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불꽃놀이, 금속 원소들이 벌이는 빛과 소리의 축제 목록

조회 : 7112 | 2010-10-13







가을에는 지역마다 다양한 축제들이 펼쳐집니다. 전어축제, 대하축제, 김치축제 등의 먹거리 축제에서부터 갈대축제, 억새축제, 허수아비축제 등 가을 풍경을 맘껏 감상할 수 있는 축제까지 다양하게 펼쳐집니다.
어느 지역에 있든지 참여할만한 축제들이 많으니, 그 지역의 특별한 축제 하나쯤 참여해 이 가을 정취를 맘껏 느껴보는 것도 좋을 것 같습니다.
축제 하면 떠오르는 것 중 이것을 빼놓을 수 있을까요? 축제를 알리는 전야제나 축제의 마지막을 아쉬워하며 쏘아 올리는 불꽃놀이 말이에요. 가을에는 우리나라에서 가장 유명한 두 개의 불꽃축제가 펼쳐진답니다. 바로 여의도 한강공원에서 열리는 서울세계불꽃축제와 부산 광안리해수욕장에서 열리는 부산세계불꽃축제가 그것입니다. 2010 서울세계불꽃축제는 얼마 전인 10월 9일 토요일에 멋지게 서울의 밤하늘을 수놓았고, 부산세계불꽃축제는 10월 21일부터 23일까지 부산 광안리해수욕장 인근에서 펼쳐질 예정이랍니다.
가을하늘의 밤을 수놓는 화려한 불꽃축제, 지금부터 그 비밀을 밝혀볼까요?



*알아보기*
- 빛의 퍼레이드를 가능케 한 화약과 불꽃 제조술의 원리
- 빨주노초파남보, 빛의 불꽃놀이

[금속 원소들이 만들어내는 불꽃반응 색]
- 쾅쾅, 소리의 불꽃놀이




*관련교과*
- 6학년 1학기 1단원 기체의 성질
- 6학년 1학기 6단원 여러 가지 기체
- 6학년 2학기 5단원 연소와 소화
- 4학년 2학기 5단원 열에 의한 물체의 부피 변화
- 중학교 3학년 3단원. 물질의 구성 / 원소
- 고등학교 화학 Ⅱ 2단원 물질의 구조 / 원소의 주기율



빛의 퍼레이드를 가능케 한 화약과 불꽃 제조술의 원리
해변에서 폭죽놀이를 해본 적이 있나요? 펑펑! 슝슝! 소리를 내며 하늘을 향해 긴 빛의 꼬리를 만들며 달려가는 폭죽놀이. 신나지요?
지금부터 이야기할 불꽃축제의 불꽃놀이는 이 정도의 폭죽놀이에 비교할 수 없습니다. 첨단 과학의 결정체라고 할 수 있는 엄청난 비용과 수많은 인력들의 땀이 만들어낸 결과물이니까요. 얼마 전 서울 밤하늘을 수놓은 불꽃놀이는 컴퓨터로 작동시키는 안무와 화학물질이 만들어낸 빛의 퍼레이드였습니다.
어떤 비밀들이 이런 화려한 무대를 만들어 낸 것일까요? 먼저 화려한 불꽃의 색깔을 이야기하기 전에 아주 기본이 되는 이야기부터 해보도록 해요.
이런 화려한 불꽃놀이는 ‘흑색화약’에서부터 시작됩니다. ‘화약’을 이해하려면 ‘연소’를 알아야 해요. 연소는 물질이 공기 중의 산소와 급격하게 반응하여 빛이나 열 또는 불꽃을 내는 현상을 말하지요.









흑색화약은 질산칼륨과 황 그리고 목탄(숯)의 혼합으로 만들어진 것으로 화약류 중 가장 오래전에 발명된 것이에요. 이 흑색화약은 이 연소에 필요한 모든 요소를 갖추고 있었습니다. 화약 속의 질산칼륨은 산소를 공급하고 황과 숯(탄소 성분)은 연료가 되지요. 숯과 황이 연소되면서 질산칼륨을 가열하고, 질산칼륨에서는 산소가 나오게 되고요. 또 이 산소는 다시 불이 타오를 수 있게 공급되고요. 황은 숯과 질산칼륨이 잘
by Historiograf
불꽃놀이에 쓰일 불꽃탄을 제조하고 있는 기술자.
사진출처 : 위키백과
밀착되게 하는 역할을 수행한답니다. 화약 속에 들어갈 원료는 곱게 갈수록 전체 입자수와 표면적이 증가해 불이 붙을 공간이 늘어나게 된다는 사실도 기억해 두도록 해요. 뒷부분에서 더 자세히 설명하게 될 테니까요. 화약의 폭발은 고체나 액체의 폭발성 물질에 충격이나 열을 가하면 연소되면서 순간적으로 기체로 변하면서 기체의 팽창력에 의해서 폭발 효과를 가지는데, 불꽃놀이는 이 효과를 불꽃탄 안에 담는 것에서부터 시작됩니다.
여러 가지 화학 물질과 퓨즈가 설치된 불꽃탄(로켓탄)이 하늘로 발사되고 발사되면서 퓨즈가 다 타버리고 나면 화약이 발화되기 시작합니다. 이 때 화약 속 화학 물질을 태운 불꽃이 퍼지면서 화려한 색과 소리를 내는 것이지요. 불꽃의 크기 및 다양한 형태는 가루의 크기 및 불꽃탄 속을 채우는 방식 등 여러 가지 복합적인 기술적 요소로 해결되는 것이고요.



빨주노초파남보, 빛의 불꽃놀이
불꽃놀이를 보다 보면 터지는 불꽃마다 어떻게 각기 다른 색깔, 다른 형태, 다른 소리를 가지고 있는지 궁금해지기도 해요. 이 색색의 불꽃들 속에도 과학의 힘이 숨어 있어요.
우리가 과학 교과서 속에서 배우는 불꽃반응을 이 불꽃놀이 속에서 살펴볼 수 있답니다. 불꽃반응이란 금속의 원소들이 탈 때 독특한 색깔을 나타내는 것으로 그 금속원소의 종류를 알아낼 수 있는 것인데요, 불꽃놀이에는 이 금속 원소들이 비밀이 숨어 있는 것이에요.
우리가 알아야 할 몇 가지 금속 원소들의 불꽃반응 색을 알아볼까요?








이 외에도 우리 주변에는 수많은 금속 원소들이 존재합니다. 전체 원소 중 금속 원소가 무려 80%나 되니까요. 이 수많은 금속 원소들을 모두 불꽃놀이에 이용할 수는 없습니다. 색깔이 아무리 예뻐도, 많은 사람들이 함께 즐기는 축제에 이용되는 불꽃을 제조하는 일이니만큼 안전성을 고려하지 않을 수 없겠지요?
그래서 실제로 불꽃놀이에는 다음과 같은 금속원소들로 불꽃의 무지개 색을 만들어 낸답니다. 더 선명하고 예쁜 색을 나타내기 위해 두 가지 금속 원소를 섞기도 하고요. 알루미늄이나 마그네슘 금속으로 흰색 불꽃을 만들어내기도 합니다.







쾅쾅, 소리의 불꽃놀이
불꽃놀이에서 빼놓을 수 없는 재미 요소로 ‘소리’를 빼 놓을 수는 없지요? 슝슝, 쉬이익, 펑 다양한 소리가 불꽃놀이의 화려함을 더하는 것 같습니다.
그래서 불꽃 제작자들은 시각적으로 보이는 불꽃의 색깔이나 모양만큼이나 불꽃이 탈내 나는 소리도 중요하게 여깁니다. 창문이 흔들리고, 관객들을 흥분시키는 폭음의 정체는 무엇일까요?
불꽃탄을 제작할 때 용기와 폭약의 배합 방법에 그 비밀이 있는데요, 지이익 하고 소리를 내면서 타게 하려면 곱게 간 티타늄과 급속하게 연소하는 산화제를 혼합합니다. 그리고 일반 용기보다 두꺼운 용기를 쓰는데, 그 이유는 폭발 시간이 약간 연장되고 열과 압력이 증가해 불꽃이 타면서 주변 공기를 가열하면서 더 큰 폭음을 만들어 내기 때문입니다. 큰 폭발음에 비해 사용되는 화약의 양은 그리 많지 않답니다. 또 알루미늄 등 금속 박편으로 지직거리는 소리를 만들 수도 있고, 탄피에 구멍을 뚫으면 화약이 연소하면서 뜨거운 기체가 그 구멍으로 조금씩 분출되면서 휘파람 소리를 만들 수도 있답니다.
이뿐만이 아니라 불꽃놀이 속에는 훨씬 많은 과학이 숨겨져 있답니다. 책이나 인터넷 속 관련 사이트를 통해 그 비밀들을 더 파헤쳐 볼 시간이 만들어 보는 것은 어떨까요?





*용어 정리*
-금속 원소
금속 원소는 금속의 특징을 가진 원소들을 말입니다. 금속은 표면에서 번쩍번쩍 광택이 납니다. 그리고 단 한 가지 금속 원소, 수은만 빼고는 모두 단단한 고체이고요. 온도계에 쓰이는 수은은 금속 원소이지만, 액체 상태로 존재한답니다.
또 금속은 전기가 잘 통한다는 특징을 가지고 있습니다. 우리 주변에서 금속 물질은 쉽게 찾아볼 수 있는데요, 텔레비전, 세탁기, 냉장고, 자동차 등에 모두 사용됩니다. 금속 원소가 없었다면 우리 주변에서 전기를 사용하는 것, 편리한 이런 전자제품들을 사용하는 것은 꿈도 꿀 수 없었을 지도 모릅니다.




*더 찾아보아요*
- 내셔널 지오그래픽 네이키드 사이언스 7 - 불꽃놀이의 과학 : 내셔널 지오그래픽에서 만든 다큐멘터리로 살펴보아요. 내셔널 지오그래픽 홈페이지에 가입하면, 다큐멘터리 프로그램을 다시 보기로 볼 수도 있고요. 회원이 아닌 친구들은 네이버 캐스트에 정리된 내용으로 동영상과 함께 불꽃 제조술의 원리, 불꽃의 다양한 형태와 크기 등에 대해 살펴볼 수도 있어요. http://navercast.naver.com/science/documentary/3001

- 서울세계불꽃축제를 기획․진행하는 한화의 불꽃놀이 닷컴 : 다양한 불꽃의 사진과 자료들을 찾아볼 수 있습니다. 불꽃의 역사까지 살펴볼 수 있이요.
http://www.bulnori.com/



*한걸음 더!*
☆ 서울세계불꽃축제의 화려한 불꽃을 디자인하는 불꽃 디자이너에 대해 살펴볼까요? 흥미로운 직업이지요? 과학기술자일까요? 디자이너일까요? 불꽃 마법사들을 만나 보아요.

한화의 불꽃놀이 닷컴의 불꽃디자인 코너에서 세 분의 불꽃 디자이너를 만날 수 있어요.
http://www.bulnori.com/200608/story/designer01.jsp





주제!
기체 ,연소 ,소화
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