식물도 숨을 쉰다? 투명컵으로 관찰하는 기포 실험

우리 동네 식물로 배우는 식물광합성 관찰 일지 ③

“식물도 숨 쉬어요?” 아이의 질문에서 시작하는 관찰

아이들이 가장 궁금해하는 과학 질문 중 하나가 바로 “식물도 숨 쉬나요?”예요. 사람처럼 코로 숨을 쉬진 않지만, 빛을 받으면 잎에서 산소가 만들어져 물속으로 작은 기포가 톡톡 올라오는 모습을 볼 수 있어요. 이건 교과서 그림이 아니라 우리 눈으로 직접 확인 가능한 과학 현상이죠. 오늘 활동은 엄마와 아이가 함께 햇빛(또는 손전등)·물·식물만으로 광합성의 산소 발생을 관찰하는 실험이에요. 아이가 “정말 산소가 나오네!”라고 느끼는 순간, 과학은 암기가 아니라 체험이 됩니다.

 

준비물과 세팅 팁 — ‘처음엔 컵 안을 물로 가득’이 핵심

• 투명 유리볼/접시형 그릇 1개(넓고 얕은 것이 좋아요)
• 작은 투명컵 또는 시험관 1개(입구가 매끈할수록 공기 유입이 줄어요)
• 수생식물(엘로데아·수초) 또는 잎이 넓은 채소(시금치, 무청 등)
• 충분한 빛(밝은 햇볕 또는 LED 스탠드)
• (선택) 베이킹소다 한 꼬집 또는 탄산수 약간 — 물속 CO₂ 공급원
• 핀셋/스푼, 타이머, 관찰 일지(간단한 노트면 충분)

 

실험 방법 - 뒤집은 컵에 물을 가득 채워 시작해요

핵심은 컵 안에 처음엔 공기가 없도록 하는 거예요.

1. 그릇에 물을 2/3 정도 채운 뒤, 수생식물(또는 시금치 잎)을 가볍게 눌러 물속에 완전히 잠기게 놓습니다. (선택: 베이킹소다 ‘한 꼬집’을 그릇에 녹여 CO₂를 보충하면 기포가 더 잘 생겨요.)
2. 작은 투명컵(또는 시험관)을 ‘물로 가득 채운 뒤’ 컵 입구를 손가락으로 막고 그 상태로 물을 담은 그릇 안에서 거꾸로(입구가 아래) 넣습니다.
3. 컵 입구가 물속에 잠겨 있는 상태에서 손가락을 떼면, 컵 안은 물로 가득 차 있고 공기가 들어오지 않아요.
4. 컵 입구(아래쪽)를 식물의 잎 또는 줄기 윗부분에 살짝 덮도록 위치를 맞춥니다. 잎에서 올라오는 기포가 컵 안으로 모이게 하려는 목적이에요. 컵 가장자리에 틈이 생기면 공기가 빨려 들어갈 수 있으니 입구는 반드시 물속에 있게 해 주세요.
5. 밝은 햇빛이 드는 창가에 놓거나 LED 스탠드를 10–15cm 거리에서 비춥니다. (빛이 너무 약하면 기포가 적게 생겨요.)
6. 15–20분 간격으로 관찰을 시작하고, 30–90분 동안 기다리며 ‘공기 주머니’가 커지는지 확인합니다. 작은 기포가 잎 표면에 붙었다가 위쪽으로 이동해 컵 안으로 모이면 성공!
7. 비교를 위해 빛을 가린 대조군도 만들어 보세요. 다른 잎 하나는 검은 종이/호일로 가리고 같은 조건에 놓으면, 밝은 잎 쪽에서만 기포가 뚜렷하게 보이는 걸 발견할 수 있어요.

왜 이렇게 하나요? 처음부터 컵 안을 물로 가득 채워야 산소가 생길 때마다 물을 밀어내며 ‘공기 공간’이 형성됩니다. 컵을 먼저 뒤집고 빈 상태로 씌우면 처음부터 공기층이 생겨 정량 비교가 어렵고, 외부 공기가 섞여 관찰이 왜곡돼요.

 

관찰 일지·활용 확장 - 실패해도 데이터, 성공하면 스토리

관찰 일지

• 시간대(예: 10:00/10:30/11:00), 조도(밝음/보통), 잎 종류, 기포 크기·개수를 간단한 표로 적어요.
• 컵 안 공기 공간의 높이(눈대중으로 mm 단위)를 적으면 ‘빛 세기–시간–기포량’의 상관을 이야기로 만들 수 있어요.
• 사진을 같은 각도에서 찍어 전후 비교하면 아이가 변화를 확실히 느낍니다.

문제 해결

• 기포가 안 보여요: 빛이 약할 수 있어요(창가 각도 조정/스탠드 거리 10–15cm).
• 물이 너무 차가우면 속도가 느려져요(실온). 염소가 강하면 잎 표면에 방해가 돼요(받아 둔 물 사용). 잎 표면 기름기·먼지를 부드럽게 헹구기. 수생식물로 교체해 성공률 높이기.
• 컵 안에 처음부터 공기가 있었어요: 컵을 물로 가득 채운 뒤, 물속에서 손가락을 떼는 순서를 다시 지켜 주세요.
• 기포는 생기는데 컵으로 못 들어와요: 컵 입구와 잎 끝의 위치를 더 가깝게 맞추고, 잎에서 올라오는 기포 흐름을 관찰하며 컵을 미세 조정해 주세요.

대화거리(생각 키우기 질문)

• “빛을 가렸을 때와 비췄을 때, 컵 안 공기 공간이 어떻게 달라졌을까?”
• “베이킹소다를 넣었을 때와 안 넣었을 때 차이는?”
• “햇빛 세기가 약해지면(해질녘) 기포량은 어떻게 변할까?”

이 과정을 통해 아이는 관찰→예측→검증→기록의 과학적 사고 흐름을 자연스럽게 익혀요. 엄마와 함께 만든 데이터는 아이에게 **‘내가 직접 확인한 과학’**이라는 자신감을 선물합니다.