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  •  자연의 색과 과학
  • 이지현 기자
  • 2018-07-05 09:40:24
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자연의 색과 과학

최근 영국 맨체스터대 연구팀은 청록색 빛이 사람을 깨어있게 하는 데 영향을 미친다는 사실을 발견해냈다. 청록색 빛을 많이 쐬면 잠이 깨고 반대로 적게 쐬면 깊게 잠을 잘 수 있는 것.

이처럼 아름다움의 요소로 느껴지는 색에 숨겨진 과학적 비밀이 많다는 사실을 아는지. 자연 속 색의 비밀들을 파헤쳐보자.​


땅에 따라 색이 바뀌어요


수국. 농촌진흥청 국립원예특작과학원 제공

풍성한 꽃송이가 아름다운 수국은 많은 이들에게 사랑받는 꽃이다. 수국의 꽃잎은 흰색, 분홍색, 파란색 등으로 그 색이 다양하다. 이 꽃잎 색깔은 수국이 뿌리 내린 땅의 pH(산성이나 알칼리성을 나타내는 수치)에 따라 달라진다.

땅이 알칼리성이 강하면 분홍빛을 띤 꽃잎이 피고 산성이 강하면 푸른빛을 띤 꽃이 자란다. 이는 수국 안에 있는 안토시아닌이라는 성분 때문. 안토시아닌이 흙 속의 알루미늄과 만날 때, 알루미늄의 양이 많으면 푸른색을 내고 적으면 붉은색을 낸다.

이 때문에 땅의 성질을 바꾸면 내가 원하는 색의 수국을 얻을 수 있다. 산성을 띠는 약물인 백반을 수국 화분에 넣으면 수국의 색이 점차 푸른색으로 바뀐다. 반대로 달걀껍데기나 석고 가루를 넣어주면 토양이 알칼리성으로 변하면서 분홍색 꽃이 핀다.


알록달록 다이아몬드


다이아몬드

가장 단단하고 아름다운 보석으로 여겨지는 다이아몬드. 다이아몬드는 탄소가 강한 열과 압력을 받아 만들어진다. 이 다이아몬드에 어떤 화학물질이 추가되느냐에 따라 다양한 색의 다이아몬드가 된다.

탄소에 소량의 붕소가 들어가면 붕소가 다이아몬드의 결정구조를 바꿔 푸른색의 다이아몬드가 만들어진다. 다이아몬드 생성과정에서 질소가 첨가되면 노란색 다이아몬드가 탄생한다. 질소 원자가 푸른색을 흡수하고 노란색을 반사하는 구조를 만들기 때문.

초록색 다이아몬드는 방사선 노출에 의해 생긴다. 땅속에서 다이아몬드가 생성될 때 자연 방사선에 노출되면 붉은빛과 노란빛을 흡수하고 초록빛을 내보이는 초록색 다이아몬드가 생기는 것. 분홍색 다이아몬드는 순간적인 강한 압력과 열에 의한 구조변화 때문에 만들어진다고 추측된다.​



전복·공작새의 빛깔은 ‘구조색’



전복 껍데기(위)와 공작새. 국립수산과학원 생명공학과 제공

화려한 날개가 아름다운 공작새, 영양가가 높은 해산물 전복. 이 두 동물의 날개와 껍질은 색소를 가지고 있지 않지만 아름다운 빛깔을 낸다. 이들이 내는 색을 구조색이라고 부른다.

구조색은 나노미터(10억분의 1m) 단위 입자들의 배열과 간격에 따라 다양하게 나타나는 색이다. 보는 각도에 따라 색이 다르게 나타나는 것.

구조색은 그 독특한 원리 때문에 실생활에서도 활용된다. 한국화학연구원 박종목 박사 연구팀은 3월 구조색의 원리를 이용해 입김을 불면 색상이 변하는 투명 필름 제조기술을 개발했다. 연구팀은 습기에 반응하는 고분자물질을 여러 겹 쌓아 필름을 만들었다. 필름이 습기에 노출되면 고분자물질 층들이 부풀어 올라 구조가 변하고 이에 따라 반사되는 빛의 색상이 달라진다. 습기가 사라지면 원래의 투명한 상태로 돌아온다. 색소를 전혀 사용하지 않고 입김을 불어야만 이미지가 나타나기 때문에 복사나 복제할 수 없다. 이를 위·변조 방지 지폐 제작이나 상품의 정품 인증 로고 등에 활용할 수 있는 것.​


입김에 따라 색이 변하는 필름. 한국화학연구원 제공


▶어린이동아 이지현 기자 easy27@donga.com

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