◎ 미리생각해보기

여러분은 매일 화장실을 어디로 어떻게 이용하나요? 화장실 변기에서 발생하는 세균이 엄청나게 많다는 사실을 알고 있나요?

한국화장실협회와 서울대 미생물연구소 조사에 따르면 대변에는 50~60만 마리의 세균이 존재하며 공중화장실 변기에서는 10㎠면적당 3800만마리의 세균이 검출되고, 1년에 전세계 인구 중 200만명이 화장실 세균으로 사망한다고 합니다. 영국 리즈 의대 부속병원에 따르면 변기 주변의 세균은 장알균, 녹농균, 연쇄상구균, 포도상구균, 노로바이러스 등으로 다양하게 검출되는데, 이러한 세균들이 2차 감염에 취약한 아토피 환자나 면역력이 약한 만성질환을 가진 사람들에게 악영향을 끼치게 됩니다. 매일 사용하는 우리의 화장실을 좀 더 깨끗하게 할 수 있는 방법에 대해 알아볼까요?

◎ 실험 전 주의사항!

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

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

다.

3. 실험용 도구와 시약으로 절대 장난치지 않도록 합니다.

4. 날카로운 도구를 사용할 때는 다치지 않도록 주의합니다.

5. 실험 후에는 주변을 정리하고 손을 깨끗이 씻습니다.

1. 탄산수소나트륨과 구연산, 콘스타치를 종이컵에 넣고 하드스틱으로 골고루 섞어 주세요.	2. 페퍼민트 E.O.를 3~4방울 정도 군데군데 떨어트리고 하드스틱으로 골고루 섞어 주세요.

7. 집 화장실에 완성된 변기세정제를 넣고 변화를 관찰해 보세요. 변기를 좀 더 깨끗하게 만들고 싶다면 변기세정제를 넣고 30분 정도 지난 후 변기 솔을 이용해 변기를 닦아주세요. 깨끗한 화장실 완성!

◎ 실험방법

3. 과산화수소를 5~7방울 정도 군데군데 떨어트리고 하드스틱으로 골고루 섞어 주세요. (주의! 과산화수소를 떨어트리면 가루와 반응이 일어납니다. 한 데 뭉치지 않게 골고루 뿌려 주세요.)	4. 섞인 페이스트를 플라스틱 수저를 이용해 은박 틀에 담아주세요.

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

6. 도안을 접어 양면테이프를 이용해 붙여주세요.	7. 동전이 쌓이는 저금통 도안을 접어 양면테이프로 붙여주세요.

5. 페이스트가 뭉쳐질 수 있도록 수저로 꾹꾹 눌러주세요.	6. 굳을 때 까지 건조시키면 완성! 꾸미기 봉지에 담고 끈으로 묶어주세요.

7. 상자 뒷면에 양면테이프를 이용해 건전지를 붙여주세요. 그림과 같이 검정색, 빨강색 전선을 구멍에 끼워주세요.

◎ 실험결과 및 생각해보기

1. 변기세정제를 변기에 넣고 변화를 관찰해 보세요. 어떤 현상이 관찰되나요?

⇒ 염기성인 베이킹소다(탄산수소나트륨)와 산성인 구연산이 만나 물과 염을 생성하며,

이산화탄소거품이 발생하는 ‘중화반응’이 일어납니다. 이 반응을 통해 각각의 산성과 염기

성의 성질이 사라지게 되며, 본래와 전혀 다른 물질(염)이 생성됩니다.

2. 세균이나 바이러스 예방에 가장 좋은 방법은 무엇이 있을까요?

⇒ 집에서 세균이 가장 많은 곳으로 화장실 변기를 꼽을지 모르겠지만, 여러분이 흔히 사용하는 동전, 승강기 버튼, 스마트폰, 칫솔 등에 더 많은 세균이 우글대고 있습니다. 하지만 일상에서 손에 닿는 모든 것들을 깨끗하게 유지하는 것은 쉽지 않기 때문에 화장실을 갔다 올 때, 바깥에 나갔다 돌아올 때, 대중교통 이용 후 마다 손을 씻는 습관이 중요합니다.

◎ 원리이해

1. 베이킹소다

탄산수소나트륨	과산화수소	구연산

과자와 빵을 부풀려 맛있어 보이게 만들 때 주로 사용하는 팽창제인 베이킹 파   우더의 원료는 베이킹소다이며, 주 성분은 탄산수소나트륨(중탄산소듐, 탄산수소   소듐) 입니다. 물에 잘 녹으며, 물 속에서 가수분해되어 수산화 이온(OH⁻)이 생   성되고 이 이온이 용액을 염기성으로 만들어 주게 됩니다. 염기성 용액에서 지방   산 오염물질(때)은 비누화 반응이 일어나 수용성으로 변화되어 쉽게 제거할 수    있습니다. 또한 베이킹소다의 결정은 미세하고 유연하여 물과 만나면 모서리가    부드러워져 물건 표면에 상처를 내지 않고 오염물질을 제거할 수 있습니다.

2. 과산화수소

상처를 소독하거나, 치아미백에 사용되는 과산화수소는 접촉하는 물질과 반응이 일어나며, 반응 후에는 물과 산소로 분해됩니다. 빛이나 열로 쉽게 분해되기 때문에 보통 불투명한 용기에 보관합니다. 과산화수소는 산화제(자신은 환원되고 반응하는 물질은 산화시킴)입니다. 쉽게 말하면 과산화수소가 다른 물질로부터 전자를 뺏는 능력이 뛰어나다고 할 수 있습니다. 과산화수소가 분해되면서 생성되는 라디칼(쌍을 이루지 않은 전자를 포함한 분자 또는 분자의 일부)이 산화제로의 역할    을 하는데, 라디칼은 대부분 매우 불안정해서 다른 물질로부터 전자쌍을 형성하    여 안정화 되려는 경향이 강합니다.

과산화수소가 소독과 살균 효과를 나타내는 것은 박테리아(세균)를 비롯한 생물

의 세포막을 이루는 화학물질을 산화시키기 때문입니다. 막이 파괴되고 변질된 미

생물들은 결국 죽게 됩니다. 또한 과산화수소는 기능을 다 한 후에 물과 산소로 변

하기 때문에 환경 문제를 걱정하지 않아도 됩니다.

미백효과 역시 과산화수소가 색의 원인이 되는 색소나 때를 산화시키기 때문입

니다. 착색되거나 묻은 고분자들이 과산화수소에 의해 산화되고 분해되어 물에 씻

기면 본래의 색이 되살아 납니다.

3. 구연산

과일과 채소 등에 많이 포함된 유기산인 구연산은 그 화학적 구조로 인해 금속

복합물을 쉽게 형성할 수 있습니다. 금속 복합물을 형성하는게 왜 세정의 효과가

있는 것일까요? 물과 때에는 칼슘 이온을 비롯한 각종 금속 양이온들이 녹아 있는

데, 세제의 성능이 100% 발휘되려면 세제와 금속 이온이 반응하는 것을 막아야 합

니다. 구연산은 때에 포함되어 있을 금속 양이온과 결합하여 물에 녹는 금속 복합

물을 형성하기 때문에 자연스레 물에 녹아 사라지게 됩니다. 또한 냄새를 중화시켜

주기도 합니다.

4. 녹농균? 장알균? 연쇄상구균? 포도상구균?

도대체 이들의 정체는 무엇일까요? 그 전에 먼저 생물을 분류해 볼까 합니다.

지구상의 생물은 크게 세 가지 도메인(domain)으로 나뉘는데, 진핵생물, 세균,

고 세균이 그것입니다. 세균은 하등한 생물체로서 일반적으로 단세포로 이루어져

있고 제대로된 세포소기관을 가지지 않습니다. 하지만 세균에게 가장 주목할 점은

바로 세포벽입니다. 세균은 세포벽의 화학적 구성성분으로 두 가지 종류로 나눌     수 있습니다. 위에서 언급한 녹농균, 장알균, 연쇄상구균, 포도상구균은 모두 세균    이며, 모양은 다양합니다. 대부분의 세균은 스스로 양분을 만들 수 없으며, 종류에    따라 여러 물질대사방법을 가지고 있습니다. 크게 호기성 세균(산소가 있는 환경

에서 자람)과 혐기성 세균(산소가 없는 환경에서 자람)으로 나눌 수 있는데, 혐기    성 세균은 발효를 하면서 부산물로 알코올 같은 산화물을 배출합니다. 이러한 혐    기성 세균을 이용하여 김치나 된장과 같은 발효식품을 만들거나 술을 담그기도 합    니다. 어떤 세균들은 환경에 따라 산소를 이용하기도, 이용하지 않기도 합니다.

위에 적힌 네 가지의 균 외에 콜레라균, 대장균, 살모넬라균, 결핵균 등의 세균들

은 질병과 관련되어 있어, 체내에 감염되면 빠른 속도로 퍼지고 공기나 물, 음식

등으로 전염될 가능성이 높기 때문에 위험합니다. 그러나 흙이나 물에 사는 세균    들은 죽은 동식물을 분해하여 식물의 거름을 만들어주는 분해자의 역할을 하여 우    리에게 이로움을 주기도 합니다.

<박테리아 구조>

학습목표

세균은 무엇이며 세정제에 들어가는 성분의 화학적 특성을 알아보고, 변기세정제를 만들어 봅니다.

실험날짜          년      월      일

학년   반    이름 :

여러분은 매일 화장실을 어디로 어떻게 이용하나요? 화장실 변기에서 발생하는 세균이

엄청나게게 많다는 사실을 알고 있나요?

◎ 미리생각해보기

탄산수소나트륨 1개, 구연산 1개, 콘스타치 1개, 과산화수소, 페퍼민트 E.O.,

일회용 스푼 1개, 하드스틱 1개, 포장봉투 1개, 빵끈 1개, 미니머핀컵 2개, 종이컵 1개

◎ 실험준비물

1. 변기세정제를 변기에 넣고 변화를 관찰해 보세요. 어떤 현상이 관찰되나요?

2. 세균이나 바이러스 예방에 가장 좋은 방법은 무엇이 있을까요?

◎ 실험결과 및 생각해보기

◎ 새롭게 알게 된 사실

◎ 느낀점