◎ 미리생각해보기

시험기간에 요점정리를 많이 하죠? 자신이 요점정리 할 때 가장 많이 사용하는 펜은 무엇인지 말해보세요.

⇒ 주로 색깔 있는 펜이나 형광펜을 사용합니다. 특히, 형광펜을 많이 사용하는데, 칠하면 보기에도 좋고 눈에 쏙쏙 들어와서 중요한 내용을 파악하는데 도움을 줍니다.

◎ 실험 전 주의사항!

1. 실험에 포함된 작은 부품이나 시약 등은 삼키지 않도록 주의합니다.

2. 실험에 포함된 준비물은 실험 외 다른 용도로 절대 사용하지 않도록 합니다.

3. 실험용 도구와 시약으로 절대 장난치지 않도록 합니다.

4. 날카로운 도구를 사용할 때는 다치지 않도록 주의합니다.

5. 실험 후에는 주변 지역을 정리하고 손을 깨끗이 씻습니다.

◎ 실험 전 반드시 확인하기!

이번 실험에 필요한 재료들을 확인해주세요.

실험 전 실험보고서를 꼭 읽어주세요.

가열 시 화재 및 화상에 주의하고, 반드시 면장갑을 끼고 실험하세요.

크레용과 크레파스를 같이 준비하면 연계실험을 할 수 있습니다.

1. 은박컵에 밀랍을 넣고 가열하여 녹입니다.	2. 밀랍이 다 녹은 후 형광안료를 넣어 섞어줍니다. (주의! 밀랍의 온도가 너무 높으면 형광안료가 잘 섞이지 않습니다. 밀랍의 온도가 약 90℃정도 될 때까지 섞어주세요.)

◎ 실험방법

3. 은박컵에 향오일을 넣어 저어 줍니다. (주의! 밀랍과 형광안료가 잘 섞이도록 약 1분 30초에서 2분 정도 저어 주세요.)	4. 용기에 넣고 굳힙니다. (주의! 녹은 액체의 온도가 약 50℃ 될 때 용기에 넣어 주세요..) (주의! 용기에 부은 액체는 약 30분 정도 지나면 굳습니다. 완전히 굳기 전에 손잡이를 돌리면 내용물이 부러지거나 휘어 다시 들어가지 않습니다.)

SZ-F-R-005(Rev.3)                                                                                                      호기심의 시작 사이언스존                                                                                                     A4(210mm ×297mm)

5. 자신이 만든 형광크레용으로 글씨나 밑줄을 그어 봅니다.

◎ 실험결과 및 생각해보기

1. 형광펜으로 표시한 부분을 복사하게 되면 보이지 않게 됩니다. 그 이유는 무엇일까요?

⇒ 복사기는 빛을 이용해 원본 문서의 어느 부분이 글자이고 여백인지 구분해냅니다. 글자나 그림 등의 부분은 빛을 흡수하지만 여백 부분은 빛을 반사합니다. 형광펜은 빛을 받으면 긴 파장의 광선을 내보내는 형광물질을 이용한 것으로 복사기 빛을 받을 때도 마찬가지로 흡수하지 않고 빛을 내보내게 됩니다. 그렇기 때문에 형광펜으로 강조한 부분은 여백 부분과 동일하게 인식돼 복사가 되지 않고 글자만 나타나게 됩니다.

2. 야광과 인광의 차이점에 대해 이야기해보세요.

⇒ 물질에 빛을 비춘 후 빛을 제거하면 발광상태가 멈추는 것을 형광이라 하고, 빛을 제거하여도 발광상태가 유지되는 것을 인광이라 합니다. 형광은 액체나 기체에서 많이 볼 수 있으나, 인광은 흔히 고체에서 많이 나타납니다. 인광은 일반적으로 온도가 낮아지면 밝기가 감소하나 형광은 밝기가 변하지 않고 오히려 증가하는 특징이 있습니다.

◎ 원리이해

1. 형광(Fluorescence)

⇒ 물질에 빛을 비출 때 그 물질에서 발하는 빛 또는 현상을 이야기하며, 빛을 제거할 경우 즉각 발광(發光)이 멈추는 것을 형광이라 합니다.

형광이 발생하는 원리는 빛에너지를 흡수한 형광 물질이 그 일부를 다시 빛에너지로 복사하는 현상으로 나타납니다. 형광 물질에 빛이 닿으면, 물질내의 화합물은 바닥상태(에너지 준위가 낮은 상태)에서 들뜬상태(에너지 준위가 높은 상태)가 됩니다. 들뜬상태는 불안정하여 외부로부터 에너지가 가해지지 않으면 바닥상태로 돌아가려고 합니다. 바닥상태에서 들뜬상태로 옮길 때에 그 물질은 빛을 흡수하고, 들뜬상태에서 바닥상태로 돌아갈 때 발광하게 됩니다. 그러므로 형광은 영원히 빛나는 것이 아니라 곧 사라지게 되는 것입니다.

형광은 형광방전등이나 형광도료 등 여러 분야에 활용 됩니다. 형광표백제는 자외선에 의하여 청자색의 빛을 내는 형광도료로, 누렇게 된 섬유를 노랑의 보색인 청자색으로 희게 보이게 합니다. 또 형광물질을 첨가하여 성형한

플라스틱판은 자동차의 후미등이나 교통표지판 등으로 널리 사용됩니다. 물질 자체나 그 화합물, 또는 유도체의 형광성을 이용하여 어떤 특정물질을 검출하는 형광분석도 형광을 이용한 것이며, 이 방법으로 극히 미량의 물질을 검출할 수 있습니다. 그 밖에 형광물질의 용액을 물체 표면에 바른 다음 그것을 닦아내고 암실에 서 자외선을 조사해 용액이 스며들어간 상처를 찾아내는 방법, 형광현미경 제작 등 그 이용이 광범위합니다.

2. 인광(phosphorescence)

⇒ 물질에 빛을 비추면 그 물질이 빛을 흡수하고, 빛을 제거 했을 때 빛을 흡수한 물질이 천천히 다시 빛을 방출하는 것을 야광이라 합니다.

이때 빛을 제거해도 발광 상태를 유지하는 것을 인광이라고도 합니다.

인광을 내는 인광체는 빛을 흡수하면 이를 구성하는 물질의 전자는 들뜬 상태가 됩니다. 전자는 에너지를 받으면 들뜬 상태가 되었다가 에너지를 방출하며 바닥상태로 되돌아가는데, 이때 전자가 방출한 에너지가 빛으로 보이는 것입니다. 인광체가 빛을 제거한 후에도 계속 빛을 내는 것은 전자가 바로 바닥상태로 떨어지지 않고 서서히 떨어지기 때문입니다. 먼저 중간 상태를 거친 다음 다시 바닥상태로 돌아가면서 빛을 방출하는 것입니다. 즉, 인광체는 에너지를 한동안 머금고 있다가 천천히 방출합니다.

요즘은 인광 물질에 방사성 원소를 조금 첨가해 빛을 비추지 않아도 빛을 발하는 제품이 나오고 있습니다. 방사성 원소는 서서히 핵이 붕괴되면서 사방으로 에너지 파(방사선)를 방출합니다. 따라서 인광 물질에 방사성 원소를 첨가하면 빛을 쪼이지 않아도 방사성 원소로 부터 나오는 방사선을 받아 전자들이 들뜨게 되는 것입니다.

3. 크레용과 크레파스

① 크레용

⇒ 크레용은 안료에 파라핀, 왁스 등을 열로 녹인 후 골고루 섞어 고형화한 것입니다. 크레용의 기원으로는 고대 이집트인들이 기원전부터 사용한 밀랍(蜜蠟; wax )을 녹여 안료를 섞은 만든 필기구와 고대 그리스 시대의 엔카우스틱(encaustic) 기법을 들 수 있습니다. 엔카우스틱은 안료와 밀랍을 혼합한 재료를 이용하는 기법으로 써 인화(印畵), 또는 밀랍화(蜜蠟畵)라고도 하며, 고대 그리스인들은 건물의 내, 외벽을 장식하거나 대리석 조각을 장식할 때 이 방법을 사용하였고, 로마제국에 들어와서는 화가들이 흔히 사용하는 대중적인 기법이 되었습니다.

엔카우스틱은 쉽게 굳어버리는 단점을 지니고 있기 때문에 고대의 화가들은 이 재료로 그림을 그릴 때 열을 가하여 녹인 후 붓으로 찍어서 그렸습니다. 그림을 그릴 때면 뜨거운 쇠막대기를 준비해 놓고 그것을 문질러 녹여가며 그림을 그려야 하는 불편함 때문 에 9세기부터 점차 자취를 감추게 되었고, 오늘날과 같은 형태의 제품은 19세기 말 프랑스의 한 화가에 의해 개발되었습니다.

크레용의 특성으로는 중질의 왁스를 사용하여 단단하고 칠하는데 힘이 드나 고운 표현에 알맞습니다. 단점으로는 발색력이 연하며 착색이 잘 안될 뿐만 아니라 혼색과 덧칠이 어렵습니다. 그러나 잘 부러지지 않고 손에 잘 묻지 않으므로 유아 및 저학년용으로 적합합니다.

② 크레파스(오일파스텔: Oil Pastel)

⇒ 크레파스는 크레용과 파스텔의 특성을 절충한 것으로, 제조법은 미리 정해진 배합 기준에 따라 안료, 왁스, 야자유 등을 섞어서 분쇄과정을 거친 후 65~75℃의 온도에서 15~25분간 녹인 다음 형틀에 주입시킨 후 냉각시켜 봉상(棒狀)의 형태로 뽑아 낸 것입니다.

17세기 무렵에는 안료의 분말을 응축해 만든 파스텔(pastel)이 유럽에서 인기를 끌었으며, 1926년에는 일본의 사쿠라상회가 크레용과 파스텔의 중간 성질을 가진 파스를 개발한 것이 오늘날 우리가 크레파스라고 부르는 재료의 시초라 할 수 있습니다. 이 용어는 크레용과 파스텔의 합성어로 제품의 브랜드 명칭이였으나 제품판매에 성공하자 제품명으로 굳어져 버리게 된 것이며, 정식 명칭은 오일파스텔(Oil Pastel)입니다.

이 재료의 특성으로는 연질의 왁스를 용매로 사용하여 색칠이 부드럽고 진하여 착색이 잘되고 힘이 들지 않습니다. 또한 혼색 및 덧칠이 용이해서 초등학교 고학년용으로 사용되고 있습니다.

학습목표

형광과 인광의 차이점에 대해 알아보고, 형광크레용을 만들어봅니다.

실험날짜          년      월      일

학년   반    이름 :

시험기간에 요점정리를 많이 하죠? 자신이 요점정리 할 때 가장 많이 사용하는 펜이 무엇인지 말해보세요.

◎ 미리생각해보기

용기 1개, 밀랍, 향오일, 형광안료, 은박컵, 하드스틱

(※ 직접 준비하세요 : 가열도구[핫플레이트, 알코올램프], 면장갑, 온도계)

◎ 실험준비물

1. 형광펜으로 표시한 부분을 복사하게 되면 보이지 않게 됩니다. 그 이유는 무엇일까요?

2. 야광과 인광의 차이점에 대해 이야기해보세요.

◎ 실험결과 및 생각해보기

◎ 새롭게 알게 된 사실

◎ 느낀점