연잎 위 물방울

[배경지식]

어렸을 때 비가 오면 큼직한 토란잎을 한 장 뜯어서 우산삼아 비를 피했던 기억을 어른들은 가지고 있다. 연잎과 토란 등의 잎에는 지름 1mm 크기의 작은 돌기가 무수하게 나있어 물방울이 잎에 완전히 접촉하지 못하고 접촉 면적을 크게 한다. 이러한 이유로 빗방울이 동글동글 잎 위에서 구르다가 떨어지고 이 모습을 관찰하여 비에 젖지 않은 신발, 옷 등을 개발하였다. 최근에는 이를 이용하여 스스로 먼지를 제거할 수 있는 자동차를 개발하는 소식도 있다. 

[준비물]

   연잎(호수 공원 등에서 관찰), 디지털 USB 현미경, 스마트폰, 스포이트, 분필, 단풍나무 잎

[참고사항]

   연잎을 뜯어서 실험실에서 컴퓨터와 연결하여 관찰할 수도 있지만, 현장에서 직접 스마트폰으로 살아있는 연잎을 관찰하는 것이 현장감이 더 좋다.

[실험순서]

   (1) 연잎 위에 스포이트로 물을 한 방울 떨어뜨리고 물방울이 어떻게 되는지 관찰한다(여러가지 색의 물감을 떨어뜨려서 관찰해본다).
   (2) FIXCOPE 앱을 설치하고고 스마트폰과 디지털카메라를 연결하고 관찰한다(X1,000).
   (3) 관찰한 모습을 사진으로 촬영하거나 그려본다.
   (4) 일반 식물의 잎에 동일한 방법으로 물을 떨어뜨리고 디지털카메라로 관찰하여 어떤 변화가 일어나는지 비교해본다.
   (5) 연잎과 일반 나뭇잎에 동일한 양의 분필 가루를 묻히고 동일한 양의 물방울을 떨어뜨려 먼지가 제거되는 정도를 비교해본다.

[과학분석]
  연잎은 빗물이 잎에 머물러 있지를 않고 방울져 떨어지며 이때 잎에 묻어있던 먼지도 함께 제거되어 연잎은 항상 깨끗한 상태를 유지할 수 있는데 이를 ‘연잎 효과’라 부른다. 연잎 표면이 3∼10㎛ 크기의 수많은 돌기로 덮여 있는 것을 독일의 빌헬름 바르토르트 교수가 처음 발견하였고, 이를 응용하여 비가 올 때  자동차 사이드미러에 빗물이 묻지 않게 하거나 등산용품으로 많이 이용되고 있는 고어텍스를 발명하게 되었다.