색깔이 변하는 양배추 물: 산성과 염기의 차이 실험

보라색 양배추에서 시작된 과학 이야기

아이들은 색깔이 변하는 것에 아주 큰 흥미를 느낀다.
특히 물의 색이 푸른색에서 초록색, 빨간색으로 바뀌는 모습을 눈앞에서 본다면 그건 단순한 놀이를 넘어선 흥미로운 과학 체험이 된다. 어느 날, 마트에서 평소보다 진한 보라색을 띠는 적양배추를 보게 되었고, 아이와 함께 요리를 하려다 문득 과학 실험 하나가 떠올랐다. 바로 양배추 물로 산성과 염기의 차이를 알아보는 실험이었다.

이 실험은 단순히 재미있는 실험이 아니라, 과학적 개념인 pH, 즉 수소이온 농도의 차이에 따라 물질의 산성과 염기성을 시각적으로 이해할 수 있도록 돕는다. 어린이들에게는 ‘산성’, ‘염기성’이라는 용어가 추상적으로 느껴질 수 있지만, 색깔 변화라는 시각적 자극을 통해 자연스럽게 개념을 체득할 수 있게 된다.

또한 이 실험은 특별한 장비 없이 집에서 쉽게 구할 수 있는 재료만으로도 가능하기 때문에 학부모와 교사 모두에게 추천할 수 있다. 양배추 물이라는 천연 지시약을 활용함으로써, 인공적인 화학약품 없이도 안전하고 유익한 과학 활동을 할 수 있다는 점 또한 큰 장점이다.

본 글에서는 직접 실험한 과정을 바탕으로 준비물, 실험 방법, 실험 결과와 그 원리를 설명하고, 이 실험이 어린이에게 어떤 과학적 의미를 가지는지까지 꼼꼼히 정리해보고자 한다. 만약 집에서 아이와 함께 할 수 있는 창의적이고 안전한 과학 활동을 찾고 있다면, 이 양배추 물 실험이 훌륭한 선택이 될 것이다.

실험 준비물과 사전 이해: 색으로 보는 산과 염기

이 실험을 하기 위해서는 아주 간단한 재료들만 있으면 된다. 아래는 실험에 사용된 실제 준비물 목록이다:

• 적양배추(보라색 양배추) 1/4통
• 뜨거운 물 (약 1리터)
• 믹서기 또는 강판 (양배추 즙 내기용)
• 체 또는 커피 필터 (양배추 물 거르기용)
• 투명 컵 또는 투명 플라스틱 컵 여러 개
• 산성 용액 예시: 식초, 레몬즙, 콜라, 사이다
• 염기성 용액 예시: 베이킹소다 물, 주방세제, 치약물, 유성비누물
• 중성 비교용: 생수, 정수기 물, 우유
• 스포이트 또는 작은 숟가락
• 흰 종이 (변화된 색깔을 더 잘 보기 위한 배경)

여기서 가장 중요한 역할을 하는 것은 양배추 물, 즉 적양배추에서 추출한 보라색 즙이다. 이 보라색 색소는 ‘안토시아닌(Anthocyanin)’이라는 성분으로, 이 물질은 pH 농도에 따라 색깔이 변화하는 성질을 갖는다.
쉽게 말해, 양배추 물은 천연 지시약 역할을 하게 되는 것이다.

• 산성 → 붉은색 계열
• 중성 → 보라색
• 염기성 → 파란색, 초록색, 심하면 노란빛까지

이러한 색 변화는 보기에 재밌을 뿐 아니라, 아이들이 과학을 감각적으로 이해할 수 있도록 도와준다. 산성과 염기의 개념을 ‘맛’이나 ‘냄새’가 아닌 ‘색깔’이라는 구체적 기준으로 설명할 수 있기 때문이다.

이 실험을 통해 어린이는 단순히 재미있는 활동을 넘어서, 화학의 기본 개념인 산·염기 반응, 지시약의 역할, 자연 물질의 활용 등 폭넓은 과학 개념을 자연스럽게 체득할 수 있다.

 

실험 방법: 양배추 물을 만들고 색의 변화를 관찰하자

양배추 물 만들기

먼저 양배추의 잎을 적당한 크기로 자른 뒤, 뜨거운 물에 15분 정도 담가두거나, 믹서기에 물과 함께 갈아준다. 우리는 이번 실험에서 믹서기를 사용했다. 갈아낸 양배추 혼합물을 체에 걸러주면, 진한 보라색의 액체가 만들어진다. 이것이 바로 우리가 사용할 천연 지시약이다.

걸러낸 양배추 물을 투명한 컵 여러 개에 똑같이 나누어 담는다. 이때 흰 종이를 배경으로 깔면 색의 변화를 더 명확히 볼 수 있다.

다양한 용액 넣기

각 컵에 아래와 같은 용액을 한두 방울씩 조심스럽게 넣어본다.

• 식초를 넣었더니 보라색이 점점 붉은색으로 변했다.
• 레몬즙은 좀 더 밝은 붉은색으로 바뀌었고, 콜라는 진한 붉은 갈색 느낌으로 변했다.
• 베이킹소다 물을 넣었을 땐 컵 안의 색이 점점 푸른색에서 청록색으로 바뀌었다.
• 주방세제를 넣은 컵은 푸른 녹색으로, 유성 비누물은 완전히 초록빛을 띠었다.
• 우유를 넣은 컵은 색이 거의 변하지 않아 중성에 가까운 것으로 판단할 수 있었다.

각 컵을 천천히 저어주면서 색이 어떻게 변하는지 관찰하면 훨씬 더 재미있고 생동감 있게 반응을 이해할 수 있다.

관찰 및 기록

아이와 함께 “왜 색이 이렇게 변했을까?”, “색이 가장 많이 변한 건 뭐였을까?”, “같은 액체라도 농도를 다르게 하면 색이 다를까?” 등의 질문을 주고받으며 관찰 일지를 작성해 본다.

 

실험 결과 해석: 과학 원리와 아이의 이해

이 실험의 핵심은 양배추 물에 포함된 안토시아닌이 pH에 따라 색이 변한다는 원리를 아이의 눈높이에 맞춰 설명하는 것이다.

pH는 1에서 14까지의 수치로 나뉘며, 7을 기준으로 아래는 산성, 위는 염기성으로 나뉜다.
양배추 물속 안토시아닌은 산성과 염기성 환경에서 분자의 구조가 변하면서 빛을 반사하는 방식이 달라지고, 이에 따라 색깔도 달라지는 것이다.

• 산성일수록 붉은색 계열
• 중성은 보라색
• 염기성일수록 파란색~초록색 계열

이 원리를 바탕으로 아이들에게 다음과 같은 응용 개념도 확장시킬 수 있다:

• 우리가 먹는 음식 중 산성인 것은? (레몬, 식초 등)
• 염기성 세제는 왜 청소에 쓰일까?
• 몸속 pH가 달라지면 어떤 일이 생길까?

이렇게 아이와 함께 일상 속 소재를 과학 개념과 연결시키면, 단순한 ‘실험’이 아닌 살아있는 ‘학습’으로 이어진다. 실험 자체도 재미있지만, 그 뒤의 설명이 아이의 과학적 사고력에 중요한 역할을 한다.

또한, 직접 색 변화를 본 아이는 색깔 → 원리 → 적용의 구조를 기억하기 때문에 과학 개념을 쉽게 떠올리고 오래 기억하게 된다.

 

창의 융합 활동으로 확장하기: 과학을 넘어서 예술과 기술로

양배추 물 실험은 단순히 과학 원리를 확인하는 데 그치지 않고, 다양한 창의 융합(STEAM) 활동으로 확장할 수 있는 매우 유용한 콘텐츠다. 아이와 함께 실험을 진행한 후, ‘색이 변하는 원리’를 활용한 예술 활동이나, 기록과 분석을 통한 수학·기술적 접근으로도 연결할 수 있다.

예를 들어, 아이가 실험을 하며 양배추 물의 색깔이 어떻게 바뀌는지를 기록하게 한 뒤, 색 변화 순서대로 pH 색상 차트 포스터를 만들도록 유도해 보자. 여기에 색의 농도를 RGB 값이나 HEX 코드로 정리한다면, 기술(T)과 수학(M) 개념을 함께 배울 수 있다. 나중에 코딩 교육과 연계해서, 색상 변화에 따른 자동 분류 프로그램이나 간단한 pH 테스트 앱 기획안도 아이디어로 발전시킬 수 있다.

또한 양배추 물을 천에 묻혀 그림을 그리는 pH 아트 활동도 매우 재미있다. 산성 물질과 염기성 물질을 각각 브러시처럼 사용해 양배추 물로 물든 종이나 천 위에 그림을 그리면, 시간이 지남에 따라 그림의 색이 바뀌는 모습을 관찰할 수 있다. 이러한 예술(A)적 활동은 과학적 원리를 감성적으로 경험하는 데 큰 도움이 된다.
더 나아가 이런 결과물을 사진으로 촬영하고, 아이가 실험 과정을 설명하는 미니 프레젠테이션 영상을 만들어 유튜브에 업로드한다면, 그것은 단순한 실험이 아닌 과학 커뮤니케이션 기술까지 포함하는 전인교육 활동이 될 수 있다.