드라이아이스로 ‘보이는 공기포’ 만들기! 우유팩 활용법 ~ 연기 고리가 방 안을 떠다닌다 ~
안녕하세요, 사이언스 트레이너 쿠와코 켄입니다. 매일이 실험이죠.
‘에어 캐논’이라고 하면, 대부분 “그냥 공기를 쏘는 거…?” 정도로만 생각할 거예요. 하지만 실제로 ‘공기의 움직임’이 눈에 보이게 되면 정말 신기하고 놀라운 현상을 볼 수 있답니다.이번에는 공기의 흐름을 시각화하는 데 가장 좋은 ‘드라이아이스를 이용한 에어 캐논’ 수업 아이디어를 소개해 드릴게요.
우유 팩과 드라이아이스처럼 주변에서 쉽게 구할 수 있는 재료로, 마치 닌자가 던지는 수리검처럼 연기 고리를 만들어내는 매우 간단하면서도 학생들의 관심을 확 끌 수 있는 교재입니다.“왜 고리 모양이 되지?”, “왜 날아가는 걸까?”와 같은 궁금증이 자연스럽게 생겨나 물리 탐구심을 자극하는 실험이죠. 준비도 간단해서 과학실은 물론 교실에서도 할 수 있어요.
◆ 왜 ‘보이는’ 에어 캐논인가?
골판지 상자로 만든 에어 캐논도 유명하지만, 공기의 움직임이 ‘보이지 않기’ 때문에 눈에 보이는 반응(종이컵이 쓰러지는 등)을 통해서만 이해할 수 있습니다. 하지만 드라이아이스 연기를 사용하면 공기의 흐름 자체를 시각화할 수 있어요. 이렇게 ‘눈에 보이게’ 함으로써 **공기 덩어리(와류 고리)**가 어떻게 날아가고, 어떻게 사라지는지를 관찰할 수 있어 이해도를 크게 높일 수 있습니다.
◆ 수업 준비와 실험 순서
【준비물】
• 우유 팩 (1L가 좋아요)
• 드라이아이스 (1kg에 1000엔 미만. 얼음 가게나 슈퍼에서 구매 가능)
• 어항 또는 투명한 케이스 (깊이 20~30cm 정도)
• 따뜻한 물 (약 40℃)
• 커터 칼, 가위
• 목장갑 or 집게 (드라이아이스를 다룰 때 필요)
【사전 준비】
• 드라이아이스는 구매 후 가능한 한 빨리 사용하세요.
• 얼음 가게에 따라서는 예약이 필요할 수 있으니 미리 문의하세요.
【만드는 법 및 실험 순서】
① 우유 팩 가공
→ 위쪽을 자르고, 바닥에 지름 4~5cm의 둥근 구멍을 뚫습니다.
② 연기 생성 장치 준비
→ 어항에 약 40℃의 따뜻한 물을 넣고 드라이아이스를 조금 넣습니다.
→ 하얀 연기(기화된 이산화탄소와 수증기 혼합물)가 피어오릅니다.
③ 우유 팩 설치
→ 우유 팩의 잘린 부분이 아래로, 구멍이 위로 오도록 어항 위에 덮어 연기가 안에 가득 차게 합니다.
④ 에어 캐논 발사!
→ 우유 팩 옆면을 톡톡 두드리면, 연기 고리가 튀어나와요!
• 에어 캐논의 원리(공기 덩어리가 구멍을 통과해 앞으로 나아감)를 ‘눈에 보이는 현상’으로 이해할 수 있다는 점이 가장 큰 장점입니다.
• 연기 고리의 모양, 크기, 비거리 등에 집중해서 관찰하게 해보세요.
• “왜 고리가 될까?”라는 의문에서 와류의 구조나 유체의 성질로 자연스럽게 나아갈 수 있습니다.
• 그룹별로 누가 더 안정적인 고리를 만드는지 경쟁하게 하는 등, 탐구적인 활동으로 연결할 수 있어요.
◆ 응용 및 확장
• 심화 질문: “고리는 왜 중간에 사라질까?”, “비거리에 영향을 미치는 요소는 뭘까?”
• 비교 실험: 둥근 구멍 대신 네모난 구멍으로 만들면 어떻게 될까? 구멍의 크기를 바꾸면? 연기의 종류를 바꾸면?
• 실생활과의 연결: 화산 연기, 담배 연기, 비행기 구름, 스모크 머신 등과 연결시켜 설명하기.
공기는 ‘투명’하지만 힘이 있습니다. 그 힘을 시각화할 수 있는 이 실험은 물리를 어려워하는 학생들에게도 효과 만점이에요. 교실에 떠다니는 몽실몽실한 연기 고리. 그 아름다움과 신기함이 과학의 매력을 한순간에 전해줄 겁니다.
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