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온도계의 무한변신 액정 필름 온도계


대부분의 물질은 고체 상태일 때 분자가 규칙적으로 배열돼 있다. 액체가 되면 분자 배열이 불규칙해진다. 하지만 액체 상태에서도 조건에 따라 분자가 규칙적으로 배열되는 물질이 있는데, 이런 물질을 ‘액정’(Liquid crystal)이라고 한다. 액정은 분자가 배열되는 방식에 따라 네마틱 액정, 스메틱 액정, 콜레스테릭 액정으로 나눈다.
액정 분자가 움직일 때 분자끼리 서로 평행한 것을 네마틱 액정이라고 하고, 분자가 평행할 뿐 아니라 층을 이루고 있는 것을 스메틱 액정이라고 한다. 스메틱 액정은 디지털 시계나 전자계산기에 쓰이는데, 분자가 각 층에 고정돼 층 단위로는 움직일 수 있으나 각각 따로 움직일 수 없으므로 액정의 일부만 깨져도 전체 액정의 기능을 잃어버린다.

콜레스테릭 액정도 분자가 층을 이루고 있지만 스메틱 액정과는 달리 각 층의 분자가 서로 평행하지 않고 고정돼 있지 않아 따로 움직일 수 있다. 빛이 콜레스테릭 액정에 닿으면 액정 내의 분자층에 의해 반사돼 색깔이 나타난다. 색깔은 액정 분자층 사이의 거리에 따라 달라지는데, 층 사이의 거리는 온도에 따라 변한다. 이런 성질을 이용해 콜레스테릭 액정으로 온도에 따라 색깔이 변하는 여러 가지 제품을 만들 수 있다.




1 액정 필름 온도계
제조사 : (주)케이엘씨 | 크기 : 102 x 15mm
구성 : 1세트 당 20개입 | 온도측정 가능범위 : 16~36℃ (온도간격 : 2℃)

0.2mm 두께의 얇은 폴리카보네이트에 액정을 인쇄한 액정 필름 온도계로, 뒷면에 자석가루가 포함돼 있어 금속에도 붙는다. 16~36℃ 사이의 온도를 측정할 수 있는 것이라면 생물이건 무생물이건 모두 대상이 될 수 있으며, 해당 온도에서 숫자가 나타난다. 컴퓨터, 냉장고, TV 등 가전제품과 산업용품, 과학기자재에 적용해 온도를 확인할 수 있다.



2 비커용 액정 필름 온도계
크기 : 135 x 22mm | 구성 : 1세트 당 10개입
온도측정 가능범위 : 20~65℃ (온도간격 : 2~15℃)

0.05mm 두께의 얇은 폴리카보네이트에 액정을 인쇄한 액정 필름 온도계로, 비커에 부착해 비커 온도의 오르고 내림을 색과 숫자로 확인할 수 있다. 50℃ 이상의 온도는 빨간 바탕에 숫자로 표시되므로 화상을 방지할 수 있다. 뒷면은 물로 붙이고 뗄 수 있어서 반복해서 사용할 수 있다.



3 원소주기율표 액정온도판
크기 : 130 x 170mm | 구성 : 1세트 당 5개입

평상시에는 검정색을 띠다가 온도가 높은 물체를 대면 여러 가지 색으로 변한다. 예를 들어 손바닥을 댔다 떼면 색이 나타나는데, 그 색으로 피부 표면의 온도를 알 수 있다. 청색은 30.8℃, 초록은 27.8℃, 갈색은 26.1℃을 나타낸다. 제품 뒷면에는 원소 주기율표가 있어 학습에 도움이 된다. 크기가 작아 휴대용으로도 좋다.


4 A4 열에너지 측정시트
크기 : 210 x 300mm(A4 크기) | 구성 : 낱개 판매

원소주기율표 액정온도판과 이용방법은 같지만 응용범위가 더 넓다. 크기가 크고 얇은 폴리카보네이트 재질이므로 가위나 칼로 오려서 여러 사람이 실험해 볼 수 있고, 공작이 가능해 온도변화에 따라 색이 변하는 가면이나 팔찌를 만들 수도 있다.



5 벽걸이용 액정온도계
크기 : 100 x 700mm | 구성 : 낱개 판매
온도측정 가능범위 : 6~38℃ (온도간격 : 2℃)

1mm 두께의 아크릴판에 액정을 코팅해 해당 온도에서 숫자가 나타나는 온도계다. 두께가 얇아서 어디든지 걸 수 있고, 콜레스테릭 액정의 특징을 활용한 재미있는 온도계다.


| 글 | 김선진 기자 ㆍk800313@donga.com |


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