물먹는 하마

실험날짜          년         월       일

학년                반          번          이름

학습목표

공기중의 수분을 흡수하는 성질을 지닌 염화칼슘을 이용하여 습기제거제를 만들어 봅시다.

미리 생각해 보기

더운 여름철에 찬 물이나 음료수를 담은 컵 표면에 물방울이 맺힌 것을 본 적이 있나요? 이 물방울들은 어디에서

온 것일까요?

준비물

고흡수성수지, 종이컵, 염화칼슘, 플라스틱 통, 부직포 포장지, 하마 도안, 모루, 두꺼운도화지, 양면테이프

직접준비하세요: 물, 가위, 색연필, 풀, 셀로판테이프

실험과정 & 방법

컵 안에서 사라지는 물

1. 종이컵에 고흡수성수지를 넣고 물 반 컵 정도를 넣습니다.

2. 약 1분 정도 지난 후 종이컵을 뒤집어봅시다.

너무 빨리 뒤집으면 내용물이 쏟아질 수 있습니다. 충분히 시간이 지난 후 뒤집어보세요.

3. 종이컵 안의 물과 고흡수성수지가 어떻게 변했는지 관찰해봅시다.

물먹는 하마 만들기

1. 플라스틱 통에 염화칼슘을 담습니다.

2. 양면 테이프를 이용하여 플라스틱 통의 윗면에 부직포를 붙여줍니다.

염화칼슘이 쏟아지지 않도록 빈틈없이 붙여주세요.

3. 하마 도안을 풀을 이용하여 두꺼운 도화지에 붙여 자른 후 색연필로 꾸며줍니다.

도안의 남은 부분을 이용하거나 직접 재료를 준비하여 다양하게 꾸며도 좋습니다.

4. 하마 도안과 모루를 이용하여 플라스틱 통 옆면을 예쁘게 꾸며줍니다.

5. 습기가 많은 곳에 놓고 관찰해봅시다.

습기가 많은 곳일수록 며칠 안에 육안 관찰이 가능합니다.

주의하세요

1. 염화칼슘이 피부에 닿지 않도록 주의하세요. 피부의 수분을 흡수하기 때문에 좋지 않습니다.

2. 가위를 사용할 때 다치지 않도록 조심하세요.

3. 염화칼슘과 고흡수성수지를 먹지 않도록 주의하세요.

4. 염화칼슘은 쉽게 녹기 때문에 실험 전에는 서늘하고 건조한 곳에 보관하시고, 가급적 빨리 사용해주세요.

실험 결과

1. 고흡수성 수지를 담은 종이컵에 물을 넣고 1분 정도 지난 후 컵을 뒤집었을 때 물이 쏟아지나요?

컵 안의 물은 어떻게 되었나요?

2. 습기제거제는 바로 변화가 일어나나요?

실험 결과

3. 실내의 습도를 조절하는(높이거나 낮추는) 방법에는 무엇이 있을까요?

느낀점

실험 POINT

1. 습도

2. 염화칼슘

3. 조해성

4. 고흡수성수지

교사용

실험제목: 물먹는 하마		실험원리: 습도의 이해
실험소요시간: 60분	실험분야: 생활과학	실험결과물: 습기제거제
교사용 준비물: 물		실험 구성: 10인용 개별실험

미리 생각해 보기

더운 여름철에 찬 물이나 음료수를 담은 컵 표면에 물방울이 맺힌 것을 본 적이 있나요? 이 물방울들은

어디에서 온 것일까요?

차가운 물이 담긴 컵의 표면에 맺힌 물방울은 공기 중에서 온 물입니다. 공기는 여러 가지 기체

분자가 혼합되어 있는데, 그 중 수증기도 포함되어 있습니다. 공기 중에는 수증기가 포함될 수

있는 양이 있는데, 온도가 높을수록 많은 양의 수증기가 포함될 수 있고, 온도가 낮을수록 포함

할 수 있는 수증기의 양이 적어집니다. 따뜻한 공기가 차가운 컵의 표면을 만나면 컵 표면의 공

기의 온도가 낮아지게 되는데, 차가워진 공기는 적은 양의 수증기만 가질 수 있고 더 이상은 수

증기로 남아있을 수 없기 때문에 남은 수증기는 컵의 표면에 응결이 되어 물방울이 맺히게 됩니

다. 맑은 날 아침에 이슬이 맺히는 현상이나 추운 겨울철 실외에서 실내로 들어갔을 때 안경에

김이 서리는 현상과 같은 원리입니다.

실험 결과

1. 고흡수성 수지를 담은 종이컵에 물을 넣고 1분 정도 지난 후 컵을 뒤집었을 때 물이 쏟아지나요?

컵 안의 물은 어떻게 되었나요?

금방 물을 흡수하면서 부풀어오릅니다. 고흡수성수지는 물을 많이 흡수하고 붙잡아두는 성질을

가지고 있습니다. 흡수한 물을 잘 내놓지 않고 붙잡아두고 있기 때문에 물을 흡수한 고흡수성

수지를 손가락으로 눌러도 물이 잘 빠져나오지 않는 것을 볼 수 있습니다. 물을 넣은 종이컵을

뒤집으면 물이 다 흡수되었기 때문에 물이 흐르지 않습니다. 이러한 성질 때문에 고흡수성수지

는 기저귀나 생리대에 많이 이용되고, 수용성 방향제나 토양의 물을 붙드는 농업용 토양보수제

로도 이용되고 있습니다.

2. 습기제거제는 바로 변화가 일어나나요?

바로 변화가 일어나지 않습니다. 염화칼슘은 조해성이라는 성질을 지니고 있습니다. 공기중의

수분을 스스로 흡수해 수용액이 되는 성질인데, 공기 중의 수증기는 액체인 물보다 굉장히 적

은 양이 포함되어 있습니다. 때문에 반응이 바로바로 보이지 않고 서서히 공기 중의 수증기가

흡수되면서 덩어리가 생기고, 물이 많이 흡수되면 수용액이 되는 것을 볼 수 있습니다.

3. 실내의 습도를 조절하는(높이거나 낮추는) 방법에는 무엇이 있을까요?

보통은 습도가 높은 여름철엔 제습기를 사용하거나 숯, 제습제 등을 이용하여 습도를 낮춥니다.

습도가 높을 경우 불쾌지수가 높아지고 세균과 곰팡이 등이 쉽게 자라기 때문에 식중독의 위험

이 있고 알레르기 비염이나 천식 등의 증세가 심해질 수 있습니다. 겨울에는 반대로 실내가 건

조해지기 쉽습니다. 공기가 건조해지면 아토피피부염과 알레르기 비염, 기관지염 등에 매우 좋

지 않고 피부 가려움증, 안구 건조증이 생기기 쉽습니다. 습도를 높이는 방법으로는 가습기를

사용하거나 실내에 빨래나 젖은 수건 널어놓고 실내에 식물이나 수족관 등을 두는 등의 방법이

있습니다.

참고자료

실험 Tip

* 고흡수성수지와 염화칼슘은 물을 흡수하는 성질은 비슷하지만 흡습 원리는 다릅니다. 염화칼슘

이 공기중의 수분을 흡수하여 반응이 눈에 보일 정도가 되기까지는 시간이 걸리므로 물을 단시간

에 흡수하는 재료 중의 하나인 고흡수성수지를 이용하여 물을 흡수하는 예시를 보여줄 수 있습니

다. 염화칼슘은 공기중의 수분을 흡수하여 용해가 되는 것이지만 고흡수성수지는 녹는 것이 아니

라 수지 자체가 물을 흡수하여 저장하는 것입니다.

* 물을 흡수한 고흡수성수지에 소금(염화나트륨)이나 염화암모늄 등 용해되기 쉬운 물질을 넣으면

삼투압 현상에 의해 수지에 저장되어 있던 물이 다시 나오면서 소금이 녹습니다.

* 습기제거제는 습기가 많은 장소에서는 며칠 안에 덩어리가 생기면서 반응이 눈에 보이기 시작합

니다. 흡수할 수 있는 물의 양이 많으므로 용액이 될 때 까지 사용 가능합니다. 물을 흡수한 습기

제거제를 햇빛에 그대로 말리면 재활용이 가능합니다. 부직포 포장지를 제거할 필요는 없습니다.

습도

습도는 공기 중에 수증기가 포함된 정도로, 공기의 건조하고 습한 정도를 나타냅니다. 습도를 나

타내는 방법은 여러 가지가 있는데, 그 중 습도라고 하면 보통은 상대습도를 말합니다. 상대습도

는 해당 온도에서 대기가 포함할 수 있는 최대 수증기량에 대한 현재 수증기량의 비율입니다. 대

기가 포함할 수 있는 최대 수증기량을 포화수증기량이라 하는데 이는 온도에 따라 달라집니다. 온

도가 낮아질수록 포화수증기량은 작아지고, 온도가 높아질수록 그 반대가 됩니다. 따라서 대기에

포함된 수증기량이 일정하더라도 기온이 변화하면 포화수증기량이 변하기 때문에 상대습도 또한

변하게 됩니다. 새벽 6시경에 상대습도가 가장 높아지는 이유가 바로 이 때문입니다. 하루 중 가

장 기온이 낮은 시간이기 때문에 상대습도가 가장 높아지고, 때에 따라서 상대습도가 100%가 되어

수증기가 물방울이 되면서 안개가 끼거나 이슬이 맺히기도 합니다.

습도와 생활

온도와 습도는 사람의 건강과 생활에 밀접한 관련이 있습니다. 특히 습도는 세균과 곰팡이 등의

번식에 영향을 미치고 코와 목 등의 건강에도 관련이 있습니다. 불쾌지수도 습도에 따라 많이 결

정이 됩니다. 때문에 실내 습도 조절이 매우 중요합니다. 사람이 가장 쾌적하다고 느낄 수 있고

건강한 환경을 유지하기 위한 온도는 18℃~22℃, 습도는 40%~60%라고 합니다. 보통은 여름철에는

60%, 겨울철은 40%정도를 유지하는 것이 좋습니다.

습도가 높으면?(여름 장마철)

알레르기의 원인이라고 많이 알려진 집먼지 진드기, 곰팡이 등 세균 번식이 증가합니다. 미생물이

서식하기 좋은 환경이 되면 알레르기 비염이나 천식의 증상이 심해질 수 있습니다. 또한 대장균

등의 세균 때문에 식중독 위험이 증가하고, 높은 습도로 인해 불쾌지수 또한 증가하게 됩니다.

습도가 낮으면?(겨울철)

겨울철의 실내습도는 보통 40%이하이며, 난방과 단열 등의 이유로 20~30%까지 낮아지기 쉽습니다.

이러한 건조한 공기는 알레르기 비염이나 기관지염에 좋지 않습니다. 또한 피부나 점막의 수분을

빼앗아가 건선, 가려움증, 코피, 안구건조증 등을 유발합니다. 그리고 아토피피부염을 악화시키기

도 합니다.

여름철 습도가 높을 때 난방기를 가동하면 습기를 제거할 수 있습니다. 제습기를 사용하거나 숯,

제습제 등을 사용하는 것도 좋은 방법입니다. 겨울철에 습도를 높이기 위해 가습기 사용을 많이

하지만, 가습기는 세균 번식의 위험이 크므로 꾸준한 청소와 관리와 필요합니다. 식물을 집 안에

두면 증산작용을 통해 수분을 밖으로 배출하여 자연 습도 조절이 가능합니다. 실내에 수족관이나

분수대를 두는 것도 좋고, 젖은 빨래를 실내에 널어두는 방법도 있습니다. 또한 여름이든 겨울이

든 덥거나 춥다고 환기를 하지 않으면 오히려 실내 공기의 상태가 나빠질 수 있기 때문에 환기는

꼭 필요합니다.

염화칼슘(CaCl2)

염화칼슘의 화학식은 CaCl2입니다. 바닷물 속에 0.15% 함유되어 있습니다. 무수물은 조해성이 있

는 사방정계의 백색 결정으로 물에 대한 용해도가 상당히 높은 편이며 알코올, 아세톤에도 잘 녹

습니다. 염화칼슘은 탄산칼슘과 묽은 염산을 반응시키면 얻을 수 있으며 화학반응식은 다음과 같

습니다.

CaCO3(s) + 2HCl(aq) -> CaCl2(s) + H2O(l) + CO2(g)

이수화물 및 무수물은 조해성이 강하여 수분을 잘 흡수하므로 장마철 건조제로 많이 이용되고 있

습니다. 자신의 무게의 무려 14배 이상의 물을 흡수할 수 있다고 합니다. 겨울철에 눈 위에 염화

칼슘을 뿌리면 그 주변의 습기를 흡수하여 녹게 되는데 녹으면서 내놓는 열이 주변의 눈을 다시

녹이게 됩니다. 염화칼슘으로 녹은 물은 영하 54.9℃가 되어야 다시 얼 수 있기 때문에 눈으로 빙

판이 된 길을 녹이고 또한 다시 얼어붙지 않게 만드는 제설제로 아주 유용하게 사용됩니다. 의약

품으로서도 링거액 등으로 알려진 바와 같이, 이것은 칼슘제 중에서 가장 흡수가 빠르고, 직접 복

용하면 위를 해치므로, 주로 주사제로 사용됩니다.

조해성

조해성이란 공기 중에 노출되어 있는 고체가 수분을 흡수하여 녹는 현상입니다. 대표적으로 염화

칼슘이 있는데, 염화칼슘을 공기 중에 놓아두면 수분을 흡수하면서 녹아버립니다. 이렇게 빙판길

의 얼음을 녹이는 데에 물질의 조해성이 이용됩니다. 뿐만 아니라 조해성을 가진 물질은 일상생활

에서 수분을 제거하는 데에도 유용하게 쓰입니다. 습기가 많은 여름에는 옷장에 넣어놓은 옷이나

이불에 곰팡이가 생기기 쉬운데, 이를 막기 위해 장롱 속에 습기제거제를 함께 넣어둘 수 있습니

다. 습기제거제를 오랫동안 쓰고 꺼내보면 안에 물이 가득 담겨 있는 것도 확인할 수 있습니다.

이러한 습기제거제의 재료가 바로 염화칼슘과 같이 조해성을 가진 물질입니다. 습기제거제 속에

포함된 조해성 물질들이 옷장의 수분을 흡수하여 여름 내내 옷을 산뜻하게 보관할 수 있게 도와줍

니다. 조해성은 모든 물질이 갖고 있는 성질이 아니라 몇몇 물질들에서만 나타나는 성질입니다.

대개 염화칼슘(CaCl2), 염화마그네슘(MgCl2), 염화아연(ZnCl2)과 같은 2가의 금속염화물에서 조해

성이 나타나며 수산화나트륨(NaOH), 수산화칼륨(KOH)도 조해성을 갖는 대표적인 물질입니다.

고흡수성수지

자기 무게보다 수십 배에서 수백 배까지 물을 흡수하는 수지입니다. 재료 자체가 물을 빨아들이므

로 섬유 사이의 모세관현상에 의해서 물을 흡수해서 흡수량도 적고 또 압력을 가하면 간단히 물을

배출해 버리는 탈지면이나 무명천 같은 것보다 흡수량이 많으며 웬만한 압력에는 물을 방출하지

않습니다. 유아용·성인용·동물용 기저귀로 가장 많이 쓰입니다. 그 밖에도 고흡수성 고분자는

용도가 넓어지고 있습니다. 그러므로 찜질포로 쓰면 오랫동안 찜질 효과를 낼 수 있으며, 또 수용

성 방향제를 함께 흡수시켜 서서히 증발케 하면 실내에 향기를 지속적으로 내는 실내용 방향제,

토양 속의 수분을 붙들고 있어 비가 적게 와도 농작물에 지속적으로 물을 제공하는 농업용 토양보

수제로 응용하는 방법도 관심을 끌고 있습니다.