컵 속에서 떠오르는 신기한 태양!

“와~ 바다다!” 

“이 녀석들. 차에서 아주 푸욱~자더니 힘이 넘치는구나.” 

8시간의 교통 대란 속에서 막 빠져나온 짠돌 씨는 휴가지에 도착 하자마자 녹초가 됐다. 

“얘들아~ 오늘은 날이 저물었으니 어서 저녁 먹고 숙소로 가서 쉬자.” 

숙소 근처 횟집에 간 짠돌 씨는 싱싱한 회를 입에 넣으며 생각해 뒀던 휴가 계획을 이야기 했다. 

“내일은 아침 일찍 일어나서 일출을 보면서 소원을 빌고, 그 다음 바닷가에서 바나나 보트를 타면서 신나게 놀고, 저녁에는 불꽃놀이를 할거다. 어때?” 

“와, 와~! 완전 신나요오~.” 

다음 날 아침. 

“아빠! 아빠~아! 좀 일어나보세요. 해가 떠오르려 하고 있잖아요!” 

“드르렁~휴~. 드르렁~휴~.” 

“여보! 이러다 늦겠어요. 아이들과 한 약속인데 지켜야죠. 일어나요, 어서!” 

“당신이 애들 데리고 일출 보고와요. 난 좀더 자야겠어. 드르렁~ 드르렁~.” 

“아빠 미워!” 

아이들은 실망한 눈빛으로 숙소 바닥에 앉아 TV를 보고, 초보주부 김 씨도 입이 퉁퉁 부어 아침 식사 준비를 하기 시작했다. 

“달그락! 덜그럭!. 지글지글~ 보글보글~ 탁! 탁! 탁!” 

“아 정말. 시끄러워서 잠을 못자겠네!” 

투덜대며 일어난 짠돌 씨. 그러나 아이들과 김 씨의 매서운 눈초리를 받으며 이내 분위기를 파악했다. 

“아이쿠 어느새 해가 이렇게…." 

“아니 다들 왜 이렇게 기분이 안 좋아 보이지? 자~ 우리 계획대로 일출을 볼까? 소원들은 미리 준비해 왔겠지?” 

짠돌 씨는 태연하게 큰 소리로 내면서 숙소에 비치돼 있는 유리컵과 식용유, 알코올 등을 잽싸게 챙겨 밥상으로 가져왔다. 

[실험 방법] 

1. 준비물 : 투명한 유리컵(음료수 병), 식용유, 빨간색 유성물감(유성매직), 알코올(약국에서 파는 소독용 에탄올), 물 

2. 식용유에 빨간색 유성물감을 섞어 빨간색 기름을 만든다. 

3. 투명한 유리컵에 알코올을 반쯤 붓는다. 

4. 2에서 만든 빨간색 기름 한 숟가락을 3의 알코올이 들어있는 유리컵에 넣는다. 

(빨간색 기름이 알코올 아래로 가라앉으며 넓게 퍼진다. 마치 태양이 떠오르기 전 붉은 기운이 동해의 수평선에 걸려 있는 것과 비슷하다.) 

5. 4에 천천히 물을 부어 알코올과 섞이게 한다. 

(넓게 퍼져있던 빨간색 기름이 동그란 공 모양으로 뭉친다. 물을 빨리 부으면 빨간색 기름이 흩어지기 때문에 젓가락을 이용해 천천히 붓는다.) 

6. 물을 계속 부으면 빨간색 기름이 동해의 일출처럼 떠오르기 시작한다. 빨간색 기름이 떠오르기 시작하면 물 붓는 것을 멈춘다. 

“어, 어라~” 

TV 앞에서 곁눈질만 하던 아이들이 어느새 초롱초롱한 눈빛으로 옆에 와서 지켜보고 있다. 

“우와, 올라온다, 올라와! 아빠! 여기에 뭘 넣은 거에요?“ 

“알코올과 물 그리고 빨간색 잉크를 섞은 기름을 넣었지.” 

“물은 기름하고 안 섞이잖아요? 기름이 물위에 뜨는 거 같은데?” 

“그렇지. 기름이 물보다 가볍기 때문에 물위에 뜨는 거지.” 

“그럼 알코올은요?” 

“알코올은 기름보다 더 가볍단다. 자, 모든 물질은 밀도를 가지고 있어. 밀도란 쉽게 말하면 ‘같은 크기가 얼마나 무거운가’를 나타내는 말이란다. 똑같은 크기의 쇠가 솜보다 무거운 이유지. 물, 기름, 알코올을 비교하면 ‘물 〉기름 〉알코올’ 순서로 밀도가 크지.” 

“그런데 왜 퍼져있던 빨간색 기름이 동그란 해 모양이 된거에요?” 

“아하~ 그건 말이지. 기름에 작용하는 두 가지 힘 때문이야. 하나는 위로 뜨려고 하는 부력, 다른 하나는 아래로 떨어지려고 하는 중력이지. 이 두 힘이 똑 같아지면 어떻게 될까?” 

“올라가는 힘과 내려가는 힘이 똑같으면 아무 힘도 없는 거겠네요.” 

“그렇지. 우리 아들 대단한걸. 이런 상태를 무중력 상태라고 해. 액체는 무중력 상태에서 동그란 공 모양이 되려는 성질이 있어. 가만있자…. 전에 TV에서 우주정거장에 있는 사람들이 양치질하는 거 본 적 있지?” 

“아, 맞다. 그때 물이 동그랗게 동동 떠다녔어요.” 

“액체를 구성하는 분자들끼리는 서로 잡아당기는 힘이 있어서 표면적을 최소한으로 줄이려고 하기 때문에 공 모양이 되는 거란다. 이 실험에서는 물을 조금 넣어 기름에 아무런 힘도 가해지지 않는 무중력 상태를 만들었기 때문에 빨간색 기름이 동그란 해 모양이 됐지. 그 다음 물을 계속 넣어서 기름보다 밀도를 높여 위로 떠오르게 한 거야.” 

“아빠! 내도 한번 만들어서 소원을 빌래요!” 

“나두~. 엄마! 엄마도 얼른 와서 함께 소원 빌어요!” 

실험 덕분에 짠돌 씨는 아침에 늦게 일어난 위기를 넘길 수 있었다. 무사히 휴가를 즐길 수 있었다. (글 : 과학향기 편집부) 

(출처 : KISTI의 과학향기)