KR200306739Y1 - 광합성 측정용 실험장치 - Google Patents

Abstract

본 고안은 광합성 측정실험장치에 관한 것으로, 학생들의 실험실이나 일반 연구소등에서 보다 쉽게 실험을 할 수 있도록 한 것이다.

원래 식물의 광합성을 규제하는 요인으로는 빛의 강약, 이산화탄소의 농도, 온도의 세기가 있다. 따라서 식물에서 광합성이 실제로 이루어지고 있는가와의 여부와 또한 광합성의 속도를 제대로 측정하기 위하여는 위의 요건들을 조절할 수 있는 실험장치가 필요한 것이다.

그러나 현재로는 그러한 실험 장치가 없어 일반학생들은 제대로 된 실험을 할 수가 없었다.

따라서 본 고안이 개발된 것으로, 본 고안은 하나의 장치로 빛의 세기, 이산화탄소의 농도, 온도의 세기등을 모두 조절할 수 있도록 함으로서, 상기 요인들에 의하여 어떻게 광합성의 속도가 달라지는가 하는 것을 확인(측정)할 수 있도록 하였으며, 또한 광합성이 이루어질때 산소가 방출되는지의 여부도 직접 확인할 수 있도록 한 것으로, 학생들이 보다 편리하고도 쉽게 실험을 행할 수 있도록 한 것이다.

Description

광합성 측정용 실험장치{photochemical reaction equipment}

본 고안은 광합성 측정 실험장치에 관한 것으로, 학생들의 실험실이나 일반 연구소등에서 보다 쉽게 실험을 할 수 있도록 한 것이다.

원래 광합성이란 녹색식물이 빛에너지를 이용하여 이산화탄소와 물로부터 유기물을 합성하고 산소를 방출하는 일련의 과정으로서, 식물은 상기 광합성 작용으로 얻어진 유기물의 화학에너지를 생장등 생명현상의 영위를 위한 영양분으로 사용하고 있다.

한편 광합성을 규제하는 요인으로는 빛의 강약, 이산화탄소의 농도, 온도의 세기가 있다. 즉 빛의 세기에 따라 광합성의 속도에 차이가 나며, 이산화탄소의 농도에 따라서도 광합성속도에 차이가 나며, 온도의 세기에 따라서도 광합성의 속도에 차이가 나는 것이다.

따라서 식물에서 광합성이 이루어지고 있는가와의 여부와 또한 광합성의 속도를 제대로 측정하기 위하여는 위의 요건들을 조절할 수 있는 실험장치가 필요한것이다.

그러나 현재로는 그러한 장치가 없어 일반학생들은 단순히 식물의 잎사귀에 햇빛이 통과하지 못하도록 테이프를 붙여 놓고 어느 정도의 시간이 경과한 후, 테이프를 붙였던 자리와 테이프를 붙이지 아니한 자리를 비교하여 광합성이 이루어지는가의 여부만을 확인하는 정도의 실험밖에 할 수 없었다.

즉 광합성 과정에서 발생한다는 산소의 배출여부 및 상기 광합성의 속도측정등은 전혀 실험을 행할 수가 없었던 것이다.

따라서 본 고안이 개발된 것으로, 본 고안은 하나의 장치로 빛의 세기, 이산화탄소의 농도, 온도의 세기등을 모두 조절할 수 있도록 함으로서, 상기 요인들에 의하여 어떻게 광합성의 속도가 달라지는가 하는 것을 확인(측정)할 수 있도록 하였으며, 또한 산소가 방출되는지의 여부도 직접 확인할 수 있도록 한 것으로, 학생들이 보다 편리하고도 쉽게 실험을 행할 수 있도록 한 것이다.

도1은 본 고안의 사시도.

도2는 본 고안의 분해 사시도.

도3은 본 고안의 배면도.

도4는 본 고안의 사용상태를 나타낸 개략 단면도.

도5는 본 고안의 사용상태를 나타낸 개략 단면도.

도6은 본 고안의 구성품인 수납부의 개략 평면도.

도7은 본 고안의 구성품인 수납부의 개략 내부도.

도8은 본 고안의 구성품인 기포포집장치의 분해 사시도.

도9는 본 고안의 구성품인 기포포집장치의 사용 상태도.

도10은 본 고안의 구성품인 수초고정구의 사시도.

본 고안은 식물의 광합성 생성여부를 측정하기 위한 실험장치로, 레일(11)이 깔린 바닥판(10) 위로 수납공간을 갖는 육면체형상의 수납부(2)와 전원장치부(3)를 갖는 본체를 형성하고, 상기 본체 측면에는 저면에 절개부(6)를 갖는 광원이동통로부(5)를 설치하되, 상기 광원이동통로부(5)는 지지다리부(7)로 바닥판(10)에 부착하며, 상기 레일 (11)위에는 광원장치(4)가 이동되도록 한 것을 특징으로 한 것이다.

또한 상기 육면체 형상의 수납부(2) 상부에는 구멍(12)(13) 뚫린 뚜껑(8)이 개폐하게 형성되어 있으며, 그 내측 공간부에는 수초(26)가 담겨있는 비이커(14)가 내장되어지되, 상기 뚜껑 구멍(12)(13)을 통하여 온도계(40)와 기포수집장치(30)가 관통되게 끼워지면서 상기 온도계(40)와 기포수집장치(30)의 하부는 비이커(14)속에 잠기게 된다.

또한 수납부(2)의 내측 바닥, 즉 비이커(14)가 놓여지는 저면에는 히터(15)가 설치되고, 각각의 내측 벽면에는 환풍팬(16), 유리판(17), 확대경(18), 온도감지센서(19)가 부착되어 있다.

또한 수납부(2) 저면에는 통상의 온도조절기(20), 전원스위치(21), 빛세기 조절 스위치(22)등을 구동하는 전원장치부(3)가 형성되어있다.

이와 같은 본 고안을 보다 상세히 설명하면 다음과 같다.

본 고안의 가장 큰 특징은 하나의 장치로 빛의 세기, 이산화탄소의 농도, 온도의 세기등을 조절할 수 있도록 하여, 상기 요인들의 조절에 의한 관계에 의하여 광합성 속도의 차이점을 확인할 수 있도록 하였으며, 또한 기포수집장치(30)를 이용하여 산소의 발생여부를 확인할 수 있도록 한 것이다.

이하 개략적인 실험과정을 소개하여 본고안 장치를 설명하는 바이다.

먼저 빛의 세기에 따른 광합성의 속도측정 과정을 소개한다.

1. 수납부(2) 내측에 물을 가득 담은 비이커(14)를 넣고, 상기 비이커속에 온도감지센서(19)를 넣는다.

2. 전원코드(23)를 꽂고 전원스위치(21)를 켠 후, 온도조절기(20)를 이용하여 광합성실험에 적합한 온도(약 30℃∼35℃)를 맞춘다.

3. 수초(검정말, 붕어마름, 물수세미등등)를 싱싱한 것으로 골라 잘드는 면도칼로 물속에서 7㎝∼8㎝ 정도 되게 약간 비스듬히 자른 후, 수초고정장치(24)를 이용하여 비이커속에 넣는다.

4. 수납부(2)의 뚜껑(8)을 덮은 후, 뚜껑에 형성된 구멍(12)(13)을 이용하여 기포수집장치(30)와 온도계(40)를 설치한다. 이때 기포수집장치의 맨 하단은 수초 바로 위에 설치되도록 구성한다. 상기에 있어 온도계 및 기포수집장치는 통상의 고무패킹(25)을 이용하면 뚜껑에 형성된 구멍(12)(13)의 크기에 관계없이 쉽게 설치할 수 있게 된다.

5. 기포수집장치(30)의 코크1(31)과 코크2(32)를 모두 연 후, 고무관(33)을 통해 입으로 비이커의 물을 기포포집장치의 코크1(31)보다 약간 위까지 끌어올린다음 코크1(31)을 잠근다.

6. 광원스위치(22)를 켜고 광원장치(4)를 비이커에서 일정거리 떨어진 곳에 고정시킨 후, 수초(26)에서 기포(산소)가 발생하는 것을 관찰한다. 상기에 있어 비이커(14)와 광원장치(4)와의 거리를 변화시키면서 기포(35)의 발생속도를 측정한다.

이상과 같은 과정을 거치면 쉽게 빛의 세기에 따른 광합성의 속도측정을 확인할 수 있게 된다.

상기에 있어 광원장치(4)는 레일(11)을 따라 광원이동통로부(5) 내측에서 이동하게 되는 바, 레일(11)에는 눈금이 새겨져 있어 거리를 쉽게 맞출 수가 있는 것이며, 이동은 손으로 움직여서 조정하면 간단하게 이루어진다.

상기 광원이동통로부(5)는 금속판으로 이루어진 길다란 사각통체로 외부에서 햇빛은 들어갈 수가 없는 것이며, 또한 저면에는 절개부(6)가 형성되어 있어 광원은 절개부(6)를 따라 쉽게 이동할 수가 있는 것이다.

또한 수납부(2) 본체와 광원이동통로부(5)가 맞닺는 곳에는 유리(17)가 내재되어 있고, 상기 유리를 통하여 광원의 빛이 비추어지는 것이며, 상기 유리(17) 앞에는 차단판(27)이 형성되어 있어 필요시 광원의 빛을 차단할 수가 있는 것이다.

한편 수납부 내측 저면에는 히터(15)가 형성되어 있어 비이커(14)의 물 온도를 높일수가 있는 것이며, 온도조절기(20) 및 센서(19)에 의하여 물의 온도는 실험에 맞게끔 조절할 수가 있는 것이다. 또한 수납부 내측 벽면에는 환풍팬(16)이 설치되어 있어 수납부(2) 내의 열과 수증기를 후면의 환풍구(28)를 통하여 배출하도록 하고 있다.

또한 수납부(2)의 정면에는 관찰통로(29)가 형성되어 있고, 그 내측에는 확대경(19)이 형성되어 있어, 비이커(14)에서 발생하는 현상을 자세히 관찰할 수가 있는 것이다.

한편 상기 실험과정은 광원(빛의 세기)을 이용한 실험이었으나, 이산화탄소의 농도를 이용한 실험도 행할 수가 있는 바, 이경우에는 NaHCO₃(탄산수소나트륨)을 비이커에 녹여서 실험을 행하게 된다. 즉 NaHCO₃(탄산수소나트륨)은 백색의 결정성 분말로 가열하면 이산화탄소(CO₂)와 물(H₂O)을 발생하고, 탄산나트륨 무수물로 변한다. 따라서 탄산수소나트륨을 이용하면 이산화탄소의 농도를 조정할 수가 있고, 이를 통하여 광합성의 속도 측정을 손쉽게 행할 수가 있게 되는 것이다. 참고로 광합성이 활발하게 이루어지는 이산화탄소의 농도는 비이커의 물 1000㎖ 당 NaHCO₃(탄산수소나트륨)을 3g 내지 4g을 녹이면 된다.

한편 온도의 세기에 따라 광합성이 이루어지는 속도도 달라지게 되는 바, 이는 히터(15) 및 온도조절기(20)에 의하여 손쉽게 측정이 가능케 되는 것이다.

이하 산소발생여부 및 이의 확인실험에 관하여 설명하는 바이다.

산소(기포) 발생여부를 확인하는 장치는 투명한 유리관으로 형성된 기포포집장치(30)를 이용하여 확인하게된다. 즉 비이커(14)속의 수초(26)가 광합성을 하게되면 기포(35)가 발생하고, 상기 기포는 기포포집장치(30)에 모아지게된다. 이렇게 일정량의 기포가 모아지게 되면 아래에 있는 코크2(32)는 잠그고, 위쪽에 있는 코크1(31)은 연다. 이후 기포포집장치의 측면에 붙어있는 스포이트 고무관(34)을 누르면 포집장치안에 모아져 있던 기포(35)가 맨 상단의 고무관(33)을 통하여 빠져나오게 되고, 이때 성냥불을 붙이면 불이 붙는 것을 확인할 수가 있게 되어 광합성시 산소가 발생하게 되는 것을 확인할 수가 있는 것이다.

이상과 같이 본 고안은 하나의 장치로 빛의 세기, 이산화탄소의 농도, 온도의 세기등을 모두 조절할 수 있도록 함으로서, 상기 요인들에 의하여 어떻게 광합성의 속도가 달라지는가 하는 것을 확인(측정)할 수 있도록 하였으며, 또한 산소가 방출되는지의 여부도 직접 확인할 수 있도록 한 것이다. 또한 제품 자체가 스테인레스로 이루어져 있어 견고하며, 반영구적으로 사용할 수가 있는 것이다.

또한 장치의 조작이 간편하여 초등학생들도 손쉽게 사용할 수가 있는 것이며, 또한 실험자체가 흥미롭고 정확하여 과학적인 탐구능력을 향상시킬 수가 있는 것으로 광합성 실험장치로는 매우 그 효과가 우수한 제품인 것이다.

Claims (3)

1. 식물의 광합성 생성 여부를 측정하기 위한 실험장치로, 레일(11)이 깔린 바닥판(10) 위로 수납공간을 갖는 육면체 형상의 수납부(2)와 전원장치부(3)를 갖는 본체(1)를 형성하고, 상기 본체 측면에는 저면에 절개부(6)를 갖는 광원 이동통로부(5)를 설치하되, 상기 광원이동통로부(5)는 지지다리부(7)로 바닥판(10)에 부착하며, 상기 레일 (11)위에는 광원장치(4)가 이동되도록 한 것을 특징으로 하는 광합성 측정용 실험장치.
2. 제1항에 있어서, 본체(1)는 수납부(2)와 전원장치부(3)로 이루어지되, 육면체 형상의 수납부(2) 상부에는 구멍(12)(13) 뚫린 뚜껑(8)이 개폐가능하게 덮여 있으며, 그 내측 공간부에는 수초고정구(24)로 고정된 수초(26)가 담겨있는 비이커(14)가 내장되어지되, 상기 뚜껑 구멍(12)(13)을 통하여 온도계(40)와 기포수집장치(30)가 관통되게 끼워지면서 상기 온도계(40)와 기포수집장치(30)의 하부는 비이커(14)속에 잠기게 되며, 수납부(2)의 내측 바닥에는 히터(15)가 설치되고, 각각의 내측 벽면에는 환풍팬(16), 유리판(17), 확대경(18), 온도감지센서(19)가 부착되어지며, 전원장치부(3) 내측에는 통상의 온도조절기(20), 전원스위치(21), 빛세기 조절 스위치(22)등을 구동하는 전원장치가 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 광합성 측정용 실험장치.
3. 제2항에 있어서, 기포포집장치(30)는 투명한 유리재질로 구성되어지되, 상단에는 고무호스(33)가 끼워지고, 중간에는 코크1(31)과 코크2(32)가 형성되어지며, 코크1(31)과 코크2(32) 사이에는 스포이트 고무관(34)이 형성되도록 한 것을 특징으로 하는 광합성 측정용 실험장치.