■ 교사용 실험 자료실 ■

실험 제목	구슬 방향제			실험 원리	고흡수성 수지의 특성
실험 시간	30분 결과 1~2시간	실험 분야	화학	실험 방법	개별 실험
세트구성물	구슬고 흡수성 수지(투명, 칼라), 투명용기, 향 오일, 나무스틱, 에탄올, 스포이트
교사준비물	증류수(또는 정수기물)			학생준비물
실험 결과	직접 만든 구슬 방향제를 1개씩 가져갑니다.
실험팁	TIP 1. 구슬 고흡수성 수지가 최대로 흡수하는 시간은 약 1시간 30분 ~ 2시간 정도 걸립니다. TIP 2. 절대 입에 넣거나 코에 넣는 일이 없도록 주의지도 해주십시오. [고흡수성 수지 성분명 : 폴리아크릴레이트] TIP 3. 배수구(하수구)에 버리지 않고, 쓰레기 봉지에 버리도록 지도하세요. TIP 4. 고흡수성 수지만 물에 불려 식물을 기르는 흙 대용으로 사용가능합니다. TIP 5. 시간이 지나 구슬이 작아지면 물을 더 넣고, 향을 첨가하면 반영구적으로 사용가능합니다.

물을 흡수하는 성질을 가진 물질에는 어떤 것이 있을까요?  각 물질은 물을 흡수하면 어떻게 되나요?

물을 흡수하는 성질은 섬유(천), 종이, 솜 등의 천연재료들과 펠트지 등 공간이 있는 물질들이 물을 흡수합니다.

종이나 박스 등은 물을 흡수하면 무거워지고 축 늘어지며 잘 찢어지고, 면섬유는 물을 흡수하면 더 질겨지지요. 기저귀나 생리대는 부피가 늘어납니다.

1. 관찰 결과 구슬 고흡수성수지는 어떤 특성이 있습니까?

물을 잘 흡수하는 성질이 있습니다. 자기 무게의 약 100배 정도를 흡수하는 물질입니다.

2. 각 시간대 별로 고흡수성수지의 크기를 측정하여 기록해 봅시다.

고흡수성수지는 표면이 울퉁불퉁 해지면서 부피가 늘어나기 시작하여 점점 매끈하고 큰 구슬모양이 됩니다.

각자 자신의 구슬 크기를 잘 재어 기록합니다.

3. 최대로 늘어난 구슬은 그 지름이 몇 mm입니까? 처음보다 부피가 몇 배 늘어났나요?

(최초 구슬의 평균 크기 약 2mm. 단, 구슬이 완전한 구라고 가정합니다.)

비커 등에 넣어 눈금을 확인하면 늘어나는 부피를 저학년들이 쉽게 이해할 수 있습니다.

구의 부피=(4/3)πr³  이므로 처음 구슬의 부피 (4/3)πr³ : 나중 구슬의 부피 (4/3)πR³  이라하면,

=     r³ :  R³     가 됩니다.

고흡수성수지 [高吸水性樹脂, super absorbent polymer]

자기 무게보다 수십 배에서 수백 배까지 물을 흡수하는 수지이다. 재료 자체가 물을 빨아들이므로 탈지면이나 무명천 같은 것 보다 흡수량이 많으며 웬만한 압력에는 물을 방출하지 않는다. 유아용·성인용·동물용 기저귀로 가장 많이 쓰인다.

개발업체마다 SAM(Super Absorbency Material), AGM(Absorbent Gel Material) 등 각기 다른 이름으로 부르고 있는 이 신소재는 약 20년 전부터 생리용 패드로 실용화되어 왔던 것이다.

예로부터 기저귀나 패드 등 물을 흡수시키기 위한 재료로는 탈지면이나 무명천이 이용되어 왔다. 이것들은 섬유 사이의 모세관현상에 의해서 물을 흡수한다. 그러므로 흡수량도 적고 또, 압력을 가하면 간단히 물을 배출해 버린다. 이에 비해서 고흡수성수지는 재료 자체가 물을 빨아들이는 것이므로 흡수량이 탈지면이나 무명천 같은 것보다 훨씬 많을 뿐 아니라, 웬만큼 압력을 가해도 물을 방출하지 않는다.

이 수지는 고분자전해질에 교량(橋梁)이나 불용부(不溶部)를 도입한 고분자이다. 전분(감자녹말)이나 셀룰로오스에 아크릴로니트릴을 그래프트혼성중합(混成重合)시킨 것, 아크릴산과 비닐알코올의 블록혼성중합체 등이 분말 형태로나 섬유 모양으로 사용된다.

현재는 유아용·성인용·동물용 기저귀로 가장 많이 쓰인다. 초기에 나온 종이기저귀는 그 흡수층이 분쇄 펄프만으로 이루어져 있어 그 두께가 상당히 두터웠고, 이 때문에 사용하기에 약간 불편한 점이 있었다. 그러나 고흡수성수지를 이용하면서 종이기저귀 두께가 3분의 1 이상 줄어들었다. 이밖에 식품유통분야에서 식품의 신선도를 유지하기 위한 포장재료, 농업·원예용의 토양 보수제(保水劑), 육묘용(育苗用) 시트 등으로도 사용된다.