2025年9月13日 / Last updated : 2026年5月15日桑子研 Science

전국 사고 주의보! 중2 과학 ‘철과 황의 황화’ 실험, 안전하게 성공하는 13가지 포인트 (황화수소 발생 주의)

사이언스트레이너 쿠와코 켄입니다. 매일이 실험입니다.

온천 지역 근처에 가면 어디선가 풍겨오는 특유의 냄새가 있습니다. 마치 ‘썩은 달걀’ 같은 냄새인데, 이상하게도 싫지만은 않은 그 향기의 정체가 바로 황화수소입니다. 온천으로 유명한 군마현 출신인 저에게는 어딘가 그리운 냄새이기도 합니다. 중학교 과학 시간의 “철과 황을 섞어 가열하기” 실험은 단순히 화학 반응의 아름다움을 배우는 데서 끝나지 않습니다. 실제로 황화수소 냄새를 맡아 보며, 학생들이 오감을 통해 화학 변화를 체험할 수 있는 아주 소중한 경험이기도 합니다.

그런데 최근 들어 이 실험과 관련된 사고가 일본 곳곳에서 잇따르고 있습니다. “황화수소 뉴스”라고 검색만 해도 아찔한 사례가 계속 나옵니다. 학생이 지시를 제대로 듣지 않고 염산을 과하게 부었다는 단순한 실수 하나가 교사의 책임 문제로 이어지고, 심지어 수업 자체가 중단될 위기에 놓이기도 합니다.

＜사고 사례＞
・도쿄 에도가와구 중학교에서 황화수소 발생 추정… 중학생 5명 몸 상태 이상（아사히신문）（2026/05/15）
・황화수소 실험은 꼭 필요할까? 잇따르는 응급 이송（마이니치신문）（2025/6/19）

https://youtu.be/QwMtCDEYjjs?si=wWNO55szEuiigQEE

그럼에도 저는 이 실험을 계속할 가치가 있다고 생각합니다. 철과 황이 반응하며 붉게 빛나는 장면은 학생들의 기억 속에 강렬하게 남습니다.

그리고 “이 냄새 = 위험한 기체”라는 경험적 지식은 언젠가 온천 지역이나 공사 현장 같은 실제 상황에서 생명을 지켜 주는 지식이 될 수도 있습니다. 그렇기 때문에 더욱 철저하게 안전을 확보한 상태에서 정확하고 안전하게 진행해야 합니다.

학생에게도, 과학교사에게도 매우 의미 있고 중요한 실험이라고 생각합니다. 하지만 안전이 보장되지 않는다면 절대로 진행해서는 안 됩니다.

그래서 이 글에서는 제가 매년 수업 전에 다시 점검하는 안전을 위한 ‘13가지 핵심 포인트’를 정리해 소개합니다. 또한 글 마지막에는 실제 수업에서 사용했던 안전 지도 슬라이드도 첨부했습니다. 자유롭게 활용하셔도 됩니다. 저 역시 이 실험을 하기 전에는 반드시 여러 차례 예비 실험을 거친 뒤 본 수업에 들어갑니다. 다행히 지금까지 큰 사고는 없었지만, 항상 긴장감을 안고 진행하는 실험입니다.

※ “사진이나 슬라이드를 수업에서 사용해도 되나요?”라는 문의를 종종 받는데, 이 글에 있는 자료는 모두 자유롭게 사용 가능합니다. 더 안전하고 더 효과적인 과학 수업을 만드는 데 도움이 된다면 기쁘겠습니다.

실험 방법

사전 연락과 환기 철저히 하기 ＜준비는 전날부터 시작된다＞

미리 보건교사나 담임교사에게 실험 사실을 알려 두면, 만약의 상황에서도 빠르게 대응할 수 있습니다. 학생들에게는 실험복과 보호안경을 꼭 가져오라고 사전에 안내해 둡시다.

그리고 의외로 자주 잊는 것이 바로 환풍기입니다. 실험 당일은 준비와 학생 지도만으로도 정신이 없습니다. 창문은 열어 놓았는데 환풍기 스위치를 깜빡한 경험, 한 번쯤 있지 않으신가요? 그래서 저는 수업 시작 전부터 환풍기를 미리 켜 두는 것을 습관처럼 하고 있습니다.

포인트 0　미리 보건실과 담임교사에게 실험 사실을 전달해 두기

포인트 1　바빠서 잊지 않도록 수업 시작 전에 환풍기 스위치를 켜 두기

우리 학교의 환기 스위치

순서 1　철가루와 황을 정확히 섞는다（철가루 7.0g, 황 4.0g）

50분 수업 안에 실험을 마치기 위해서는 철가루와 황의 계량을 교사가 미리 준비해 두는 것이 중요합니다. 특히 황이 너무 많으면 황 증기가 발생하기 쉬워지기 때문에 정확한 비율이 안전과 직결됩니다.

철가루의 입자 크기도 중요합니다. 입자가 굵은 60메시는 반응이 잘 일어나지 않는 경우가 있습니다. 100메시 이상을 사용하는 것이 좋습니다. 이번에는 300메시를 사용했습니다. 입자가 고울수록 철과 황의 접촉 면적이 넓어져 화학 반응이 더 균일하고 안정적으로 진행되기 때문입니다.

포인트 2　철가루는 반드시 100메시 이상!

막자사발에 철과 황을 넣고 충분히 섞습니다. 막자사발은 황화철용과 산화구리용을 따로 준비해 두면 물로 씻지 않고 다음 반 수업에도 바로 사용할 수 있어 편리합니다.

전체가 회색이 될 때까지 충분히 섞어 주세요. 노란 황 덩어리가 남아 있으면 반응이 불균일해지고 남은 황이 증기로 나올 수 있습니다. “전체가 회색이 될 것”이 중요한 기준입니다.

포인트 3　충분히 섞기. 반응이 불완전하면 황 증기가 발생할 수 있음

참고：황의 녹는점 112℃, 끓는점 446℃ / 가스버너 불꽃 약 1500℃

잘 섞이지 않은 예시입니다. 노란 황 덩어리가 보입니다. 전체가 회색이 될 때까지 충분히 섞어 주세요.

순서 2　알루미늄 포일 용기 2개 만들기

알루미늄 포일은 약 5cm × 10cm 크기로 미리 잘라 두면 좋습니다. AAA 건전지 2개를 테이프로 붙인 것을 심처럼 사용해 말아 주고, 책상에 꾹 눌러 가며 말면 단단하게 고정됩니다. 한쪽을 막은 뒤 건전지를 빼내면 알루미늄 용기 완성입니다. 이것을 2개 준비합니다.

손으로 돌돌 말아 줍니다.

섞은 시료를 약포지에 옮긴 뒤 깔때기를 이용해 알루미늄 용기에 넣습니다. 넣은 후에는 책상에 가볍게 톡톡 두드려 가루 사이 공기를 빼 주세요. 그래야 입자끼리 잘 닿아 반응이 좋아집니다. 너무 세게 두드리면 포일이 찢어질 수 있으니 가볍게만 하라고 안내해 주세요.

순서 3　시험관에 넣고 가열하기 ＜붉은 발광, 화학 변화의 하이라이트!＞

시료 2개를 a와 b로 구분하고, b는 비교 실험용으로 남겨 둡니다. a를 시험관에 넣고 시험관 윗부분을 탈지면으로 막은 뒤, 알루미늄 포일의 윗부분을 가열합니다.

아래쪽을 가열하면 반응열과 버너 열이 겹쳐 시험관 바닥이 깨지면서 떨어질 수 있습니다. 위쪽부터 반응을 시작하면 시험관이 덜 더러워지고 여러 반에서 재사용하기도 수월합니다.

포인트 4　탈지면으로 막기. 유독한 황 증기 등이 밖으로 나오는 것을 줄일 수 있음

포인트 5　알루미늄 포일의 윗부분을 가열하기（아랫부분 X）

포인트 6　시험관 집게는 윗부분에 끼우고, 집게 부분을 손으로 쥔 채 가열하지 않기. 실수로 집게가 열릴 위험이 있음

반응이 시작되면 가스버너 불꽃에서 떼어도 괜찮습니다. 반응 자체의 열로 계속 진행됩니다. 불꽃놀이처럼 붉게 빛나는 이 장면이 바로 이번 실험의 최고 하이라이트입니다. 철(Fe)과 황(S)이라는 전혀 다른 물질이 열을 계기로 완전히 새로운 성질의 황화철(FeS)로 변하는 순간입니다.

포인트 7　가스버너 불은 끄지 않아도 됨. 학생들의 시선을 화학 반응 자체에 집중시키기

포인트 8　시험관 아래에 손을 두지 않도록 주의시키기

순서 4　식힌 뒤 꺼내어 시료 b와 성질 비교하기

젖은 걸레를 시험관 끝에 살짝 대어 봤을 때 “칙” 소리가 나지 않으면 충분히 식은 상태입니다.

자석을 가까이 가져가 봅시다. 반응 전 철은 자석에 붙지만, 황화철이 된 시료 a는 어떨까요?

포인트 9　자석은 페라이트 자석이 적당합니다. 네오디뮴 자석은 황화철에도 약하게 붙는 경우가 있어 “붙는 정도의 차이”를 관찰하게 하는 것이 중요합니다.

순서 5　염산 3방울을 떨어뜨려 냄새 확인하기 ＜사고가 가장 많이 발생하는 순간＞

여기가 이번 실험에서 가장 위험한 순간입니다. 황화수소는 공기보다 무겁기 때문에 아래쪽에 머물기 쉽고, 농도가 높아지면 매우 위험합니다. 다시 한 번 환기를 확인하고 창문과 문을 모두 활짝 엽니다.

학생들에게는 몇 번이고 반복해서 지시해 주세요.

“작은 조각에만 떨어뜨릴 것”
“염산은 딱 3방울만”

이 두 가지는 특히 강하게 강조해야 합니다.

포인트 10　환기를 위해 문과 창문을 열기. 황화철은 작은 조각에만 염산 3방울 사용하기

포인트 11　몸 상태가 안 좋아진 학생은 즉시 밖으로 나가게 하기. 공기보다 무거운 기체이므로 서서 작업하게 지도하기

포인트 12　발생하는 기체는 유독함. 손으로 살짝 부채질해 냄새를 맡게 하고 얼굴을 가까이 대거나 깊게 들이마시지 않도록 철저히 지도하기. 확인이 끝나면 물을 조금 부어 반응을 멈추기

페트리 접시를 사용하는 방법도 추천합니다.

시험관을 사용하면 공기보다 무거운 황화수소가 입구까지 올라오는 데 시간이 걸립니다. 기다리다 못해 학생들이 코를 가까이 대는 위험한 상황이 생길 수 있습니다. 반면 페트리 접시는 기체가 빠르게 퍼져 손으로 살짝 부채질하는 것만으로도 냄새를 확인할 수 있습니다.

실험 후 남은 황화철은 절대 배수구에 버리지 말고 불연성 쓰레기로 처리합니다.

포인트 13　남은 시료는 반드시 회수하기. 싱크대에 절대 버리지 말고 폐기까지 교사가 책임지고 처리하기

폐기 과정도 매우 중요합니다. 철과 황 혼합물이 남은 상태로 방치되면 과학실 화재 사고로 이어질 가능성도 있습니다. 실험은 정리까지 끝나야 진짜 완료입니다.

다른 방법（참고）

시험관 없이 직접 가열하는 방법

시험관에 넣지 않고 직접 가열하는 방법도 있습니다. 실제로 저도 몇 년 동안 이 방식으로 수업했습니다. 화학 반응이 아주 잘 보여 관찰에는 최고입니다. 다만 학생들이 얼굴을 가까이 가져가기 쉬워 황 증기를 흡입하고 기침하는 경우가 생길 수 있습니다. 안전을 우선한다면 탈지면으로 막는 방법을 추천합니다.

스틸울을 사용하는 방법

교과서에 따라서는 황과 스틸울을 시험관에 넣는 방법도 소개됩니다. 실제로 해 보면 이런 느낌입니다.

관찰은 훨씬 쉬운 편입니다.

전국 사고 주의보! 중2 과학 ‘철과 황의 황화’ 실험, 안전하게 성공하는 13가지 포인트 (황화수소 발생 주의)