보건용 마스크, 숨 쉬기 불편한데 왜 찾는 거죠?

2020-05-07
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요즘 우리는 외출을 할 때 신발을 꼭 신어야 하는 것처럼 마스크를 쓰고 나간다. 코로나 바이러스 감염증-19가 전 세계적으로 퍼지면서 바이러스를 예방하기 위해 마스크 착용이 필수가 된 것이다. 마스크 구입을 위해 약국에 가면 다양한 마스크가 진열 되어 있는 것을 볼 수 있다. 그러나 사람들은 진열 되어 있는 일반 마스크를 뒤로 하고, 보건용 마스크를 사기 위해 줄을 서 있는다. 왜 사람들은 일반 마스크 보다 숨 쉬기 불편한 보건용 마스크를 사려는 것일까?



마스크에 숨어 있는 과학 원리는?



# 불규칙한 틈으로 막고

보건용 마스크와 일반 마스크는 만드는 재료부터 다르다. 일반 마스크는 실을 바둑판 모양으로 교차시켜 규칙적인 짜임의 섬유로 만든다. 보건용 마스크는 일반 마스크보다 가느다란 실을 사용하고, 실을 헝클어 놓은 것처럼 불규칙적인 짜임의 섬유로 만든다. 보건용 마스크의 불규칙적인 짜임은 일반 마스크보다 틈이 더 작아 그물에 걸리듯 먼지를 걸러낼 수 있다. 


일반 마스크 섬유


보건용 마스크 섬유


하지만 미세먼지의 크기는 머리카락을 자른 단면에 점 하나 찍은 것처럼 작아, 마스크의 틈을 빠져 나갈 수 있다. 미세먼지를 모두 걸러 낼 만큼 촘촘하게 틈을 만들면 우리는 숨 쉬기 더 어려워질 것이다. 그래서 보건용 마스크에는 미세먼지를 잡기 위한 또 다른 과학 원리가 있다. 


머리카락 단면으로 본 미세먼지의 크기



# 찌릿! 정전기로 한번 더 잡고

보건용 마스크에는 정전기를 입힌 필터가 들어 있다. 정전기를 입힌 필터는 끌어 당기거나 밀어내는 전기적 성질을 이용하여 미세먼지를 필터에 붙게 한다. 작은 틈을 빠져 나온 미세먼지마저도 놓치지 않는 과학 원리가 바로 정전기 원리인 것이다. 정전기는 흐르지 않고 머물러 있는 전기를 말한다. 겨울철에 옷을 벗을 때나 옆 사람과 손이 닿을 때 ‘찌릿!’ 하고 정전기를 경험해 본 적이 있을 것이다. 이처럼 정전기는 물체가 서로 맞닿을 때 생기는 마찰 전기이다. 마찰로 인해 전하를 주고 받은 두 물체가 각각 양극(+)과 음극(-)을 띄게 되어 서로 끌어당기게 된다. 집에서 마찰 전기를 이용한 간단한 실험을 해보자.



# 엄마랑 아이랑, '쓱싹 쓱싹 정전기 막대'를 만들자

OHP 필름으로 만든 정전기 막대에 고무풍선을 문지르면 스타이로폼 공이 풍선 쪽으로 올라와 붙는 것을 관찰할 수 있다. 고무 풍선을 아이의 머리에 문질러 머리카락을 붙여 보거나, 옷에 문지른 뒤 벽에 풍선을 붙이는 활동을 하며 정전기 놀이를 더 해볼 수 있다.


[실험 준비물]
OHP 필름, 작은 스타이로폼 공, 병뚜껑 2개, 고무풍선, 테이프, 가위

[실험 방법]
1. OHP 필름을 막대 모양으로 말아 테이프로 고정한다.
2. OHP 필름 막대의 한 쪽 끝을 병뚜껑으로 막는다.
3. 스타이로폼 공을 막대 안에 넣고 반대쪽을 병뚜껑으로 막는다.
4. 고무풍선을 적당한 크기로 불은 후 묶는다.
5. 고무풍선을 OHP 막대에 문지른 뒤 막대 안의 스타이로폼 공의 움직임을 관찰한다.


마찰이 있기 전의 막대


풍선과 마찰시킨 막대

 


| 글쓴이 와이즈만 영재교육연구소 유아팀 박은주 연구원



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