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

◎ 미리생각해보기

주변에서 불투명하거나 무늬가 있는 유리를 본 적 있나요?

이런 유리들은 유리에 새겨진 문양이 빛을 분산시켜 시선을 차단하거나 반투명의 채광효과를 얻을 수 있는데, 욕실이나 베란다, 현관, 거실 등을 비롯해 주변에서 흔히 볼 수 있습니다. 플루오린화수소에 부식되는 성질을 이용하여 화학적인 처리과정을 거치면 이런 효과가 나타나는데 이러한 부식의 원리는 스테인리스나 알루미늄판, 동판 등에 사용되기도 합니다.

◎ 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 주변을 정리하고 손을 깨끗이 씻습니다.

◎ 실험 전 반드시 확인하기!

용액이 피부나 옷에 묻지 않도록 주의합니다. 스테인리스 판을 담그기 전 비닐 장갑을 착용해 주세요.

1. 도안을 각각 1개씩 떼어내고, 양면테이프를 이용해 거울 케이스를 완성합니다.	2. 스테인리스 판의 흰색 비닐을 벗겨내고 매직으로 그리고 싶은 그림을 그립니다. (주의! 매직이 닿지 않은 부분이 부식되어 탁해지기 때문에, 거울로 활용하기 위해서는 매직으로 칠한 부분이 많아야 합니다.)

3. 죽 용기에 염화제2철용액을 붓고, 스테인리스 판을 넣습니다. (주의! 실험 전 비닐장갑을 착용하세요. 용액은 스테인리스 판이 잠길 정도만 넣습니다.)	4. 5분 정도 지난 후, 스테인리스 판을 꺼내 흐르는 물에 씻습니다. 이 때, 스테인리스 판을 스펀지로 문지르며 씻어냅니다.

5. 종이 타올이나 휴지로 스테인리스 판에 남아 있는 물기를 재빨리 닦습니다

◎ 실험방법

6. 거울 케이스에 거울을 끼워넣고, 리리앙 줄을 연결한 후 자신의 키에 맞게 조절합니다.

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

◎ 실험결과 및 생각해보기

1. 물기를 닦아낸 후 관찰한 스테인리스 판은 어떻게 달라졌나요?

⇒ 유성펜으로 색을 칠하거나 글씨를 쓴 부분을 제외한 나머지 부분은 염화제2철 용액에

의해 부식이 되고, 유성펜으로 색을 칠하거나 글씨를 쓴 부분은 부식되지 않아 처음의

스테인리스 판처럼 선명합니다.

2. 금속을 주재료로 사용하는 제품들은 부식이 되기 쉬워 생활에 불편함을 가져다        줄 수 있습니다. 어떻게 하면 금속의 부식을 방지할 수 있을까요?

⇒ 물, 산소차단- 페인트칠, 기름칠, 도금 등의 방법을 이용해 물과 산소의 접촉을 차단합

니다.

합금- 금속에 다른 원소를 한 가지 이상 첨가하여 금속의 특색을 살리면서 결점을 보완

합니다.

반응성이 큰 금속 부착- 금속보다 반응성이 더 큰 금속을 연결하거나 부착하여 부착시

킨 금속의 산화반응이 먼저 일어나게 합니다.

◎ 원리이해

1. 에칭

산의 부식작용을 이용하는 방법입니다. 화학약품을 사용하여 금속, 세라믹스, 반도체 등

의 표면을 부식시키는 것으로 부식이라고도 합니다. 크게 두 가지로 구분됩니다.

①인쇄판을 만드는 방식의 하나로 동판면에 밀랍 등을 바르고 그 위를 바늘로 그림이나

글자를 새기듯이 그린 다음 질산을 부어 노출된 구리 부분을 부식시킴으로써 요(凹)판을

만드는 방법.

②IC나 트랜지스터 등의 디바이스를 제작하는 과정에서 반도체를 깎아내어 세밀하게 가공

하는 방법. 산성이나 알칼리성의 약품으로 녹이는 화학적 에칭과 고속으로 가속한 입자를

부딪쳐서 깎는 물리적 드라이 에칭 및 양자의 특성을 아울러 갖춘 화학적 드라이 에칭이

있습니다.

2. 스테인리스 판의 에칭 원리

스테인리스는 12~18% Cr(크롬)을 함유한 녹이 잘 슬지 않고 부식에 강한 금속을 말합니

다. 염화제이철 수용액에 의한 철과 크롬의 반응이 스테인리스 표면을 부식시키는데, 화학

식으로 표현하면 다음과 같습니다. 스테인리스 판(Fe82%, Cr18%)을 사용했을 때,

위의 반응은 표면에 위치한 Fe와 Cr 원자와 에칭액 속에 함유된 Fe³⁺ 이온 간의 전자이동

메커니즘에 의해 이루어집니다. 실제로 보다 복잡한 과정을 통해 부식이 진행되며 이를

요약하면 다음과 같습니다.

①Fe³⁺ 이온의 에칭용액 으로부터 금속 표면으로의 확산

②Fe³⁺ 이온의 금속 표면에 흡착

③금속 표면에서 전자이동 반응

④금속 표면으로부터의 Fe²⁺ 이온과 Cr²⁺ 이온의 탈착

⑤탈착된 이온들의 에칭액으로의 확산

3. 생활 속 금속의 부식원리 이용

회사의 간판이나 명판 등을 만들 때 스테인리스 판에 에칭하여 사용하기도 하며 금속 소재

의 명함이나 책갈피를 만들때도 에칭의 원리를 이용합니다.

또한 에칭은 미술에서도 이용되는데, 동판에 산의 화학작용을 방지하는 ‘에칭 그라운드’를

입힌 후 이 판에 금속 바늘로 형태를 새겨 그 선을 따라 아래의 금속이 노출되도록 하고

판의 뒷면과 모서리는 내산성으로 처리된 도료를 덮은 후, 희석된 산에 담급니다. 일반적

으로 질산을 사용하며 부식액 속에 담겨진 판은 바늘로 긁어 그라운드가 벗겨진 부분만 부식

이 됨으로써 판에 그 형태가 새겨지게 되는 것입니다. 부식의 시간, 부식액의 농도, 부식의

정도에 따라 선의 굵기와 깊이가 결정됩니다.

학습목표

염화제2철용액으로 스테인리스판을 부식시켜 나만의 거울을 만들어 보고 금속의 부식에 대해 알아봅니다.

실험날짜          년      월      일

학년   반    이름 :

주변에서 불투명하거나 무늬가 있는 유리를 본 적 있나요?

◎ 미리생각해보기

스테인리스판 1개, 매직블럭 1개, 죽용기, 염화제2철용액, 일회용 장갑 2장, 리리앙줄 1개, 양면테이프, 도안 1장

※직접준비해주세요. (유성펜, 휴지)

◎ 실험준비물

1. 물기를 닦아낸 후 관찰한 스테인리스 판은 어떻게 달라졌나요?

2.금속을 주재료로 사용하는 제품들은 부식이 되면 매우 위험합니다. 어떻게 하면 금속의 부식을 방지할 수 있을까요?

◎ 실험결과 및 생각해보기

◎ 새롭게 알게 된 사실

◎ 느낀점