August 19,2019

제주 화산암반수는 어떻게 만들어지나

제주과학축전을 통해 본 제주와 과학

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자연의 아름다움을 가득 담고 있는 제주도 곳곳에는 과학이 숨어있다.제주도의 환경과 생물, 문화, 생활 속에서 찾을 수 있는 기술 속에 숨은 과학이야기를 통해 기존에 알던 제주도를 새롭게 볼 수 있다.

15일부터 17일까지 제주 애향운동장에서 열린 제주과학축전에서는 제주의 환경과 생물, 문화, 제주선인들의 생활 속에서 찾을 수 있는 지혜 및 기술에서 과학학습 요소를 발굴해 주제관을 운영했다.

고등학생들이 운영하는 주제관 부스 곳곳에는 제주도만의 특색 있는 것들을 과학과 연결해 과학적 호기심을 자극하고 생활속에 접목시키며 관람객들에게 제주도 속에 숨은 과학을 이해할 수 있는 기회를 제공했다.

6월15일~17일까지 제주애향운동장에서 열린 제19회 제주과학축전 전경. ⓒ 김지혜/ScienceTimes

6월15일~17일까지 제주애향운동장에서 열린 제19회 제주과학축전 전경. ⓒ 김지혜/ScienceTimes

제주 돌담과 베르누이 원리

제주도에 숨은 과학이야기 중 첫 번째는 제주도에서 흔하게 볼 수 있는 돌담에 관한 과학 원리다.

제주도에서 흔히 찾아볼 수 있는 돌담은 제주의 강한 바람을 맞아도 무너지지 않는다. 바람이 많다고 해서 삼다도라 불리는 제주도는 그 명성에 걸맞게 바람이 강하게 부는 섬으로 유명하다.

이러한 환경 속에서도 제주의 돌담이 무너지지 않는 이유는 바로 돌 사이사이에 존재하는 구멍 때문이다. 이러한 돌담에는 베르누이 원리가 숨어있다.

베르누이 원리란 정상 상태에 있는 완전유체의 운동에 대한 에너지보존의 법칙을 나타낸 것으로 유체 내에 취한 단위 질량의 입자가 가지는 전체 에너지는 유선을 따라 보존된다는 원리이다.

이러한 베르누이 원리가 어떻게 제주 돌담에 적용될까.

제주중앙여고 학생들은 제주 돌담이 강한 바람을 견딜 수 있는 원리에 대해 베르누이가 적용된다고 설명한다. 베르누이 정리에 따르면 속도가 빨라지면 압력이 작아지게 되는데, 돌 틈새 안의 압력이 주변보다 상대적으로 작아지면 압력이 큰 곳에서 작은 곳으로 힘이 발생한다는 원리가 적용된다.

바람이 불수록 돌담은 안으로 꽉 조이는 힘이 발생하고, 이로 인해 돌담이 무너지지 않고 단단하게 존재한다는 것이다.

제주 화산암반수의 원리를 주제로 운영되는 부스는 현무암과 제주 지질에 대한 설명을 통해 관람객들의 호응을 얻었다. ⓒ 김지혜/ScienceTimes

제주 화산암반수의 원리를 주제로 운영되는 부스는 현무암과 제주 지질에 대한 설명을 통해 관람객들의 호응을 얻었다. ⓒ 김지혜/ScienceTimes

제주 화산암반수의 원리

또 다른 제주도의 과학이야기는 우리에게 익숙한 제주의 화산암반수이다. 제주도의 화산암반수는 어떻게 만들어질까?

제주도는 수많은 화산폭발과 용암분출에 의해 지질이 만들어졌다. 제주의 물은 제주 전체 면적의 98%에 이르는 넓은 지역이 화산암류로 되어있어 만들어진다.

화산암반이라는 지질적 특성은 곶자왈과 용천수, 건천이라는 독특한 환경을 만들어 냈고, 이러한 환경은 다양한 생명 주체들이 생명을 유지할 수 있는 물을 저장하는 역할을 하고 있다.

곶자왈은 비가 오면 스펀지처럼 땅 속으로 물을 빨아들이고 불순물을 제거하는 필터 역할을 해 깨끗한 양질의 지하수를 저장할 수 있도록 한다.

제주의 지질 특성인 화산 암반이 이물질 없이 물을 정화하는 역할을 하며, 겹겹이 쌓인 현무암이 빗물을 깨끗이 여과해 깨끗한 화산암반수를 만들어 내는 것이다.

제주 대정고 과학동아리 학생들은 현무암의 특성을 이해하고 제주의 화산암반수의 원리를 이해할 수 있도록 관람객들이 직접 현무암을 만들고, 간이정수기를 만들어 화산암반수의 원리를 이해할 수 있도록 도왔다.

대정고 학생들은 “현무암이 모여 형성된 ‘제주의 폐’ 곶자왈의 원리를 이용한 간이 정수기를 만들어봄으로써 제주, 현무암 그리고 곶자왈의 가치를 몸소 느껴 보존의식을 함양하고 예방법을 모색할 수 있다”고 말했다.

가족이 함께 운영하고 있는 감귤로 전기를 만드는 방법을 체험할 수 있는 부스 ⓒ김지혜/ ScienceTimes

가족이 함께 운영하고 있는 감귤로 전기를 만드는 방법을 체험할 수 있는 부스 ⓒ김지혜/ ScienceTimes

이 뿐 아니라 제주도의 유명한 먹거리인 감귤로 전기를 만들 수도 있다.

이번 축전에 참여한 감귤소년팀은 아연판과 감귤을 이용해 전기를 만들었다. 아연판은 감귤 속의 산성성분과 만나게 되면 산화반응을 하게 되는데, 이 과정에서 가지고 있던 전자를 잃게 된다. 이때 잃어버린 전자들이 구리판으로 이동하면서 전류가 흐른다.

구리판과 아연판을 꽂은 감귤 속에는 시트르산이나 타르타르산 등의 성분이 들어있는데, 이 성분들이 각각의 구리판과 아연판 사이에서 전자를 운반해주는 역할을 해 이러한 원리로 감귤전지를 만들 수 있었다.

이 같은 제주의 과학이야기를 담은 제주과학축전은 과학체험행사 뿐 아니라 제주 환경과 문화 등에서 과학학습 요소를 찾아 과학에 대한 이해를 높여 더욱 풍성한 과학축전으로 마무리됐다.

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