곰팡이 핀 파란 귤이 먹음직스러운 노란색으로 변신!? 유치원을 열광시킨 ‘마법의 종이’의 정체
사이언스 트레이너 구와코 켄입니다. 매일이 실험입니다.
“선생님, 이거 마법의 종이예요!?”
그 놀라운 목소리가 유치원 교실 가득 울려 퍼졌습니다. 올해부터 학교에서 시작한 사이언스 쇼 개발 세미나에는 과학을 무척 좋아하는 학생 20명이 모였습니다. 이번에는 그 학생들과 함께 소노오 유치원을 찾아가, 유치원 5세반 두 학급을 대상으로 사이언스 쇼를 진행했습니다. 오늘은 그중에서도 가장 큰 인기를 끌었던 실험을 소개해 보겠습니다.
정체는 ‘색이 변하는 종이’! 준비는 간단하지만 과학은 깊습니다
비밀을 먼저 공개하자면, 이 마법의 종이의 정체는 BTB 용액이라는 산성과 염기성을 구별하는 시약을 스며들게 한 일본 전통 서예용 종이입니다. 여기에 약간의 탄산수소나트륨을 넣어 염기성 쪽으로 성질을 조절한 BTB 용액을 종이에 흡수시킨 뒤 말리면 파란색 종이가 완성됩니다. 이날은 이 ‘마법의 종이’를 약 30장 준비했습니다.
그리고 준비한 것이 또 하나 있습니다. 바로 구연산을 녹인 물과 탄산수소나트륨 및 탄산나트륨을 녹인 물, 두 종류의 액체입니다. 이 두 액체가 바로 종이의 색을 자유자재로 바꾸는 ‘마법’의 비밀이었습니다.
드디어 본 공연! 박사와 귤의 대모험
공연은 이런 짧은 연극으로 시작했습니다. 중학교에서 찾아온 ‘박사’가 아이들에게 이렇게 말을 건넵니다.
박사 “오늘은 여러분에게 보여 주고 싶은 게 있어요! 드디어 어제 완성했답니다! 마법의 종이 ‘매직 페이퍼’예요!”
먼저 크레용으로 이 종이에 ‘귤’을 그려 보게 합니다. 그런데 종이가 파란색이다 보니, 완성된 귤은 마치 곰팡이가 핀 귤처럼 보입니다. 아이들도 “어? 뭔가 곰팡이가 핀 것 같아”라며 걱정스러운 반응을 보입니다.
그때 등장하는 것이 첫 번째 액체, 구연산수입니다. 박사로 분장한 선생님은 “레몬에 들어 있는 성분이 들어 있단다”라고 설명합니다. 이 액체를 붓에 묻혀 파란 귤에 칠해 보면,
놀랍게도 종이의 색이 순식간에 선명한 노란색으로 변하기 시작합니다. 파랗고 곰팡이가 핀 것처럼 보이던 귤이 눈앞에서 싱싱한 귤로 변신하는 순간, 교실은 아이들의 환호성으로 가득 찼습니다. 아이들은 반짝반짝 빛나는 눈으로 신나게 색칠을 즐겼습니다.
다시 원래대로 돌아오는 신기함! 그 뒤에 숨은 ‘산’과 ‘염기’의 세계
하지만 놀라움은 여기서 끝나지 않습니다. 이번에는 두 번째 액체인 탄산수소나트륨 수용액이 등장합니다. “비누와 비슷한 성질을 가진 액체란다”라는 박사의 설명과 함께 노랗게 변한 귤에 탄산수소나트륨 수용액을 칠해 보니, 색이 다시 파란색으로 돌아옵니다. 모처럼 맛있어 보이게 변했던 귤이 또다시 ‘곰팡이가 핀 귤’로 변해 버린 것입니다.
이때 이용한 과학적 원리가 바로 산성과 염기성의 성질입니다. BTB 용액은 산성인 액체에 닿으면 노란색으로, 염기성인 액체에 닿으면 파란색으로 변하는 성질을 가지고 있습니다. 구연산수는 산성, 탄산수소나트륨 수용액은 염기성이기 때문에 칠할 때마다 색이 이리저리 바뀌었던 것입니다.
더 재미있는 것은 이 두 액체를 섞어 보는 페트병 실험입니다. 초록색 액체에 구연산수를 넣으면 노란색으로, 여기에 다시 탄산수소나트륨 수용액을 넣으면 파란색으로 변하는 모습을 보여 주자 아이들은 “노란색이다~!”, “파란색이 됐어~!”라며 크게 흥분했습니다. 눈앞에서 일어나는 선명한 색의 변화는 아이들의 호기심을 단번에 사로잡는, 그야말로 과학의 매력 그 자체입니다.
사실 우리 주변에도 있었던 ‘산과 염기’의 신기한 세계
이 실험은 사실 우리 주변에서 쉽게 접하는 과자와도 연결됩니다. 학생들이 아이들에게 소개한 것은 일본의 유명한 막과자인 ‘네루네루네루네’였습니다. 가루와 물을 섞으면 색과 식감이 변하는 이 과자에도 사실 레몬에 들어 있는 성분과 같은 ‘산’의 작용이 활용되고 있습니다.
“신맛이 나는 것은 ‘산성’이라는 친구고, 비누는 ‘염기성’이라는 친구인 거야.”라는 박사의 말에 아이들은 호기심 가득한 표정으로 귀를 기울였습니다. 자세한 원리는 초등학교에서 배우게 될 내용이지만, 유치원 때부터 “신기하다!”, “더 알고 싶다!”라는 마음의 씨앗을 심어 두는 것은 앞으로의 과학 학습에 큰 의미가 있을 것입니다.
마지막에는 원리를 미리 알려 주지 않은 채 BTB 종이, 구연산수, 탄산수소나트륨 수용액, 붓을 세트로 만들어 각 조에 나누어 주고, 아이들이 직접 자유롭게 ‘마법의 그림’을 만들어 보는 시간으로 마무리했습니다. 눈을 반짝이며 색을 자유자재로 바꾸는 데 푹 빠진 아이들의 모습은, 진행을 맡았던 학생들에게도 무엇과도 바꿀 수 없는 소중한 경험이 되었으리라 생각합니다.
참고로 두 번째 실험으로는 종이컵 자이로 로켓을 진행했습니다.
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