드라이아이스를 이용한 몇 가지 실험

드라이아이스를 우연히 구하게 되어서 몇 가지 실험을 해 보았다. 

드라이아이스는 주변에서 이용되는 곳이 많지만 구하기는 어려울 수 있다. 하지만 필자의 동네에는 드라이아이스 대리점과 드라이아이스를 제조하는 공장이 가까이 위치해 있어서 비교적 구하기가 쉬운 편이다. 

드라이아이스는 아무리 완벽하게 단열을 해도 이산화탄소가 조금씩 승화하므로 크기가 점점 줄어든다. 보통 벽돌만한 덩어리가 하루 정도 지속된다고 보면 될 것 같다. 밀폐된 곳에 넣어두면 폭발할 수 있으므로 주의해야 한다. 

그 밖의 주의사항들은 이미 알고 있을것이라 생각된다. 

드라이아이스를 이용한 실험은 대부분 비누방울 실험이나 페트병 폭발 실험이 많아서 안개상자 등의 특이한 실험 몇 가지를 시도해 보았다. 하지만 안개상자 실험은 방사선원이 없어서 실패(빗물 배수구 근처의 흙을 떠옴)하였다. 안개상자 실험의 실패는 동네가 안전하다는 뜻이므로 실패한 것이 오히려 잘 된 것이다. 이 실험은 나중에 방사선원을 구하게 되면 시도해 보기로 했다.

성공한 실험 3가지를 소개하자면..

http://youtu.be/Lht1sXcsflU

이 실험은 드라이아이스에 동전 등의 금속물질을 올려보는 실험이다. 드라이아이스의 온도는 매우 낮으므로 실온 상태의 동전을 갖다대면 동전이 접하는 부분의 드라이아이스가 급격하게 승화를 해서 동전이 떨리는 현상을 볼 수 있다. 드라이아이스의 홈에 동전을 끼우면 갑작스럽게 승화하는 이산화탄소에 의해서 마치 동전이 추위에 떠는 듯한 현상을 목격할 수 있다. 

하지만 동전의 열이 빼앗기면 더 이상 진동하지 않는다. 이 때 손에 물을 묻힌 다음 차가워진 동전에 가져다 대면 물이 얼면서 동전이 손에 달라붙는다. 동전을 강제로 떼어내면 피부까지 같이 뜯겨나가는 경우도 있으므로 물이 담긴 그릇을 미리 준비한 후, 그릇에 손을 담궈서 동전을 떼어내야 한다. 이외에도 한여름에는 손가락의 땀 때문에 동전이 엉겨붙는 일도 있으므로 안전을 위해서 물그릇을 가까이 두는 것이 좋다. 

두 번째 실험은 자석과 코일을 이용한 전류 발생실험이다. 

http://youtu.be/L4JQByGrzH8

자석도 금속이므로 드라이아이스에 가져다 대면, 떨리는 것을 볼 수 있다. 여기에 변압기 등의 가전제품에서 떼어낸 코일을 가까이 하면 떨리는 자석에 의해서 자기장도 떨리므로 코일에 유도전류가 발생한다. 이 유도전류를 이용해서 LED 등을 켤 수 있다. 하지만 이 실험은 자석이 매우 강해야 하고, 코일의 감긴 횟수도 많아야 해서 쉽게 관찰하기는 힘들 것 같다. 

세 번째 실험은 펠티어 소자를 이용한 온도차 발전이다. 

http://youtu.be/DgXqkFloZx0

펠티어 소자는 전류를 흘려서 온도차를 발생시키는 부속으로, 전자냉장고(차량용 냉장고) 등에 사용된다. 펠티어 소자에 온도차를 주면 거꾸로 전압이 생성되는데, 이것은 온도차 발전의 한 방법이라고 할 수 있다. 

여기서 사용된 것은 12V-5A 정도 되는 펠티어소자인데, 상온에서는 100℃ 정도의 온도차를 주면 3V 이상이 생성되었으나, 드라이아이스를 이용했을 때에는 최대 1.8V 정도밖에 생성되지 않았다. 아무래도 반도체로 이루어진 부속이라서 온도가 너무 낮으면 출력이 낮아지는 듯 하다. 

그래서 예전에 만들어 둔 joule thief 회로를 이용해서 LED 를 켜 보니 잘 켜진다. 펠티어소자는 온도차를 주는 방향에 따라서 생성되는 전압의 극성이 달라지므로 미리 극성을 확인한 후, 연결해야 한다. 

이외에도 드라이아이스를 이용한 재미있는 실험들이 많이 있다. 

http://youtu.be/76CNkxizQuc

위의 실험은 드라이아이스를 물에 넣고, 그 위쪽에 비누막을 만들어보는 실험이다. 드라이아이스에서 이산화탄소가 나오다가 어느 한도 이상이 되면 무게에 의해서 비누막이 터진다. 

http://youtu.be/jHQdFv5WAtY

위의 실험은 큰 그릇에 드라이아이스를 넣고, 그 위에 비누방울을 올려보는 실험이다. 이산화탄소는 공기보다 무거우므로 그릇 아래에 고여있게 되고, 공기로 된 비누방울을 그릇에 불어넣으면 밀도차에 의해서 그릇 속으로 가라앉지 않고 떠다니게 된다. 

드라이아이스 실험은 상해의 위험이 있으므로 매우 조심해야 하며, 어린이들은 반드시 어른과 함께 실험을 진행해야 안전하다.