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[소년중앙] 뽀글뽀글 탄산음료 속 이산화탄소가 하는 일

‘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.    
 

오늘의 실험  

이산화탄소 로켓 만들기
 

준비물  

발포 비타민, 빨대, 로켓 그림, 24홈판, 고무찰흙, 플라스틱 시험관과 뚜껑, 물
 

실험 과정  

1 플라스틱관에 물을 1/4 정도 넣어줍니다.
2 로켓 그림을 그려 빨대에 붙여주세요.
3 시험관 뚜껑에 고무찰흙을 붙인 뒤 로켓 그림을 단 빨대를 고무찰흙에 꽂아 주세요.
4 발포 비타민을 시험관에 넣을 수 있는 크기로 잘게 부숴 주세요.
5 부순 발포 비타민을 물이 든 시험관에 넣은 뒤 로켓이 달린 시험관 뚜껑을 닫고 기다립니다.
 
오늘의 개념. 이산화탄소의 폭발력
발포 비타민을 넣은 시험관 속에서는 어떤 일이 일어났을까요? 조금만 기다리면 거품이 부글부글 끓어오르고, 잠시 뒤 뻥 하는 대포 소리와 함께 로켓과 함께 뚜껑이 발사되는 것을 볼 수 있답니다. 만약 한꺼번에 많은 양의 발포 비타민을 넣었다면 화산이 폭발하는 것과 같이 물이 넘쳐 폭발하는 것도 볼 수 있죠. 이러한 현상이 나타나는 까닭은 발포 비타민에 포함된 ‘탄산수소나트륨(NaHCO₃)’ 때문인데요. ‘탄산수소나트륨’이 ‘물(H₂O)’과 만나 화학 반응을 하면서 급격하게 이산화탄소를 내뿜어 나타나는 현상입니다. 발포 비타민에는 비타민과 함께 탄산수소나트륨이 첨가돼, 물에 넣으면 탄산(Na₂CO₃)이 발생해 뽀글뽀글하는 비타민이 든 물이 되죠. 탄산이 세포의 약물 흡수 공간을 넓혀 복용 시 체내 흡수율을 높일 수 있고, 마실 때 청량감을 느낄 수 있다는 장점이 있답니다. 단, 하루 권장량의 약 40%가량의 나트륨이 포함돼 자주 마시면 오히려 몸에 좋지 않다고 해요.
 
무서운 이산화탄소
공기 중의 이산화탄소는 계속 늘어나고 있습니다. 평균 이산화탄소 농도는 지난 150년 사이 280ppm에서 400ppm으로 무려 43%나 늘었어요. 상승폭은 매년 증가하여 올해는 평균 이산화탄소 농도가 3ppm나 늘어났죠. 지금 수치라면 100년 정도 지난 후에는 800ppm이 될 것이라 추정해요. 이산화탄소가 800ppm이 되면 어떤 문제가 생길까요. 밀폐된 공간에서 여러 사람과 함께 있으면 두통‧어지러움‧졸음 등이 생기고 심한 경우 죽을 수도 있다는 것을 알고 있나요? 현재의 두 배인 800ppm에서는 이처럼 두통이나 어지러움, 피로 같은 증상이 생깁니다. 또 많은 양의 이산화탄소가 바다에 녹아들면서 해양생물이 떼죽음을 당하고, 식물에 변형이 일어나요. 지금 같은 추세로 이산화탄소가 늘어난다면 130년 후엔 미세먼지가 아니라 이산화탄소를 거르는 마스크를 쓰고 다녀야 할지도 모르죠.
 
이산화탄소 활용하기
이산화탄소를 줄이기 위해 세계의 많은 사람들이 노력하고 있답니다. 특히 이산화탄소를 유용한 물질로 재활용하는 방법이 활발하게 연구 중이죠. 가장 대표적인 활용법은 이산화탄소를 물에 녹여 여러분들이 먹는 콜라·사이다 같은 탄산음료를 만드는 데 사용하는 거예요. 연간 2000만t의 이산화탄소가 탄산음료 재료로 재활용되고 있답니다. 또한 이산화탄소를 이용해 농사에 필요한 비료도 만들어요. 이산화탄소와 암모니아를 반응시킨 물질 ‘요소(Urea)’가 대표적이죠. 요소를 만드는 과정에서도 이산화탄소가 해마다 1억4000만t 재활용돼요. 이 밖에 페인트와 시멘트, 인공 뼈 재료로 사용되는 탄산칼슘을 이산화탄소로 만드는 방법도 연구합니다. 독일의 한 자동차 회사는 디젤 연료를 이산화탄소를 이용해서 생산하는 기술을 개발했어요. ‘e-디젤’이라 이름 붙인 이산화탄소 연료는 석유 대신 이산화탄소를 이용해 자동차를 움직여요. 또한 우리나라에서는 이산화탄소를 이용해 플라스틱을 만드는 회사도 있죠. 이렇게 전 세계 많은 사람들이 이산화탄소를 줄이고 지구를 살리기 위해 노력하고 있답니다.
 
다재다능한 이산화탄소 레이저
우리 주변에는 금속으로 된 물체들이 많죠. 매우 단단해서 구부리기도 쉽지 않은 금속을 자르는 데 필요한 것이 바로 레이저예요. 레이저가 뿜어내는 빛은 퍼지지 않고 원하는 곳에 정확히 비출 수 있어 물체를 자르는 사업 분야뿐 아니라 피부과 시술, 지혈, 별자리 관찰 등 다양한 곳에 사용되죠. 다양한 레이저 중 적외선 레이저를 만드는 데 이산화탄소를 써요. 적외선 레이저는 이산화탄소를 매질로 높은 전류를 흐르게 해서 발생되는 적외선 복사를 사용해 만들죠. 적외선 레이저는 피부과에서도 쉽게 만날 수 있어요. 흔히 이산화탄소레이저(CO2레이저)라고 하며 여러 용도로 쓰입니다. 점·사마귀·주름 같은 것을 제거하는 것은 물론, 넓혀진 모공을 줄이거나 다양한 피부 질환을 치료할 수도 있죠. 
 
글=김선왕 아꿈선 영상팀장, 정리=한은정 기자 han.eunjeong@joongang.co.kr  

※ 외부 필진 원고는 본지 편집 방향과 일치하지 않을 수 있습니다. 
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