화산재가 보석으로? 수업이 활기를 띠는 ‘그릇 가라앉힘’ 실험 비법

사이언스 트레이너 쿠와코 켄입니다. 매일이 실험이죠.

진흙 속에 잠들어 있는 타임캡슐을 찾아서!

아이들의 눈을 반짝이게 하는 ‘화산재 관찰’. 하지만 단순히 현미경만 들여다봐서는 그 작은 알갱이 속에 숨겨진 장대한 이야기는 보이지 않습니다. ‘화산재’라는 이름 때문에 불에 탄 찌꺼기라고 생각하는 학생들도 있겠지만, 사실 화산재는 지구의 역사를 봉인한 타임캡슐과 같습니다. 이 실험을 성공시키기 위해서는 작은 마법이 필요합니다. 바로 소박하지만 깊이 있는 ‘와나카케(椀がけ)’ 기술이죠. 이 한 번의 수고로, 평범한 진흙이 수십만 년의 지구 역사를 들려주는 훌륭한 교재로 변신합니다.

덧붙여, 와나카케는 과학 실험에서 사용되는, 모래나 화산재에서 무거운 광물(중광물)을 걸러내는 방법입니다. 그릇 모양의 용기를 사용하고 물과 비중(밀도)의 차이를 이용해 물질을 분리한다고 해서 붙여진 이름이죠.

이번에는 간토 롬층과 사쿠라지마 화산재를 예로 들어, 아이들이 “선생님, 보석 같아요!”라고 외칠 만큼 놀라움과 배움을 이끌어내는 와나카케의 비법을 알려드릴게요.

과학 수업을 특별한 경험으로
와나카케는 모래나 화산재에 섞인 무거운 광물(중광물) 을 물의 부력을 이용해 걸러내는 실험 방법입니다. 그릇 모양의 용기를 사용하고 비중 차이를 이용해 물질을 분리한다고 해서 붙여진 이름입니다.

이 실험은 단순한 관찰에 그치지 않습니다. 아이들에게는 ‘숨겨진 보물’을 찾는 보물찾기와 같습니다. 화산재가 ‘무언가를 태워서 생긴 재’가 아니라, 그 한 알 한 알이 먼 과거 화산 폭발의 증거라는 사실을 직접 눈으로 확인할 수 있으니까요.

수업 준비물
・가누마 흙(鹿沼土): 군마현 아카기산 화산 폭발로 만들어진 화산재가 풍화된 것입니다. 약간 희끄무레하고 다공질(작은 구멍이 많음)이며 가볍고 배수가 잘되는 구조입니다.

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・아카다마 흙(赤玉土): 도치기현 난타이산 화산 폭발로 만들어진 화산재가 원료인 흙입니다. 붉은 갈색을 띠고 비교적 무겁고 알갱이 표면이 매끄러운 것이 특징입니다. 두 흙 모두 원예점에서 판매하고 있습니다.

・물

・페트리 접시

・쌍안 실체 현미경(20~40배율 정도) 또는 현미경(40배)

・핀셋

・작은 붓

・키친타월이나 티슈(건조용)

운젠 후겐다케와 사쿠라지마 화산재 관찰
관엽식물 흙에 잠들어 있는 화산에 설레셨다면, 이번에는 실제로 멀리 떨어진 화산의 화산재를 관찰해 봅시다. 이번에는 운젠 후겐다케와 사쿠라지마의 화산재를 준비했습니다.

와나카케의 구체적인 순서와 비법
이번에는 원예점에서 구할 수 있는 간토 롬층의 ‘가누마 흙’과 따로 준비한 사쿠라지마 화산재를 사용했습니다.

그릇에 흙을 넣고 물을 조금만 더합니다.

여기서 가장 중요한 포인트는 엄지손가락으로 꼼꼼하게 누르며 씻는 것입니다. 손가락으로 문지르면 진흙이나 점토 등 미세한 입자와 광물 알갱이가 더 잘 분리됩니다. 어느 정도 문질렀다면 물을 조금 넣고 윗물을 패드에 버립니다. 수도관이 막힐 위험이 있으니 반드시 패드에 버리도록 학생들에게 지도해야 합니다. 이 과정을 반복하여 흙탕물이 사라질 때까지 깨끗하게 씻어냅니다.

흙탕물이 사라지면 남은 광물을 키친타월 위에 올려놓고, 다른 키친타월로 살짝 눌러서 물기를 흡수합니다.

건조시킨 광물을 슬라이드 글라스에 올리고 살짝 흔들거나 두드려 넓게 펼칩니다.

와나카케 성공과 실패
와나카케가 충분하지 않으면…

진흙이 남아있어 광물이 잘 보이지 않습니다.

와나카케를 잘하면…

이렇게 색색의 광물이 선명하게 관찰됩니다.

간토 롬층에서는 중앙에 사장석, 왼쪽에 석영이 보입니다.

사쿠라지마 화산재에서 배우는 지질학 이야기
사쿠라지마 화산재는 간토 롬층보다 광물이 훨씬 더 깨끗하게 보이는 것이 특징입니다.

투명한 것, 노란색, 갈색, 검은색 등 다양한 색과 모양의 광물을 관찰할 수 있습니다.

이 광물들은 마그마가 식어 굳는 과정에서 생긴 결정입니다. 색깔, 모양, 경도의 차이는 마그마의 성분이나 냉각 속도에 따라 결정됩니다. 예를 들어, 검은색의 유색 광물(각섬석, 휘석 등) 은 철과 마그네슘을 많이 함유하고, 흰색의 무색 광물(석영, 사장석 등) 은 규소를 많이 함유하고 있습니다.

관찰을 통해 알게 된 것
왼쪽이 운젠 후겐다케, 오른쪽이 사쿠라지마 화산재입니다. 운젠 후겐다케 화산재는 흰색을 띠고, 사쿠라지마는 검은색을 띠고 있었습니다. 이 색깔 차이는 마그마의 성분이나 분화 양상이 다르다는 것을 보여줍니다.

지역별 화산재의 차이를 보여주면 학생들의 흥미를 유발할 수 있습니다. ‘유색 광물’, ‘무색 광물’ 과 같은 용어를 실물을 보여주면서 자연스럽게 도입할 수 있죠. 화산재의 색이나 알갱이 모양을 통해 분화 유형(폭발적인 분화인지, 점성이 강한 마그마인지 등)으로 이야기를 확장해 나갈 수도 있습니다.

실체 현미경을 활용한 관찰은 지질학 분야에서는 드물게 진행되는 실험이므로, 학생들이 ‘과학은 눈으로 보는 학문’이라는 감각을 키우는 데 더없이 좋은 기회입니다. 준비물도 간단하니, 과학실에 있는 쌍안 실체 현미경에 빛을 비춰주세요!

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