“폐는 스스로 부풀지 못한다!?” 페트병 모형으로 배우는 호흡의 원리 (횡격막과 폐)
사이언스 트레이너 구와코 켄입니다. 매일이 실험입니다.
페트병과 풍선으로 ‘폐’의 기능을 보여준다! 수업에 활용하기 좋은 간단한 폐 모형
“폐는 어떻게 공기를 들이마시고 내쉴까?”
중학교 1학년 호흡 단원에서 이 질문을 다룰 때, 학생들의 이해를 한 단계 끌어올려 주는 것이 바로 ‘모형 교구’입니다. 이번에는 주변에서 쉽게 구할 수 있는 재료만으로 만들 수 있는 폐 모형을 소개합니다. 준비물은 500mL 페트병과 풍선, 딱 두 가지입니다. 과학실 한쪽에 굴러다니던 재료가 인체의 신비를 직접 체험할 수 있는 멋진 학습 도구로 변신합니다. 게다가 이 모형은 실습생이 직접 아이디어를 내고 만들어 준 것입니다. 실제로 움직여 보면 학생들도 “오오!” 하고 감탄할 만큼, 구조는 단순하지만 원리를 직관적으로 이해하기에 아주 좋습니다.
■ 재료（1세트 기준）
• 500mL 페트병（바닥 부분을 잘라낸 것）
• 빨간 풍선（반으로 잘라 한쪽을 폐처럼 페트병 입구에 장착）
• 파란 풍선（바닥 쪽에 씌워 횡격막으로 사용）
• 셀로판테이프 또는 고무줄
■ 만드는 방법과 원리
1. 페트병의 바닥을 잘라냅니다（커터칼 등을 사용하는 작업은 미리 교사가 해 두면 안전합니다）.
2. 빨간 풍선을 페트병 입구에 끼워 안쪽으로 늘어뜨립니다. 이것이 ‘폐’ 역할을 합니다.
3. 페트병의 잘라낸 부분（바닥 쪽）을 덮도록 파란 풍선을 씌웁니다（잘라낸 풍선의 둥근 부분을 늘려 씌웁니다）. 이것이 ‘횡격막’ 역할을 합니다.
4. 파란 풍선을 아래로 잡아당기면 페트병 안의 기압이 낮아지면서 빨간 풍선（폐）이 부풀어 오릅니다. 반대로 파란 풍선을 위로 밀어 올리면 폐가 오므라듭니다.
이 움직임을 직접 관찰하면, “폐가 스스로 부풀어 오르는 것이 아니라 횡격막과 같은 주변 근육의 움직임에 의해 공기가 드나든다”는 사실을 실감할 수 있습니다.
횡격막（파란색）을 잡아당기면 폐（빨간색）가 커진다
횡격막（파란색）을 밀어 올리면 폐（빨간색）가 오므라든다
■ 수업에서 활용하는 포인트
• ‘폐 자체에는 근육이 없다’는 사실을 눈으로 직접 보여 줄 수 있습니다.
• 기압의 변화에 따라 공기가 이동한다는 원리도 함께 설명할 수 있습니다.
• 제작 활동은 모둠별로 진행해 보세요. 교사가 미리 안전에 필요한 작업을 해 두면 수업이 훨씬 수월합니다.
학생들에게 직접 만들게 할 경우에는 횡격막 역할을 하는 재료（파란 풍선）를 다룰 때 주의해야 합니다. 얇아서 쉽게 찢어질 수 있으므로 여분을 넉넉하게 준비해 두면 안심입니다. 주변에서 쉽게 구할 수 있는 재료로 학생들에게 “아하!” 하는 깨달음을 선사할 수 있는 이 교구. 시간이 있을 때 몇 세트 만들어 두면 필요할 때 아주 유용하게 활용할 수 있습니다.
참고로 이 사이트에서는 시뮬레이션도 할 수 있습니다. 실제 모형과 함께 학생들이 직접 조작해 보도록 하면 원리를 더욱 깊이 이해하는 데 도움이 될 것 같습니다.
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