도상구균 등에 대해서도 광범위한 항균작용을 보이지만 수인성 전염병을 일으키는 녹농균에 대해서는 별효과가 없다. 티시엔(TCN)은 낮은 농도에서도 항균효과가 뛰어나지만, 드물게 접촉성 피부염을 일으키기도 한다. ������ 식기를 닦는 수세미에는 식중독을 일으키는 황색포도상구균이나 살모넬라균이 존재한다. 이런 균들에 효과가 있는 항균수세미에는 주로 진글리코사민, 키토산 성분의 항균제가 쓰인다. 항균수세미에 있는 성분은 지속적인 효과 있으므로 식기에 붙어 있는 각종 세균을 없앨 수 있다. 그러나 영구적인 효과는 없어 약 60일 정도 사용한 후에는 교체해야 한다. ������ 항균 껌은 직접 입안에서 적용되므로 자연에 존재하는 인체에 무해한 항균제를 사용한다 꿀벌 집에서 채취한 프로폴리스를 껌에 첨가해 충치의 원인균인 뮤탄스와 포도상구균이 자라는 것을 억제시켜 충치와 인후염을 예방하며, 천연방부제인 GFSE(포도 씨에서 추출한 물질)를 사용해 뮤탄스균을 억제하고있다. 그러나 많은 의사들이 조언하듯이 항균 껌을 씹는 것만으로 양치질을 대신할 수는 없다.

▶교과서 관련 단원 : 중 3, Ⅲ.물질의 반응

▶들려주는 시기 : 염기의 종류를 배운 후

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29. 냄새 먹는 돌

놓아두기만 해도 냄새가 제거되면서 영구적으로 사용할 수 있는 신비의 돌이 개발되었답니다.

바위처럼 단단하지만 스폰지처럼 잘 흡수하는 새로운 상품이 개발되었습니다. 미국 휴스턴의 난센츠(Nonsecnts)라는 이름의 기업은 화산재의 결정을 가지고 만든 광물인 ‘클라이놉틸로라이트 제올라이트(clinoptilolite zeolite)'를 대기 중의 냄새 제거용으로 시판하기 시작했습니다. 이 기업의 창업자인 딘 필포트(Dean Philpot)는 제올라이트를 실험하는 가운데 암모니아와의 친화성을 발견하게 되었습니다.

이 돌은 냄새를 흡수하여 제거하는데 그 과정에서 불결한 냄새가 나는 기체 분자들을 벌집모양을 한 표면에 가두게 됩니다. 이때 흡수과정은 서로 상반되는 정전기의 전하가 끄는 힘으로 이어집니다. 제올라이트는 마이너스로 하전되어 있어 분극 된 분자에 접근하면 금방 돌에 흡수됩니다. 난센츠사의 돌들은 병원, 탈의실, 양념공장 등 다양한 장소에서 나오는 60여 가지의 악취를 제거합니다. 지난 3년간 이 돌은 휴스턴의 여러 가축 쇼와 로데오에 모인 6천 6백 마리의 동물이 방출하는 무서운 악취를 제거하는 데 큰 역할을 했습니다.

또 화학적으로 민감한 사람들을 위해 집에 ‘난센츠’제의 돌들을 두어 새로운 카펫과 가공목재 그리고 살충제에서 발산되는 강력한 냄새를 제거할 수 있다는 것이 드러났습니다. 그런데 이 탈취용 돌이 더 이상 냄새를 흡수할 수 없게 될 때는 재순환 시킬 수 있는데 돌을 밖에 놓아두면 속에 가둬 두었던 냄새를 방출하기 때문에 몇 번이고 다시 사용할 수 있습니다.

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▶화산재 : 화산에서 분출한 용암의 부스러기가 가루처럼 된 것. 화산회라고도 한다. 크기는 팥알 보다 작은 것으로 지름이 0.25～4mm의 것을 말한다. 처음에는 엷은 회색을 띄지만 풍화 작용을 받으면 철분이 산화하여 거무스름해진다. 화산재가 굳어서된 암석을 응회암이라 한다. 화산재는 바람에 의해 멀리 까지 운반되어 농작물이나 과수에 해를 입히기도 한다.

▶분극 : 전하(電荷) 또는 자하(磁荷)의 분포가 변동하여 2중 극자 모멘트가 변동하는 현상(보통은 생 성 또는 증대를 가리킨다). 또는 생긴 2중극 모멘트의 단위 부피당의 값을 말하며, 편극이라고도 한다. 전기의 경우는 전기 분극, 자기의 경우는 자기화라고 한다. 유전체나 자성체에 전기장, 자기장 또는 그 밖의 힘이 작용할 때에 생기는 것은 영구 2중 극자의 배향분포(配向分布) 변동에 따른 배향 분극 외에 하전입자의 변위에 따른 전자 분극, 이온 분극 등이 있다.

▶교과서 관련 단원 : 중 3, Ⅱ. 물질의 반응

▶들려주는 시기 : 이온의 반응을 배운 후

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30. 고서적이나 고문서가 요즈음 것보다 더 오래가는 이유는?

나무를 이용하여 종이를 만들게 됨으로써 서적과 신문의 대량 유통이 가능해졌습니다. 그러나 양피지, 벨럼 가죽, 넝마로 만든 종이 등과는 달리 펄프로 제조한 종이는 수명이 짧습니다. 이 때문에 현대의 책들은 보관 상태가 급속히 나빠지고 있는 것입니다.

문제는 펄프로 만든 종이에는 표백과정에서 생기는 산(酸)등 각종 화학물질이 함유되어 있다는 데 있습니다. 대부분의 독자들은 종이가 퇴색하기 훨씬 전에 책을 읽으므로 이것이 별문제가 되지 않죠. 그러나 도서관의 사서나 기록 보관자들의 입장에서는 심각한 문제입니다. 그것은 1850년 이후에 출판된 서적들이 모두 서서히 파손되고 있음을 의미하기 때문입니다.

현재 도서관 관리자들은 방대한 장서를 싼 비용으로 처리할 수 있는 방법을 찾으려 애쓰고 있습니다. 현재로서는 유일한 방법이 책의 장정을 뜯어서 책장을 한 장씩 처리하여 산을 제거하는 것뿐입니다. 이 방법은 귀중한 책장을 한 장씩 뜯어낼 수 있는 몇몇 초판본의 처리 방법으로는 타당성이 있겠지만 대다수의 서적에는 적용이 불가능합니다. 그러나 현재 몇몇 제지 공장들은 종이의 수명을 연장시키기 위하여 중성의 약품으로 처리한 종이를 생산하고 있습니다.

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▶종이 : 주로 식물의 섬유를 물에 풀어 얇게 엉기도록 하여 말려 굳힌 것. 닥나무 껍질, 뽕나무 껍질, 볏짚, 넝마, 펄프 따위가 그 원료이다. 종이의 시초는 3,000～4,000년 전에 이집트의 나일 강변에 무성했던 파피루스를 원료로 하여 만든 종이 비슷한 기록용 재료에서 찾아 볼 수가 있다. 그 후 기원전 300년경에 소아시아의 페르가몬(지금의 터키 서부)에서 양피지(羊皮紙 : 짐승 가죽을 부드럽게 하여 종이 비슷하게 만든 것)가 발명되었으나, 그것도 종이라고는 할 수 없다. 오늘날과 같은 종이를 만드는 법을 완성한 사람은, 105년경 중국 후한의 채윤(蔡倫)이다. 채윤의 제지법은 넝마를 주원료로 하여 삼, 닥나무 등을 넣어 물에 담가 발효시켜 그것을 절구에 찧어 풀어서 섬유를 뜨는 방법이다. 이 방법은 우리 나라로 전해졌으며, 610년경에는 고구려의 담징이 제지술을 일본으로 전하였다. 종이는 크게 양지, 한지, 판지의 세 종류로 나뉜다.

▶표백제 : 섬유, 종이, 식품 등에 들어 있는 색소를 탈색하는 데 쓰이는 약제. 크게 산화 작용을 이용한 산화 표백제와 환원 작용을 이용한 환원 표백제로 나뉜다. 산화 표백제로는 표백분, 과망간산칼륨, 오존, 과산화수소 등이 쓰이고, 환원 표백제로는 하이드로술파이트, 이산화황 등이 쓰인다. 무명, 모시 등의 식물 섬유나 레이온의 표백에는 표백분이 쓰이고, 양털․명주 등의 동물 섬유에는 과산화수소․하이드로술파이트가 쓰인다. 요즈음에는 형광 표백제가 쓰이기도 한다. 형광표백제는 형광 물질을 섬유에 먹여서 새하얗게 느끼도록 하는 일종의 염료이다. 한편 식품 공업에서도 아황산칼륨, 아황산나트륨, 이산화황 등의 표백제가 쓰이나, 인체에 끼치는 영향을 고려하여 식품 위생법에 따라 사용량이나 약품의 종류가 제한되어 있다.

▶교과서 관련 단원 : 중 3, Ⅱ.물질의 반응

▶들려주는 시기 : 산화와 환원을 배운 후