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

미세먼지 마스크 제품에  KF99 , KF94, KF80 등의 표현을 본적 있나요? 이때 KF는 무엇을 의미할까요?

먼저 호흡기를 보호하기 위해서는 ‘보건용 마스크’를 착용하는 것이 좋습니다. 보건용 마스크를 구입할 때에는 제품 포장에 ‘의약외품’ 문자와 KF 표시를 반드시 확인하여야 합니다.

KF는 ‘Korea fiter’ 의 약자로 KF 옆의 숫자로 입자 차단의 성능을 알 수 있습니다. 숫자가 높을수록 미세먼지를 차단하는 성능이 뛰어납니다. 하지만 숫자가 높은 만큼 공기 순환이 제대로 되지 않아 본인의 호흡 상태나 호흡량을 고려하여 구매하는 것이 좋습니다.

◎ 미리생각해보기

◎ 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

1. 7개의 전용필터 = 5인 각 1개 사용 + 공통사용 2개 (필터 4칸 육각형 재단 사용)

2. 붙임면 날개의 [빗면 ///] 그림이 있는 것만 양면테이프를 붙여주세요. 그 외의 날개는 도안의 뒷면에 양면테이프를 붙여 보다 쉬운 조작을 할 수 있도록 구성하였습니다.

3. 제올라이트를 물에 한번 씻어내 말려 사용하시면 더욱 효과적인 미세먼지 마스크를 만들 수 있습니다.

1. [제올라이트 필터] 도안①을 떼어내 그림과 같이 날개 뒷면에 양면테이프를 붙입니다. 그 후, 밑면 한쪽만 붙여 그릇형태를 만듭니다.	2 1인 기준 2.5oz 종이컵 1/2 용량 (20~25g)의 제올라이트를 다시백에 넣습니다.

◎ 실험방법

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

3. 1번에서 만든 그릇형태에 2번의 제올라이트 다시백을 넣은 후, 그림과 같이 육각기둥을 완성합니다.	4. [필터 본체] 도안②를 떼어내 앞면(4개의 타공)의 날개 뒷면에 양면테이프를 붙입니다. 그림과 같이 그릇형태를 만듭니다.

5. 제공된 전용필터 1개에 다음 절차에 따라 접어준 후 양면테이프를 붙입니다. (주의! 남은 사용하는 필터 2개는 추후 별도 사용됩니다.)	6. 실험과정 4번의 그릇형태에 실험과정 5번의 필터를 넣은 후 자리를 잡아 붙여줍니다. (주의! 최대한 아래에 위치, 가득 차도록 자리를 잡아주는 것이 좋습니다.)

7. 3번의 제올라이트 필터를 넣어줍니다.	8. 남아 있는 2개의 필터를 펼쳐 4칸을 잘라 준비합니다. 이를 육각형으로 잘라 제올라이트 필터 위에 올려 [필터 본체]를 완성합니다. (주의! 이때 날개의 앞면(빗금표시)에 양면테이프를 붙여줍니다.)

9. [마스크] 도안③을 떼어내 양면테이프를 붙여 그림과 같이 만듭니다.	10. 타공에 맞추어 필터 본체와 마스크를 붙여줍니다. (주의! 필터의 각도에 유의하여 붙여야 보관이 편리합니다. [그림참조])

11. 면고무줄을 본체와 ⑥번 도안에 그림의 순서에 맞추어 통과시켜 밴드를 연결합니다. (주의! 별도의 매듭이 필요 없는 방법입니다. 조작난이도가 어렵다면, 단순 매듭으로 연결할 수 있습니다.)	12. 도안 ④,⑤을 떼어내 본체 칼선에 끼워 마스크를 완성합니다.

[활용방법]

- 마스크를 사용하지 않을 시 창문 근처나 책상 등에 놓아두고 공기청정기로 사용할 수 있습니다.

- 제올라이트의 1회 수명은 약 2주입니다. 추후 제올라이트는 물에 씻어 재사용 가능합니다.

(4년까지 반영구적 사용 가능)

- 종이컵이나 페트리디시에 평평하게 펼쳐 사용하면 좋습니다.

◎ 실험결과 및 생각해보기

1. 마스크 사용 전과 후의 필터 변화를 관찰해보고, 차이점에 대해 이야기해봅시다.

⇒ 색 변화, 필터에 묻은 먼지 등을 확인 할 수 있습니다.

2. 마스크에서 사용한 제올라이트를 물에 씻어 종이컵에 보관하여 평소 냄새제거와 공기정화가 필요했던 곳에 배치하여 봅시다.

⇒ 제올라이트의 1회 수명은 약 2주입니다. 추후 제올라이트는 물에 씻어 재사용 가능합니다.  (4년까지 반영구적 사용 가능)

◎ 원리이해

1. 제올라이트

1) 제올라이트(zeolite)란?

제올라이트는 1756년 광물학자 크롱스테드가 붙인 이름입니다. 당시 그는 채취한 돌을 태우거나 얼려보는 등 다양한 실험을 했는데요. 광물에 열을 가했을 때 수증기가 발생하는 현상을 발견하고 '끓는 돌'을 뜻하는 '제올라이트'라는 이름을 붙였습니다. 현재 제올라이트는 알칼리 및 알칼리토금속의 규산알미늄 수화물을 총칭하는 광물입니다. 일반적으로는 무색투명하거나 백색 반투명한 색깔을 띠지만 불순물이 들어가 다양한 색깔을 내기도 하여 장신구 재료로도 쓰입니다.

2) 제올라이트가 산출되는 곳

제올라이트는 규산염광물로서 낮은 온도 및 압력의 자연조건 하에서 산출됩니다. 그렇기 때문에 지질시대 중 제3기의 지층에 국한되어 산출되며 그 이전의 지층에선 발견하기 어렵습니다. 보통 제올라이트는 화산 쇄설성 퇘적암 내에서 변질 광물로 산출되는 경우가 대부분인데요. 이외에도 염도가 높은 호수나 심해에서 화학적 퇴적작용을 받아 생성되기도 하고 염기성 화산암의 분출과정에서 생성되기도 합니다.

3) 제올라이트가 가지고 있는 특별한 구조

제올라이트는 특별한 구조로 되어 있습니다. 앞서 돌에 열을 가했을 때 수증기가 발생해서 '제올라이트'라는 이름이 붙었다고 말씀드렸죠? 그 이유는 이 광물이 나노채널, 또는 나노세공으로 불리는 무수히 많은 구멍을 가지고 있으며 그 안이 물로 채워져 있기 때문입니다. 전자현미경으로 살펴보면 1제곱마이크로미터 면적에 1mm 크기의 구멍 100만 개를 관측할 수 있을 정도로 많은 구멍을 가지고 있는데요. 제올라이트는 이 미세 구멍 덕분에 다른 미립물질을 흡착하는 능력을 갖추고 있고 여과기 역할도 할 수 있습니다.

4) 일상생활과 산업계에서 많이 사용되는 제올라이트

제올라이트는 과거부터 실생활에 유용하게 사용되어 왔습니다. 천연 제올라이트가 다량 산출되는 이탈리아에서는 벽돌로 활용해 집을 지었는데요. 여름에는 제올라이트의 미세 구멍이 습기를 빨아들여 공간을 쾌적하게 유지할 수 있었고, 겨울에는 공기를 채워서 실내 온도를 따뜻하게 유지할 수 있었습니다. 1950년대에 들어서는 인공적으로 합성하는 방법이 개발되었는데요. 이때부터 본격적으로 다양한 분야에서 활용하기 시작하였습니다. 가장 먼저 정유회사에서 원유로부터 가솔린과 디젤을 생산하는 촉매로 사용하기 시작하였고, 지금은 병원에서 미세한 바이러스를 검출할 때 사용할 정도로 폭넓게 활용하고 있습니다. 산업계뿐만 아니라 일상생활에서 탈취제, 탈수제, 합성세제의 첨가제 등으로도 사용할 정도로 이제는 꼭 필요한 광물 중 하나로 자리매김하였답니다.

5) 우주 정거장 단골손님 제올라이트

활용할 수 있는 곳이 많다 보니 인공적으로 제올라이트를 합성하는 실험은 꾸준히 진행됐습니다. 하지만 중력 때문에 먼저 생긴 입자가 가라앉아서 고르지 않은 구조를 가진다는 한계에 부딪혔죠. 만약 무중력 상태라면 어떨까요? 2008년 대한민국 최초의 우주인 이소연 박사가 소유즈 우주선을 타고 지구를 떠날 때 제올라이트 실험을 위한 준비물들도 함께 가져갔습니다. 이소연 박사는 열흘간 우주 정거장에 머물면서 실험을 한 끝에 비교적 완전한 구조의 제올라이트를 얻는 데 성공하였죠.

이 성공을 시작으로 마치 체로 치듯이 공기를 통과시켜 이산화탄소만 거를 수 있는 ‘분자체’가 만들어지기도 하였고, 제올라이트 기술을 도입하여 공기 중의 유해물질을 흡착하고 분해하는 벽지가 만들어지기도 하였습니다. 이렇게 활용도가 높은 광물인 만큼 제올라이트는 여전히 우주정거장에서 활발한 연구가 이루어지는 광물 중 하나입니다.

2. 미세먼지 마스크

1) 마스크의 구조

2) 마스크 선택하는 방법

① KF등급, 의약외품 표시 확인하기

: 식품의약품안전처(식약처)에서 차단 효과가 입증된 보건용 마스크에만 ‘KF등급’과 ‘의약외품’ 표기가 가능합니다.

② 얼굴에 맞는 크기 선택하기

: 마스크의 포인트는 밀착감! 얼굴 크기에 맞는 마스크를 착용하여야 높은 밀착도를 얻을 수 있습니다.

③ 마스크는 반드시 일회용으로 사용하기.

: 재사용 NO! 세탁할 경우 정전기 필터가 손상되어 기능이 떨어집니다.

④ 최소한의 터치

: 마스크 겉면을 자주 만지거나 모양을 변혈할 경우 내부 특수필터에 손상 위험이 있습니다.

⑤ 제조 일자 확인하기

: 마스크의 사용기간은 제조일로부터 36개월입니다. 제조된지 너무 오래된 마스크는 효과가 떨어질 수 있습니다.

◎ 미리생각해보기

학습목표

제올라이트와 마스크에 대해 알아보고,

미세먼지마스크를 만들어봅니다.

실험날짜          년      월      일

학년   반    이름 :

미세먼지 마스크 제품에  KF99 , KF94, KF80 등의 표현을 본적 있나요? 이때 KF는 무엇을 의미할까요?

도안-A3 (1장) , 전용필터(1개, 단체) , 종이컵-2.5oz (1개),

면고무줄-1m (1개), 다시백 (1개), 제올라이트(단체), 양면테이프 (단체)

※ 직접 준비하세요! 가위

◎ 실험준비물

1. 마스크 사용 전과 후의 필터 변화를 관찰해보고, 차이점에 대해 이야기해봅시다.

2. 마스크에서 사용한 제올라이트를 물에 씻어 종이컵에 보관하여 평소 냄새제거와 공기정화가 필요했던 곳에 배치하여 봅시다.

◎ 실험결과 및 생각해보기

◎ 새롭게 알게된 사실

◎ 느낀점