2011 + Summer 39

어떤 포장용 완충제를

사용할까?

글∣박현정(서울 숙명여중, misty04@hanmail.net)

실험목표 환경에서 포장 물질의 충격에 대해 알 수 있다.

실험개요

학생수준 중학교 3학년 모둠인원 1~3명

학습개념 용액, 혼합물, 화학 반응, 환경 화학 실험요소묘사 및 정의하기, 분류하기, 변인통제하기

소요시간 45분 (설치 10분, 실험활동 25분, 정리 10분)

관련단원 중학교 > 물질 > 물질의 특성

들어가기 1. 당신이 쓰레기를 버린 후 쓰레기는 어떻게 되는가?

－학생들은 아마도 청소부가 쓰레기를 수거해서 쓰레기 매립지에 가져다 놓으면 쓰레기의 일

부는 분해될 것이라고 대답할 것이다.

2. 모든 쓰레기가 분해되는가?

－아니다. 식물이나 뜰의 쓰레기는 조금 빨리 분해되지만, 플라스틱이나 스타이로폼 같은 쓰레

기는 분해되는데 100년 이상 걸린다.

3. 당신은 우편물(택배)로 물건을 받을 때 물건이 깨지는 것을 방지하기위해 포장용 완충제(foam

peanuts)로 채운 것을 본 적이 있는가?

－네 혹은 아니요

－이 포장용 완충제는 두 가지 종류가 있다. 하나는 플라스틱으로 만들어진 스타이로폼이고, 다른

하나는 옥수수 녹말로 만들어진 것이다. 우리는 이 두 가지 포장용 완충제(packing peanuts)

가 환경에 어떻게 다르게 영향을 미치는 지를 관찰할 것이다.

함께 만드는 화학수업 어떤 포장용 완충제를 사용할까?

40 CHEMICAL EDUCATION

기본실험 :

어떤 포장용

완충제를

사용할까?

1. 준비물

준비물 재료 확인

스타이로폼 포장용 완충제 2개, 자연 분해 스타이로폼 포장용

완충제(바이오폼) 2개, 전자레인지용 팝콘 2조각 - 모둠별

큰 스푼(테이블 스푼) 1개, 작은 스푼(티스푼) 1개, 나무 막대 3개, pop-top squeeze 2병, 플라스틱 컵 3개 - 모둠별

아이오딘 팅크 2스푼, 물 1컵

2. 교사 참고사항

① 팝콘 대신에 흰 빵이나 담백한 크래커를 사용할 수 있다. 팝콘, 흰 빵, 담백한 크래커에서 색깔

변화가 가장 선명하게 관찰되고 구조적으로 자연분해 포장용 완충제(biodegradable foam

peanut)와 가장 유사하다.

② 교실 중앙에 스타이로폼 포장용 완충제, 자연 분해 포장용 완충제, 팝콘을 준비해놓고 실험 장

치를 설명해주도록 한다. 학생들이 그들이 실험할 물질을 수집할 수 있다.

③ 모든 물질들을 폐기물통에 버린다. 가능하다면, 스타이로폼 포장용 완충제를 닦아내고 다른 반

을 위해 재사용한다.

④ 아이오딘은 독성이 있고 피부에 남으므로 실험복을 착용한다.

3. 실험 과정

① 사전 준비

ⓐ 팝콘 : 팝콘을 튀겨서 식힌다.

ⓑ 물

－물로 pop-top squeeze bottle들을 채운다.

－이 병들을 “물”이라고 라벨을 붙인다.

ⓒ 아이오딘 용액

－물 2컵에 아이오딘 팅크 1티스푼을 넣는다.

－아이오딘 용액 약1/4컵으로 pop-top squeeze bottle들을 채운다.

－“아이오딘 용액”이라고 병들에 라벨을 붙인다.

② 실험 과정

ⓐ 3개의 컵에 “스타이로폼” “자연 분해 스타이로폼(바이오폼)” “팝콘”이라고 라벨을 붙인다.

ⓑ 각 컵에 라벨을 붙인 물질을 1-2개 조각 넣는다.

ⓒ 각 컵에 3스푼씩 물을 넣고, 나무 막대로 젖는다.

ⓓ 각 컵에 아이오딘 용액을 1스푼씩 넣는다.

ⓔ 실험 후 깨끗이 정리한다.

2011 + Summer 41

③ 시범 실험 : 스타이로폼 녹이기

※ 아세톤은 가연성과 독성이 있으므로 불에서 떨어져서 실험하고, 환기를 시키면서 실험하도록

한다.

ⓐ 얕은 깊이의 투명한 유리 접시, 컵이나 병에 약간의 아세톤을 붓는다.

ⓑ 건조시킨 스타이로폼 포장용 완충제를 아세톤 속에 넣는다(물은 반응을 방해한다).

ⓒ 좀 더 극적인 시범 실험을 위해 아세톤 속으로 작은 스타이로폼 컵을 넣는다.

ⓓ 재사용을 위해 사용한 아세톤은 모아서 정화한다.

ⓔ 사용한 용액은 폐수 통에 버린다.

4. 생각해 보기

① 팝콘에 물을 부었을 때 어떤 일이 일어나는가?

－팝콘은 물에 녹는다.

② 자연분해 스타이로폼에는 어떤 일이 일어나는가?

－자연분해 스타이로폼은 물에 녹는다.

③ 스타이로폼에는 어떤 일이 일어나는가?

－스타이로폼은 물에 녹지 않는다.

④ 물과 반응하는 이론적 원리는 무엇인가?

－팝콘은 물에 녹아 걸쭉해진다.

⑤ 자연분해 스타이로폼이 팝콘에 더 유사한가, 스타이로폼에 더 유사한가? 왜 그렇게 생각하는가?

－팝콘과 자연분해 스타이로폼이 유사하다.

⑥ 팝콘에 아이오딘 용액을 부었을 때 어떤 일이 일어나는가?

－아이오딘 용액은 팝콘과 반응하여 색깔이 청남색(dark bluish purple)으로 변한다.

⑦ 자연분해 스타이로폼에는 어떤 일이 일어나는가?

－아이오딘 용액은 자연분해 스타이로폼과 반응하여 색깔이 청남색(dark bluish purple)으로

변한다. 팝콘과 자연분해 스타이로폼은 아이오딘 용액에서 같은 반응을 하기 때문에 팝콘과

자연분해 스타이로폼이 같은 성분으로 이루어졌음을 알 수 있다. 이것으로 자연분해 포장용

완충제가 팝콘과 유사한 녹말로 만들어졌음을 알 수 있다.

⑧ 스타이로폼에는 어떤 일이 일어나는가?

－스타이로폼에서 아이오딘 용액은 노란색(노란 호박색 : yellowishamber)으로 남아있다.

⑨ 녹말에 대해 들어보거나 알고 있는 것이 있는가?

－녹말은 식물이 에너지를 사용하기 위해 저장해두는 분자이다. 우리 주변에 녹말을 포함하는

음식물에는 파스타, 감자, 옥수수, 밥, 밀 등이 있다.

함께 만드는 화학수업 어떤 포장용 완충제를 사용할까?

42 CHEMICAL EDUCATION

⑩ 스타이로폼 포장용 완충제와 녹말 포장용 완충제 중 어떤 것을 사용하는 것이 더 좋을까? 그 이

유는 무엇인가?

－녹말 포장용 완충제가 더 좋다. 스타이로폼은 자연분해 되지 않을 것이다. 스타이로폼은 수

십 년간 환경에 남아있다. 독성이 강한 화학물질들만 남아있을 것이다. 자연분해 포장용 완

충제는 녹말로 만들어졌고, 물에 잘 녹으며 환경에 나쁜 영향이 없다.

⑪ 자연분해 스타이로폼이 스타이로폼을 대신할 수 있는가?

－모든 경우에서 자연분해 스타이로폼이 스타이로폼을 대신할 수는 없다. 예를 들면, 커피 컵

의 경우에는 자연분해 스타이로폼을 사용할 수 없다.

실험실 안전 ① 모든 물질들을 폐기물통에 버린다. 가능하다면, 스타이로폼 포장용 완충제를 닦아내고 다른 반

을 위해 재사용한다.

② 아이오딘은 독성이 있고 피부에 남으므로 실험복과 보안경을 착용한다.

③ 환기를 시키면서 실험하도록 한다.

더 알아보기 [기본자료]

1. 포장과 환경

우리가 물건을 살 때, 우리는 보통 포장을 원하지 않는다. 포장이 무엇으로 만들어져있는 지에 따

라 그것은 재활용될 수도 있고 다른 목적으로 사용할 수도 있다. 만약 포장이 재활용될 수 없다면

쓰레기가 되는 것이다. 쓰레기로 버려질 때 쓰레기 매립지나 보관창고로 보내진다. 만약 쓰레기가

자연 분해된다면 결국 흙으로 될 것이다. 결론적으로 자연 분해되지 않는 쓰레기는 쓰레기 매립지

에 축적되고 환경을 오염시킬 수 있다.

2. 스타이로폼과 바이오폼

스타이로폼과 자연 분해 스타이로폼은 모두 공기 방울이 포함된 용액으로 만들어진다. 이 공기 방

울이 폼을 가볍게 만들고, 절연과 완충 작용을 위해서 유용하다. 이런 이유 때문에 스타이로폼과

자연 분해 스타이로폼이 상품이 깨지는 것을 방지하기 위해 사용된다.

자연 분해 스타이로폼을 물에 넣으면 녹아서 없어진다. 자연 분해 스타이로폼은 환경을 오염시키게

축적되지 않는다. 반대로, 스타이로폼은 물에 녹지 않고 수백년 이상 쓰레기 매립지에 남아있을 수

있다.

스타이로폼은 여러 가지 물질에 의해 녹을 수 있다. 그러나 이 물질들은 아세톤이나 물감 희석제

(페인트 시너: paint thinner)와 같은 대부분 독성이 있고 가연성이 있는 화학 물질이다. 이 화학 물

질들은 스타이로폼을 수축시키고 스타이로폼에 들어있던 공기를 배출시킨다. 이 화학 물질에 의

해 스타이로폼의 부피가 줄어들더라고 수축된 스타이로폼은 여전히 남아있다. 또한, 스타이로폼

을 녹이는 데 사용하는 화학 물질들은 환경에는 유해하다.

2011 + Summer 43

CH

2C

H

폴리스타이렌

3. 아이오딘

아이오딘 용액은 녹말을 확인하기 위해 사용한다. 아이오딘 용액은 일반적으로 노란색(노란 호박

색 : yellowish-amber)을 띤다. 아이오딘 용액을 녹말에 떨어뜨리면 녹말의 색깔이 청남색(dark

purple)으로 변한다.

[심화자료]

1. 스타이로폼과 바이오폼 폴리머

스타이로폼과 자연 분해 스타이로폼 모두 중합체(폴리머)로 알려진 고분자로 만들어졌다. 중합체

는 작은 단위가 반복되는 구조(분자가 중합하여 생기는 화합물)이다.

스타이로폼 분자는 스타이렌 단위체로 만들어진다. 그리고 스타이렌 분자의

긴 사슬 모양 중합체가 폴리스타이렌 플라스틱으로 알려져 있다. 이 플라스틱

의 재활용 기호는 수자 6을 둘러싸고 있는 화살표이다.

자연 분해 스타이로폼 분자는 포도당 단위체로 만들어진다. 그리고 긴 사슬

모양 중합체가 녹말이다. 식물은 녹말 형태로 에너지를 저장한다. 녹말은 감

자, 파스타, 빵, 곡물, 씨리얼, 그리고 다른 음식들의 주성분이다.

2. 녹말-아이오딘 반응

아이오딘 용액은 이원자분자인 아이오딘(I2)성분을 포함한다. 녹말 사슬은 DNA와 유사하지만 간

격이 조금 더 넓은 형태의 이중나선구조이다. 이 나선의 중심은 중심 분자를 선택적으로 흡수하고

아이오딘(I2)를 포함한다. 아이오딘 용액을 녹말과 섞으면 아이오딘은 이 나선 구조의 중심에 들어

가고 녹말의 색이 청남색(dark blue)으로 변한다.

참고문헌 • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • •1. OMSI (2007). No Hassle Messy SCIENCE WITH A WOW : Chemistry in the K-8 classroom