SZ-F-R-005(Rev.3)                                                                                                      호기심의 시작 사이언스존                                                                                                     A4(210mm ×297mm)

◎ 미리생각해보기

장마철의 꿉꿉함을 기억하고 있나요?

여름철 비가 집중적으로 많이 내리는 장마철만 되면 빨래가 잘 마르지 않고, 다 마른 것 같은 빨래에서도 꿉꿉한 냄새가 나거나, 잘 말려서 넣어둔 서랍 속 옷도 눅눅해진 것을 발견한 경험이 있나요? 이 모든 것의 원인은 바로 높은 습도 때문입니다.

장마철이 시작되면 우리 모두 습기와의 전쟁을 시작하게 됩니다. 옷이 잘 마르지 않는 것은 물론이고 집안 곳곳에 곰팡이가 피기 쉽고 온 몸도 끈적끈적해 쉽게 불쾌해집니다. 이렇게 생활을 힘들게 하는 높은 습도를 조절하기 위해서 우리는 제습기를 사용하게 됩니다. 하지만 비싼 가전기기인 제습기를 사용하지 않더라도 우리 생활 속에서 구할 수 있는 재료들을 이용해 제습을 하기도 합니다. 예를 들면 신문지를 신발 속에 넣어둬 습기를 제거하거나 조상들의 지혜를 활용해 숯을 쓰기도 합니다. 또 습기를 제거하는 다른 방법에는 어떤 것이 있을까요?

◎ 실험 전 주의사항

1. 실험에 포함된 작은 부품이나 시약 등은 삼키지 않도록 주의합니다.

2. 실험에 포함된 준비물은 실험 외 다른 용도로 절대 사용하지 않도록 합니다.

3. 실험용 도구와 시약으로 절대 장난치지 않도록 합니다.

4. 날카로운 도구를 사용할 때는 다치지 않도록 주의합니다.

5. 실험 후에는 주변을 정리하고 손을 깨끗이 씻습니다.

◎ 실험 전 반드시 확인하기

1. 제올라이트를 물에 한번 씻어내 말려 사용하시면 더욱 효과적입니다.

2. 제올라이트를 마른 상태로 두면 탈취, 제습에 이용 가능하며 물을 적셔서 가습에도 활용할 수 있습니다.

1. 고래 배 도안을 뜯어 용기를 감싸 붙입니다.	2. 원형 도안에 하늘색 부분에 양면테이프를 이용해 용기를 붙입니다.

◎ 실험방법

SZ-F-R-005(Rev.3)                                                                                                      호기심의 시작 사이언스존                                                                                                     A4(210mm ×297mm)

3. 고래 몸통 도안을 뜯어 안으로 접은 후 양면테이프를 이용해 그림과 같이 붙입니다.	4. 용기 안에 제올라이트를 부은 후 나무, 울타리, 고무찰흙을 이용해 그 위를 꾸밉니다.

5. [실험방법3]에서 만든 고래 몸통 도안에 눈, 팔, 물 도안을 이용해 고래를 꾸밉니다.	6. 제올라이트 위에 물을 뿌려 가습에 사용하거나 마른상태로 두어 제습, 탈취에 <고래! 고뤠?>를 활용합니다.

◎ 실험결과 및 생각해보기

제올라이트의 구조에는 어떤 특성이 있을까요?

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2. 제올라이트를 제습제로 활용하기 위해선 어떤 상태로 두어야 할까요?

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◎ 원리이해

1. 제올라이트

1) 제올라이트(zeolite)란?

제올라이트는 1756년 광물학자 크롱스테드가 붙인 이름입니다. 당시 그는 채취한 돌을 태우거나 얼려보는 등 다양한 실험을 했는데요. 광물에 열을 가했을 때 수증기가 발생하는 현상을 발견하고 '끓는 돌'을 뜻하는 '제올라이트'라는 이름을 붙였습니다. 현재 제올라이트는 알칼리 및 알칼리토금속의 규산알미늄 수화물을 총칭하는 광물입니다. 일반적으로는 무색투명하거나 백색 반투명한 색깔을 띠지만 불순물이 들어가 다양한 색깔을 내기도 하여 장신구 재료로도 쓰입니다.

2) 제올라이트가 산출되는 곳

제올라이트는 규산염광물로서 낮은 온도 및 압력의 자연조건 하에서 산출됩니다. 그렇기 때문에 지질시대 중 제3기의 지층에 국한되어 산출되며 그 이전의 지층에선 발견하기 어렵습니다. 보통 제올라이트는 화산 쇄설성 퇘적암 내에서 변질 광물로 산출되는 경우가 대부분인데요. 이외에도 염도가 높은 호수나 심해에서 화학적 퇴적작용을 받아 생성되기도 하고 염기성 화산암의 분출과정에서 생성되기도 합니다.

3) 제올라이트가 가지고 있는 특별한 구조

제올라이트는 특별한 구조로 되어 있습니다. 앞서 돌에 열을 가했을 때 수증기가 발생해서 '제올라이트'라는 이름이 붙었다고 말씀드렸죠? 그 이유는 이 광물이 나노채널, 또는 나노세공으로 불리는 무수히 많은 구멍을 가지고 있으며 그 안이 물로 채워져 있기 때문입니다. 전자현미경으로 살펴보면 1제곱마이크로미터 면적에 1mm 크기의 구멍 100만 개를 관측할 수 있을 정도로 많은 구멍을 가지고 있는데요. 제올라이트는 이 미세 구멍 덕분에 다른 미립물질을 흡착하는 능력을 갖추고 있고 여과기 역할도 할 수 있습니다.

4) 일상생활과 산업계에서 많이 사용되는 제올라이트

앞에서 말한 구조적 특성을 이용해 제올라이트는 과거부터 실생활에 유용하게 사용되어 왔습니다.  특히 생활 속에서 제습, 가습, 탈취 등에 활용할 수 있습니다. 마른 상태의 제올라이트는 미세 구멍에 의해 각종 악취를 빨아들이거나 습도가 높은 환경에 있을 경우 습기를 빨아들여 제습의 역할을 합니다. 반면 제올라이트에 물을 부어주면 미세 구멍에서 가지고 있던 물이 증발되면서 가습 역할을 하기도 합니다.

2. 습도

공기 중에 수증기의 양이 많으면 ‘습도가 높다’고 하고, 수증기의 양이 적으면 ‘습도가 낮다’고 말합니다. 비가 많이 오는 장마철과 같이 습도가 높으면 빨래가 잘 마르지 않으며, 옷장에 넣어둔 옷에 곰팡이가 생길 수 있습니다. 이럴 때에는 습도를 낮추기 위해 난방을 하거나 실리카겔 같은 습기 제거제를 사용하여 습도를 낮춰 줍니다. 반면에 습도가 너무 낮으면 공기가 건조해져서 산불이 나기 쉽고 피부가 따끔거리거나 감기에 걸리기도 쉽습니다. 이럴 때에는 가습기를 틀거나 실내에 어항을 설치해서 습도를 적당히 유지해야 합니다.

3. 탈취

탈취란 악취가스를 여러가지 방법을 통해 제거하는 과정이며 냉장고, 신발장, 화장실 등에서 나는 악취를 제거하기 위해서 탈취제를 사용하게 됩니다. 탈취의 원리는 크게 4가지로 나눠지며 물리적 방법, 화학적 방법, 연소법, 생물학적방법이 있습니다.

먼저 물리적 방법은 활성탄과 같은 다공성 물질에 악취가스 분자가 들어가서 제거되는 흡착법입니다. 대표적으로 섬유 탈취제에 쓰이는 사이클로덱스트린의 경우 구조적으로 비워진 가운데 공간에 악취가스 분자를 가둬 냄새를 제거하게 됩니다.

화학적 방법은 반응성이 큰 염소, 오존 등을 이용해 악취가스를 산화, 분해시켜 제거하는 방법으로 대표적인 물질은 이산화염소입니다.

생물학적 방법은 주로 흙이 이용되는데 흙에 있는 미생물이 악취가스를 제거하는 방식입니다.

요즘은 시중에 판매되는 생활용품에서 화학물질의 유해성이 발견되면서 집에서 천연탈취제를 만들어서 사용하는 경우도 많습니다. 제올라이트, 베이킹소다, 로스팅을 거친 원두, 커피를 내리고 남은 원두찌꺼기 등의 악취분자를 흡착하는 원리를 이용해 탈취제를 만들기도 합니다.

학습목표

제올라이트에 대해 알아보고

제습, 가습, 탈취 역할을 하는 고래를 만들어봅시다.

실험날짜          년      월      일

학년   반    이름 :

장마철의 꿉꿉함을 기억하고 있나요?

◎ 미리생각해보기

도안-B4(1장), 제올라이트(1봉), 투명용기(1개), 고무찰흙(2개), 양면테이프-24칸(1.5장), 나무모형(1개), 울타리모형(1개)

◎ 실험준비물

제올라이트의 구조에는 어떤 특성이 있을까요?

제올라이트를 제습제로 활용하기 위해선 어떤 상태로 두어야 할까요?

◎ 실험결과 및 생각해보기

◎ 새롭게 알게 된 사실

◎ 느낀점