내손으로 만드는 화이트 크리스마스 – 인공 눈의 화학

 

안녕하세요, 한화토탈 블로그 지기입니다. 크리스마스에 가까워지면서 거리에 울리는 캐럴과 크리스마스트리와 장식에 눈길이 가는 요즘. 비록 코로나19로 예전과 같은 모습은 아니지만, 이름만으로 설레는 크리스마스이브입니다. 

크리스마스에 눈이 오는 것을 화이트 크리스마스라고 하죠! 화이트 크리스마스를 다들 기대하실 텐데요. 만약, 크리스마스에 눈이 오지 않는다면? 집에서 화이트 크리스마스를 즐길 수 있는 방법이 있답니다. 바로 ‘인공 눈’을 만드는 방법이죠. 그럼 인공 눈으로 세상에서 가장 안전한 우리 집에서 크리스마스를 즐기는 방법에 대해 알아볼까요?

 

 

01

폴리아크릴산나트륨으로 만드는 화이트 크리스마스!

 

 

 

흔히 ‘인공 눈’ 하면 스키장 제설기로 흩뿌려지는 눈을 상상하기 쉬운데요. 제설기 없이도 간단하게 인공 눈을 만들 수 있다는 사실 아셨나요? 준비물은 바로 ‘폴리아크릴산나트륨’과 물! 이 두 가지만 있으면 된답니다. 딱딱한 가루 형태의 폴리아크릴나트륨에 물을 부으면 진짜 눈처럼 변하는데요. 폴리아크릴나트륨이 물을 흡수해 몽글몽글 부풀어 오르면서 눈 모양과 흡사해져요! 

이 성분은 백색의 가루로, 냄새와 맛이 없다는 특징을 가지고 있어요. 또한 점성이 크고 물을 잘 흡수해 밖으로 다시 잘 내보내지 않는답니다. 하지만 부풀어 오른  ‘폴리아크릴산나트륨’을 바람이  잘 통하는 곳에서 건조하면 수분이 빠져나가 원래의 가루 형태로 돌아간답니다. 물과 폴리아크릴산나트륨이면 눈을 만들 수 있다니 정말 신기하죠?

 

02

폴리아크릴산나트륨은 어떻게 인공 눈이 될까?

 

 

 

폴리아크릴산나트륨은 고흡수성 수지이기 때문인데요. 고흡수성 수지란  자기 무게보다 수십 배에서 수백 배까지 물을 흡수하며 탄소 원자로 이뤄진 고분자에 물을 좋아하는 이온 분자를 붙여서 만들어집니다. 폴리아크릴산나트륨 분자 내부에는 물과 친한 친수성 작용기인 카르복시기(-COOH)가 무척 많으며, 이온화를 통해 이온과 물의 상호작용으로 물 분자를 흡수합니다.

탄소 사슬이 그물 모양의 구조를 이루고 있기 때문에 흡수된 물 분자들이 그 안에 가두어지고, 마이너스(-) 전하를 띠고 있는 부분들끼리의 반발로 고분자가 더욱 부풀게 되어 더 많은 물 분자들이 흡수되는 원리에요.

 

 

03

자연 눈과 인공 눈, 같다? 다르다?

 

 

이렇게 만들어진 인공 눈, 자연 눈과 같을까요? 다를까요? 정답은, 다르다! 입니다.

하늘에서 내리는 자연 눈은 섭씨 0도 이하의 온도에서 물 분자가 안정된 배열을 이루며 생성되기 때문에 육각형의 모양으로 이루어져 있는데요. 눈의 결정마다 모양과 온도는 모두 다르지만 복잡한 모양을 갖고 있어 빈틈이 많습니다. 눈을 밟았을 때 나는 뽀드득 소리가 이 빈 공간 채워지면서 나는 소리라고 하네요.

하지만 인공 눈은 빠르게 얼기 때문에 결정이 육각형 모양을 갖출 시간이 충분하지 않습니다. 그래서 결정 모양이 육각형이 아닌 단순한 직사각형 구조를 갖게 돼요. 그렇기 때문에 인공 눈은 뭉쳐지지도 않고, 밟았을 때 뽀드득 소리도 들을 수 없습니다. 인공눈으로는 눈싸움을 하거나 눈사람을 만들기가 힘들겠죠. 

이렇듯 스키장에서 사용되는 인공 눈은 사실, 눈이라기보단 ‘얼음가루’라고 보는 것이 더 정확하다고 하네요. 

 

04

폴리아크릴산나트륨은 어디에 사용될까?

 

 

폴리아크릴산나트륨은 인공 눈뿐만 아니라 아이들 장난감에도 사용되는데요. 어릴 적 문방구에서 개구리 알처럼 생긴 장난감을 보신 적이 있으신가요? 구슬 모양의 폴리아크릴산나트륨은 아이들이 만지고 놀기 좋은 말랑말랑한 형태의 장난감이 되어 촉감놀이를 하는데 사용됩니다. 

뿐만 아니라 식물을 키우기 위한 원예용으로도 사용할 수 있습니다. 여러 형태로 가공된 폴리아크릴산나트륨으로 물 대신 수분을 공급해 수경재배가 가능합니다. 물보다 뿌리 썩음이 덜하고 색이 예뻐 미관상으로도 더 좋다는 장점이 있어요. 

또한 물을 스펀지처럼 많이 흡수하면서 다시 뱉지 않는 성질 때문에 기저귀 흡수체로도 사용되고 있답니다.
 

올해 크리스마스에는 눈을 보기 어려울 것이라고 합니다. 코로나19로 인해 ‘집콕’ 크리스마스를 보내야 한다는 점은 아쉽지만, 가족, 친구들과 함께 인공 눈을 만들어 집에서도 나만의 화이트 크리스마스를 즐겨보는 건 어떨까요?

 

 

---

 

종합 케미칼 & 에너지 리더,

한화토탈에 대해 더 알고 싶다면?