시험관에 눈을 내리게 하자! 집에서 즐기는 반짝이는 크리스털 크리스마스 (염화암모늄 재결정 실험)
사이언스 트레이너 쿠와코 켄입니다. 매일매일이 즐거운 실험!
거리가 아름다운 조명으로 반짝이고 마음이 설레는 크리스마스 시즌이 찾아왔습니다! 창문에 문득 나타난 서리 무늬나 하늘에서 너풀너풀 춤추며 내려오는 눈 결정체를 보고 “참 예쁘다”라고 생각하며 넋을 놓고 바라본 경험, 다들 한 번쯤 있으시죠?
만약 이런 겨울의 마법 같은 풍경을 내 책상 위, 작은 시험관 속에 만들어낼 수 있다면 어떨까요? 생각만 해도 두근거리지 않나요? 오늘은 성스러운 밤에도 잘 어울리는, 아름다우면서도 지적인 과학 실험을 소개해 드릴까 합니다. 오늘의 주인공은 바로 ‘염화암모늄’입니다. 겨울 요정 같은 결정을 만들어내는 신비로운 하얀 가루죠.
우리 집에서 키우는 눈 결정? 크리스마스 실험 도전!
자, 이제 나만의 ‘스노볼’을 만드는 실험을 시작해 볼까요? 준비 과정은 놀라울 정도로 간단합니다.
마치 마법의 약을 조제하듯이, 약 70℃로 데운 따뜻한 물 40mL에 염화암모늄 20g을 살며시 넣어보세요. 모든 가루가 녹아 투명해질 때까지 정성껏 젓는 것이 포인트입니다. 이 ‘투명한 마법의 물’을 시험관 같은 유리 용기에 붓고, 그저 조용히 식기만을 기다리면 끝! 이것만으로도 시험관 속에 아름다운 겨울 풍경이 펼쳐지기 시작합니다.
가정에서 실험할 때 가장 걱정되는 부분이 바로 ‘불 사용’이죠. 그래서 과학교육 전문가이신 코모리 에이지 선생님께 배운 멋진 아이디어를 공유합니다. 바로 **’오래된 전기밥솥’**을 재활용하는 거예요! 보온 모드로 맞춘 뒤 물을 채우고, 그 안에 시험관을 넣기만 하면 안전하고 이상적인 ‘중탕’ 장치로 변신합니다. 사진 속의 제품은 제가 실제로 사용하는 전기 냄비예요.
염화암모늄 용액을 시험관에 넣어 미리 준비해두면, 매년 꺼내어 다시 사용할 수 있어 정말 편리하답니다.
전기 냄비에 물을 채워 따뜻하게 데운 뒤, 비커에 담긴 시험관을 넣어 데우면 온도 관리도 완벽합니다. 직접 가열하면 갑자기 끓어오르는 ‘돌비 현상’이나 유리가 깨질 위험이 있지만, 이 ‘중탕 방식’은 은근하게 온도가 올라가기 때문에 관찰하기에도 좋고 매우 안전합니다.
과연 어떤 풍경이 펼쳐질까요? 아래 영상에서 그 환상적인 순간을 확인해 보세요. 고요한 시험관 속에서 마치 의지를 가진 생명체처럼 결정이 자라나는 모습은 시간 가는 줄 모르고 빠져들게 만듭니다.
왜 ‘눈’이 내릴까요? 재결정의 신비
왜 그저 투명한 액체를 식혔을 뿐인데 이렇게 아름다운 결정이 나타나는 걸까요? 그 정체는 바로 **’재결정’**이라는 현상입니다. 사실 이것은 하늘에서 눈이 내리는 원리를 아주 작게 축소해 놓은 모델이기도 합니다.
따뜻한 물은 많은 양의 염화암모늄을 녹일 수 있습니다. 이해하기 쉽게 비유하자면 ‘만원 지하철’ 같은 상태죠. 하지만 용액이 식으면 물이라는 ‘열차’의 정원이 점점 줄어들게 됩니다. 그러면 “더 이상 자리가 없어! 밖으로 내려주세요!”라며 미처 녹지 못한 염화암모늄들이 밖으로 밀려 나옵니다.
갈 곳을 잃은 알갱이들은 서로의 손을 잡고 규칙적으로 나열되기 시작합니다. 이것이 바로 반짝반짝 빛나는 결정의 정체랍니다. 자연계의 눈도 공기 중의 수증기가 차갑게 식어 작은 얼음 알갱이로 모이면서 만들어집니다. 시험관 속의 일은 그야말로 **’지구의 기상 현상을 손바닥 사이즈로 재현한 것’**이라고 할 수 있죠.
“더 많이 만들고 싶어!”, “더 큰 결정을 보고 싶어!”라는 생각이 든다면 나리카 홈페이지를 참고해 보세요. 양을 조절함에 따라 결정이 내리는 모양이나 자라나는 방식이 달라지니, 여러분만의 독창적인 겨울 풍경을 디자인해 보는 것도 즐거운 경험이 될 거예요!
미이크로 세계의 크리스마스트리
이 아름다운 결정을 현미경으로 들여다보면 육안으로는 볼 수 없었던 더 놀라운 세계가 기다리고 있습니다.
마치 새의 깃털이나 고사리 잎처럼 섬세하게 갈라진 모양이 보이지 않나요? 이것은 **’수지상 결정(Dendrite)’**이라 불리는 구조입니다. 겨울철 창문을 장식하는 서리 무늬도 이와 같은 종류죠. 미이크로 세계 속에 자연이 몰래 숨겨둔 **’크리스마스트리’**가 펼쳐져 있는 것 같네요.
보석도 만들 수 있다? 무궁무진한 결정의 세계
결정의 세계는 염화암모늄뿐만이 아닙니다. 예를 들어, 우리가 흔히 접하는 **’명반(백반)’**을 이용하면 마치 보석 같은 아름다운 정팔면체의 큰 결정을 키울 수도 있습니다.
이 사진은 과학부 학생들이 끈기 있게 키워낸 멋진 명반 결정입니다!
물질마다 결정의 모양이 이렇게나 다른 이유는 분자의 형태나 배열되는 ‘습성’이 물질마다 다르기 때문입니다. 말하자면 물질의 ‘개성’이 형태로 나타나는 것이죠. 다른 물질들은 어떤 모습을 보여주는지 영상을 통해 비교해 보세요.
▼ 질산칼륨의 재결정 (날카로운 바늘 같은 결정이 쏟아져 내려요!)
▼ 요오드화납의 재결정 (황금빛 눈이 흩날리는 숨 막히는 아름다움!)
▼ 명반의 재결정 (정팔면체의 보석이 서서히 형체를 갖춰가는 모습)
어떠셨나요? 과학의 시선으로 바라보면 겨울 풍경은 훨씬 더 신비롭고 아름답게 보일 거예요. 이번 크리스마스에는 따뜻한 방 안에서 전기 냄비를 둘러싸고 앉아, 시험관 속에 내리는 ‘나만의 기적’을 꽃피워보는 건 어떨까요?
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２月のイチオシ実験！梱包材で遊ぼう！
- 静電気の時期になってきました。子供と一緒に梱包材で盛り上がろう！→ やめられなくなる！静電気実験２０
体中に梱包材をはりつけてみよう！
テレビ番組等・科学監修等のお知らせ
- 「月曜から夜更かし」（日本テレビ）にて科学監修・出演しました。
書籍のお知らせ
- 1/27 『見えない力と遊ぼう！電気・磁石・熱の実験』（工学社）を執筆しました。
- サクセス15 ２月号にて「浸透圧」に関する科学記事を執筆しました。
- 『大人のための高校物理復習帳』（講談社）…一般向けに日常の物理について公式を元に紐解きました。特設サイトでは実験を多数紹介しています。※増刷がかかり６刷となりました（2026/02/01）
- 『きめる!共通テスト 物理基礎 改訂版』（学研）… 高校物理の参考書です。イラストを多くしてイメージが持てるように描きました。授業についていけない、物理が苦手、そんな生徒におすすめです。特設サイトはこちら。
講師等・ショー・その他お知らせ
- 2/20（金）「生徒の進学希望実現支援事業」研究授業＠福井県立若狭高等学校 講師
- 3/20（金） 日本理科教育学会オンライン全国大会2026「慣性の法則の概念形成を目指した探究的な学びの実践」について発表します。B会場 第３セッション： 学習指導・教材（中学校）③ 11:20-12:20
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