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하늘을 수놓는 아름다운 불꽃의 비밀!

올림픽 개막식처럼 많은 사람들이 모이는 행사에선 어김없이 아름다운 불꽃놀이가 펼쳐져요. 그런데 여러 색깔의 불꽃이 하늘에 그림을 그리는 모습을 보면 문득 궁금해지는 게 있어요. 어떻게 불꽃이 다양한 색을 내는 걸까요?

불꽃을 만드는 건 ‘흑색화약’이에요. 화약은 열이나 전기, 물리적인 충격 등을 받으면 짧은 순간에 폭발적으로 연소하는 물질을 뜻해요. 흑색화약은 2~7세기 경 중국에서 발명된 최초의 화약이지요. 질산칼륨과 숯, 황을 적절한 비율로 섞은 뒤 곱게 갈아서 만들어요.

흑색화약이 폭발적으로 연소하는 데 가장 중요한 물질은 질산칼륨이에요. 연소는 물체가 산소와 결합해서 빛과 열을 내는 반응인데, 질산칼륨이 산소를 빠르게 공급하는 역할을 하거든요. 덕분에 숯이 산소를 충분히 받아서 폭발적으로 연소할 수 있답니다. 또한 황은 숯보다 먼저 연소돼서 숯에 열을 제공하지요.

한편, 불꽃에 색을 입히는 건 다름 아닌 ‘금속’이에요. 금속 원소는 불을 만나면 고유한 색을 내는 성질이 있거든요. 이를 ‘불꽃 반응’이라고 하지요. 불꽃 반응은 혼합물에 어떤 금속 원소가 있는지 확인할 때 사용한답니다.

불꽃놀이에서는 흑색 화약에 금속 원소를 넣어서 불꽃색을 만들어요. 스트론튬을 섞으면 빨간색, 칼슘은 주황색, 나트륨은 노란색, 구리는 파란색이지요. 또한 구리와 스트론튬을 섞어서 보라색 불꽃을 만들기도 한답니다.

55년째 불에 타고 있는 유령 마을

미국 펜실베니아 주에 위치한 ‘센트레일리아’ 마을은 1962년부터 지금까지, 무려 55년 동안이나 화재가 계속되고 있어요. 무슨 일이 벌어졌던 걸까요?

센트레일리아는 광산으로 유명한 마을이었어요. 1860년대에 탄광이 열리면서 광부들이 마을에 정착했고, 인구는 3000명에 가깝게 늘어났지요. 이후 탄광의 규모가 점차 줄어들면서 인구는 1000명 남짓으로 줄었지만, 1960년까지도 채굴 작업은 계속 이어졌답니다.

하지만 1962년에 쓰레기 소각 회사 직원들이 땅속에 묻혀 있던 쓰레기를 태우면서 이 도시의 재앙이 시작됐어요. 쓰레기에 붙은 불이 지하 탄광에 묻혀 있던 석탄에 옮겨 붙은 거예요. 이후 2차례의 화재 진압 시도가 있었지만, 석탄에 붙은 불이 잘 꺼지지 않아 모두 실패로 돌아갔답니다.

하지만 화재가 눈에 보이지 않는 지하 탄광에서 벌어졌기 때문에, 이 지역 주민들은 1979년 까지도 심각성을 잘 모르고 있었어요. 그러던 중 주유소를 운영하던 주민이 지하에 묻힌 휘발유의 온도가 78℃ 정도까지 올라가는 것을 발견 하면서 화재가 심각하다는 사실이 점차 드러나기 시작했지요.

이후 화재는 점차 심해져 불에 타던 지하 탄광이 무너지기 시작했어요. 그리고 도로들 곳곳이 갈라지며 이 틈으로 유해 가스들이 분출되기 시작했지요.

결국 미국 정부는 1984년부터 주민들을 다른 곳으로 강제 이주 시켜서 현재는 아무도 살지 않는 유령 도시가 되었답니다. 과학자들은 앞으로 이 불이 250년은 더 지속될 거라고 예상하고 있어요.

“불꽃놀이의 원리에서 어떻게 암호를 찾아내라는 거야?”

혼란에 빠진 파부르가 외쳤어요. 그 순간, 불꽃놀이의 마지막을 장식하는 거대한 보라색 불꽃이 공중에서 ‘펑’ 하고 터졌지요. 그걸 본 오로라가 외쳤어요.

“보라색 불꽃! 스트론튬과 구리! 두 금속 원소의 원소기호가 암호일지도 몰라! ‘Sr’과 ‘Cu’말야~!”

이 말을 들은 시원이가 자물쇠의 알파벳을 ‘s, r, c, u’로 맞추자 ‘철컥’ 소리와 함께 자물쇠가 풀렸어요. 그리고 두근거리는 마음으로 보물 상자를 열었는데….

“이게 뭐야? 이건 그냥 돌멩이잖아?”