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기타줄 불태우는 산소의 인해전술

많이 부딪힐수록 잘 탄다

 

기타줄 불태우는 산소의 인해전술


극장에서 영화 ‘태극기 휘날리며’를 본 모험이와 슬기는 아직도 그 감동에 젖어 있다. 특히 중공군이 물밀 듯 밀려들어오는 장면이 생생하다.
이장면을 컴퓨터 그래픽으로 연출해냈다는 사실에 감탄한 모험이와 슬기는 그날밤 꿈속에서 1.4후퇴 직전의 전쟁터에 와 있다.

전쟁이 끝났다는 기쁨으로 잔뜩 들떠있는 군인들은 근처 민가에서 구한기타를 치고 노래를 부르며 고향에 돌아갈 채비에 여념이 없다. 모험이와 슬기도 군인들을 도와 막사를 정리하느라 바쁘다. 그런데 갑자기 보초를 서던 군인 한명이 허겁지겁 달려왔다 .

군인 : 대장님, 큰일났습니다! 중공군이 떼지어 쳐들어오고 있습니다!
대장 : 도대체 그게 무슨 소리냐?
군인 : 이대로 있다가는 꼼짝없이 당합니다. 서둘러 후퇴해야 합니다!
막사는 순식간에 아수라장이 됐다.
대장 : 다 끝난 전쟁인데 어떻게 이럴 수가…. 무슨 방법이 없겠나?
군인 : 제가 입수한 정보에 따르면 저들은 공중에 불꽃을 터뜨려 서로 신호를 주고받는다고 합니다. 그러니까 지금 불꽃 신호를 주면 남하를 멈출 겁니다.
대장 : 무기란 무기는 다 떨어지고 폐허가 된 이 마당에 무슨 수로 불꽃을 만든단 말이냐?
군인들이 팽개쳐둔 기타를 물끄러미 바라보던 슬기는 좋은 아이디어가 떠올랐다.
슬기 : 잠깐만요, 대장님. 혹시 산소를 구할 수 있습니까?
대장 : 저쪽에 있는 공장이 아직 모두 파괴되지 않았으니 아마 구할 수는 있을 거네.
모험이 : 슬기야, 너 혹시 기타줄을 태워보려는 참이니? 그런데 철은 타지 않는단다.
대장 : 맞네, 그냥 달궈지기만 할거야.
슬기 : 중공군처럼 우리도 산소로 인해전술을 써보는 거야, 오빠.
슬기는 어떻게 기타줄을 태워 불꽃을 낼 수 있다는 것일까.

▶▶▶철로 된 기타줄이 어떻게 불에 탈 수 있을까?

기타줄은 공기 중에서 불에 타지 않고 온도만 올라가 빨갛게 달아오른다. 그러나 산소가 가득찬 집기병 속에서는 불꽃을 내면서 잘 탄다.

탄다는 것은 연소반응이다. 연소는 타는 물질이 어떤 온도(발화점) 이상에서 산소와 반응해 빛과 열을 내는 현상이다. 연소와 같은 화학반응이 일어나기 위해서는 반응물을 이루는 성분 알갱이들사이에서 충돌이 일어나야 한다. 즉 기타줄을 구성하는 성분과 산소가 충돌해야 연소가 이뤄진다는 말이다.

이때 성분 알갱이의 수가 많으면, 즉 반응물의 농도가 진하면 충돌하는 횟수가 늘어나기 때문에 반응이 훨씬 잘 일어난다. 놀이공원에서 범퍼카를 탈때 범퍼카가 많을수록 차들끼리 충돌하는 횟수가 늘어나는 것과 마찬가지 이치다.

공기 중 산소가 차지하는 비율은 약 20%다. 이 정도 양으로는 기타줄을 태울 만큼 충분한 충돌을 일으키지 못한다. 이에 비해 산소를 채운 집기병 속은 산소가 거의 1백%인 환경이 된다. 따라서 기타줄을 연소시킬 만큼 충분한 충돌이 일어날 수 있는 것이다.

▶▶▶불을 붙이지 않아도 강철솜이 타는 이유는?

불에 타지 않는 철이 조건에 따라서 불이 붙는 경우가 있다. 철은 전류가 통하는 도체다. 전류가 흐르면 열이 발생한다. 전류가 어떤 물체에 흐르느냐에 따라 저항이 달라지므로 열이 발생하는 정도는 다르다.

철은 저항이 작은 편이라서 열이 그리 많이 발생하지 않지만, 가느다란 강철솜은 단면적이 작아서 저항이 커진다. 따라서 강철솜에 전류가 흐르면 많은 열이 발생한다. 이 열이 강철솜에 불을 붙이는 것이다. 또한 강철솜은 가늘기 때문에 같은 부피의 철사나 철판보다 공기와 접촉하는 면적이 커져 산소를 많이 공급받을 수 있다. 충분히 높은 온도와 충분한 산소의 공급으로 연소한 강철솜은 산화철이 돼 색깔이 변한다.

설탕을 불에 대면 금방 녹아서 타버린다. 그런데 설탕을 곱게 갈아 가루로 만들어 공기를 이용해 불꽃 위로 뿜어주면 공기와 접촉하는 면적이 커져 마치 폭발하는 것 같은 반응이 일어난다.

설탕의 경우 알갱이 크기가 반으로 작아지면 같은 부피에서 표면적이 2배로 늘어난다. 따라서 공기와 접촉하는 면적도 2배로 늘어나게 되는 것이다.

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2004년 04월 과학동아 정보

  • 사진

    박창민
  • 기타

    임소형 기자
  • 김경숙 교사

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