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[소년중앙] 열나면 연두색에서 흰색으로 변하는 아기 옷의 비밀

‘과학, 실험, 으악 따분해!’라고 느낀 적 있나요. 이제 걱정하지 말아요. 소년중앙이 집에서 준비할 수 있는 물건으로 재미있는 실험을 시작합니다. 초등학교 과학 연구 교사 모임 아꿈선(www.아꿈선.com)과 함께하는 소꿈연구실이에요. 소꿈연구실에서 가벼운 실험을 하나씩 성공하다 보면 과학과 친해질 수 있을 거예요. 차근차근 따라 해 보고, 소년중앙 홈페이지(sojoong.joins.com)에 인증도 해봅시다.

 
색깔이 변하는 신기한 종이컵 만들기 (5학년 1학기 2단원 1차시)
 
1. 준비물: 면장갑, 무늬 없는 종이컵, 유성펜, 다양한 열 변색 물감, 면봉 또는 붓, 차가운 물, 미지근한 물, 따뜻한 물
 
2. 실험과정
소년중앙_아꿈선_신기한 종이컵

소년중앙_아꿈선_신기한 종이컵

① 유성 펜으로 무늬가 없는 종이컵에 밑그림을 그립니다. 색칠하기 쉽도록 크게 그리는 게 좋습니다.
소년중앙_아꿈선_신기한 종이컵

소년중앙_아꿈선_신기한 종이컵

② 면봉에 열 변색 물감을 묻혀 밑그림을 칠합니다. 열 변색 물감은 서로 섞이지 않도록 색의 수만큼 면봉 또는 붓을 사용하는 게 좋습니다.
소년중앙_아꿈선_신기한 종이컵

소년중앙_아꿈선_신기한 종이컵

③ 열 변색 물감을 칠한 뒤에는 다 마를 때까지 3~5분 기다립니다.
소년중앙_아꿈선_신기한 종이컵

소년중앙_아꿈선_신기한 종이컵

④ 물감이 다 마르면 따뜻한 물, 미지근한 물, 차가운 물을 넣어보면서 열 변색 물이 어떻게 변하는지 관찰합니다.
 
3. 오늘의 개념
-열 변색 물감의 색깔은 왜 자꾸 변할까요
열 변색 물감은 온도에 따라 색이 변하는 신기한 물감입니다. 물감 색이 변하는 이유를 알기 전에 살필 게 있습니다. 색은 어떻게 우리 눈에 보이는 걸까요? 우리가 보기에는 한 줄기처럼 보이는 빛이지만 다양한 종류가 있습니다. 적외선·가시광선·자외선·감마선 등이죠. 그중 우리가 볼 수 있는 빛은 가시광선뿐입니다. 우리 눈으로 들어오는 가시광선의 색에 의해 색을 구별하죠. 우리가 노란색 사물을 보고 노란색이라고 할 수 있는 것은 그 물질이 다른 색은 다 흡수하면서 노란 색깔만 반사해 우리의 눈에 노란색이 들어오기 때문이에요.
 
분자에 따라 볼 수 있는 색깔이 다른데, 열을 가하거나 냉각하면 분자의 성질이 변하며 반사하는 색 또한 달라지죠. 열 변색 물감은 바로 이 원리를 이용해요. 열 변색 물감은 마이크로캡슐로 이루어져 있어요. 마이크로캡슐 안에 존재하는 색을 나타내는 두 물질이 고체 상태로 결합됐고, 온도가 올라가면 두 물질이 녹아 액체로 변합니다. 이때 색을 나타내는 두 물질이 분리되면서 투명하게 변해요. 반대로 온도가 내려가면 다시 결합해 원래의 색을 나타내죠.
 
그럼 온도에 따라 여러 색깔로 나타나는 열 변색 물감은 어떻게 만들까요. 이번 실험에는 기준 온도가 서로 다른 다양한 열 변색 물감을 사용해 온도에 따라 다양한 색상을 표현하거나, 색상을 가진 안료를 사용해 열 변색 물감이 투명해지면 기본 안료 색상이 나타나도록 했죠. 이렇게 일정 온도에서 물질의 색깔에 변화가 일어나는 현상을 '열 변색성'이라고 부르고요.
 
-우리 주변에 숨어 있는 열 변색 물감 
열 변색 물감은 생활 곳곳에 쓰이고 있습니다. 열 변색 물감은 크게 두 가지로 나뉘죠. 한 번 색깔이 변하면 다시 처음 색깔로 되돌아오지 않는 비가역성 열 변색 물감과 온도에 따라 색깔이 계속해서 바뀌는 가역성이죠. 우리가 종이컵에 사용한 열 변색 물감은 다시 색깔이 원래대로 돌아오는 가역성 물감입니다. 또 체온에 따라 색깔이 변하는 아기 옷이 있어요. 온도에 반응하는 특수 날염을 사용해 평소 연두색을 띠고 있지만 아기 체온이 섭씨 37도를 웃돌면 흰색으로 변합니다. 아플 때 미리 확인해서 바로 치료할 수 있죠. 특정 온도일 때 색이 변하는 프라이팬의 경우는 온도를 재지 않아도 프라이팬의 색을 보고 쉽게 요리할 수도 있겠죠. 
한 번 온도에 의해 색이 변하면 다시 원래 색으로 돌아오지 않는 비가역성 물감은 산업에서 많이 씁니다. 전압을 바꾸는 변압기는 생활 곳곳에 쓰이죠. 변압기에 열 변색 물감을 사용하면 변압기로 인한 전기 사고를 막을 수 있죠. 비가역성 페인트를 칠한 변압기는 CCTV를 통해 멀리서도 이상 유무를 확인할 수 있어요. LCD TV가 고장 나서 수리할 때 TV를 뜯어 내부를 보면 전자부품의 이상으로 열을 받았을 경우 그 부품에 열 변색 스티커가 붙어있다면 그 부분을 우선 교환할 수 있죠.

 
-빛, 물에 의해 색이 달라지기도 해요
변색 선글라스라고 들어보셨나요. 실내에서는 투명한 보통 안경이지만 야외에서는 선글라스로 변하죠. 자외선이 강해질수록 선글라스의 색도 진해집니다. 특수 광활성 분자를 투입한 렌즈가 자외선에 반응하면, 검은색이나 다른 색깔로 변해 선글라스와 안경을 번갈아 착용하는 불편함을 없앤 겁니다.
 
비가 오면 눈에 띄는 색깔을 내 보행자의 안전을 지키는 우산도 있죠. 우천 용품 회사 스퀴드런던(Squid London)이 내놓은 `뉴 스카이라인 스퀴다렐라` 우산은 맑은 날에는 검정 바탕에 흰 무늬를 띠고 있다가 비에 젖으면 원색 무늬로 화려하게 변해요. 물에 특이 반응을 하는 특수 잉크를 사용해 이런 효과를 만든 거죠. 비가 와 시야가 잘 보이지 않는 상황에서 우산을 쓰고 다니는 사람을 안전하게 지킵니다.
 
정리=강민혜 기자 kang.minhye@joongang.co.kr, 도움말=김선왕 아꿈선 영상팀장
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