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2017 가을호 / 공대생이 보는 세상 / 불꽃놀이

작성자
이정훈
조회수
94
작성일
2017-10-18
첨부파일

“화학과”가 본 불꽃놀이

빨강, 노랑, 초록, 파랑! 저 형형색색의 불꽃들 좀 봐~ 불꽃놀이는 언제 봐도 정말 아름다운 것 같아. 고등학교 때 배웠던 불꽃반응이 여기에 쓰이는 거였구나! 연소할 때 발생하는 열에너지가 원자의 전자를 들뜬 상태로 만든 뒤, 그만큼의 에너지를 빛으로 방출하기 때문이었지, 아마? 색이 모두 다른 건 원소들마다 들뜬 상태의 에너지가 다른 거구. 저런 다양한 색을 내기 위해서 얼마나 다양한 종류의 원소들을 준비했을까? 깜짝이야, 방금 엄청 큰 소리의 폭발이 있었어. 맞아, 불꽃놀이는 화약이 기본 재료였지! 그 중에서도 질산칼륨, 황, 목탄 이렇게 세 가지 재료를 섞어 만든 ‘흑색화약’을 주로 사용할거야. 흑색화약은 다른 화약과 달리 빠르게 연소할 뿐 폭발하지 않아서 안전한 편이니까 말이야. 방금 예쁜 꽃 모양 불꽃이 터졌어! 어? 저건 또 유성 모양이네? 그리고 쟤는 야자수 모양이야! 정말 신기하다. 어떻게 연소와 폭발만으로 저런 다양한 모양을 만들 수 있는 걸까? 단순히, 한 번의 폭발만으로는 무리일 것 같은데? 아! 작은 화약공을 만들어서 여러 번 폭발시키면 가능할거야. 그리고 저런 모양은 화약공이 터지는 시간차를 두면 될 것 같은데? 아, 그래 도화선이야! 화약공마다 도화선의 길이를 다르게 하면 시간차를 둘 수 있어! 몇 분의 불꽃놀이를 위해 화약이 터지는 시간을 일일이 계산해야 하는 거구나. 불꽃놀이는 생각보다 엄청나게 정밀한 과정이 있어야 되겠네. 미래의 불꽃놀이는 해리포터에 나왔던 움직이는 요정도 만들 수 있지 않을까? 정말 기대돼!


글_이호준 화학과 16학번(알리미 22기)




“산업경영공학과”가 본 불꽃놀이

펑펑펑~! 장관이로구나~ 난 불꽃놀이가 만든 저 아름다운 배경이 참 좋더라. 이 화려한 불빛을 위해 모인 많은 사람들 속에 있는 그 느낌도 좋아! 그런데 잠깐! 이 수많은 사람들은 각자 어떻게 이 곳에 모이게 된 것일까? 우선 불꽃축제를 한다는 사실을 많은 사람들에게 알리기 위해 여러 방법을 사용했을 거야. 내가 보고 왔던 SNS 게시물도 있을 수 있고 지나가다 확인할 수 있는 현수막에서도 불꽃놀이 사실을 알 수 있었어. 최대한 많은 사람들이 볼 수 있도록 접근성이 좋고 많은 유저 수를 확보한 페이스북과 인스타그램에 홍보했다는 것을 알 수 있지. 또한 SNS와 같은 온라인 방법 말고도 길거리에 있는 현수막같이 오프라인 홍보도 이루어져. 이런 경우에도 가장 많은 사람들이 볼 수 있게 하기 위해 사람들의 왕래가 가장 많은 곳에 설치하지. 그럼 본래의 목적과 비용, 효율 측면 모두 잡을 수 있게 돼! 그렇다면 다음으로 불꽃놀이 현장에서 사람들을 살펴볼까? 우선 사람들은 각자의 방법으로 불꽃놀이 장소로 모일거야. 누군가는 대중교통을 이용해서 오고, 누군가는 자신의 차를 직접 가지고 오겠지? 그런데 만약 차를 가지고 온 경우에 그 수많은 차를 주차장에 어떻게 효율적으로 주차시킬 수 있는 것일까? 그건 바로 주차장 바닥의 화살표에서 비밀을 찾을 수 있어! 주차장 입구에서 화살표를 따라 들어가면서 빈자리에 주차를 하는거야. 이 때 화살표 노선을 모든 주차공간을 지날 수 있게 짠다면 운전자가 지나가면서 모든 자리를 확인해 빈자리를 찾을 수 있게 되는거지. 그리고 만약 주차장이 꽉 차 있을 때 차가 주자창으로 들어오면 번거롭겠지? 그래서 요즘엔 각 주차자리에 차가 주차되어있는지 확인하고 주차할 수 있는 공간이 몇 자리나 남았는지 알려주어 편의성을 증대시켰어. 이 방법들 외에도 수많은 실험과정을 거쳐 가장 효율적으로 행사를 진행해 시간, 비용 모든 측면에서 경제적으로 이득을 챙긴 것을 알 수 있겠군! 아, 머리 아파. 난 이제 그만 불꽃놀이를 감상하러 가야겠다. 안녕~


글_장영석 산업경영공학과 16학번(알리미 22기)




“신소재공학과”가 본 불꽃놀이

오늘은 친구들과 함께 포항의 명물인 불꽃축제에 왔어. 멋진 불꽃놀이를 보려고 전국 각지에서 엄청난 인파의 사람들이 모여 있네. 길거리에는 신나는 노래가 흘러나오고, 맛있는 음식 냄새가 코를 자극하고 있어. 오, 드디어 불꽃놀이가 시작되었어! 정말 멋진 광경이야. 다양한 금속재료들의 형형색색 불꽃반응이 어두운 밤하늘을 수놓고 있어. 불꽃놀이에 쓰이는 폭죽에는 연소반응에 필요한 모든 재료를 담은 흑색화약이 사용돼. 곱게 갈린 흑색화약은 가스를 만들어내는 반응을 일으키는데, 높은 압력이 가해지는 상황에서 고체가 고온의 기체로 변할 때 폭발효과가 발생하지. 그래서 흑색화약을 불꽃탄이라고도 하는데, 이 불꽃탄에 리튬이나 스트론튬을 혼합하면 붉은 색을 내고 나트륨은 노란색을 내. 우와, 방금 솟아오른 폭죽이 엄청난 폭발음을 내면서 터졌어. 불꽃축제의 묘미는 화려한 광경뿐만 아니라, 귀를 찌를 듯이 쩌렁쩌렁한 폭발음이기도 한 것 같아. 폭죽의 멋진 소리를 만드는 '살루트'는 곱게 간 티타튬과 산화재의 혼합물인 플래시 파우더를 재료로 하고, 일반 용기보다 두꺼운 2센티미터의 용기가 사용되어 폭발시간을 연장시키고 열과 압력을 증가시켜서 더 큰 폭발음을 만들어 내. 그 외에도 알루미늄 등의 금속 박편이 반응하면서 지직거리는 소리를 만들기도 하고, 탄피에 구멍을 뚫어놔서 화약 연소 시에 발생하는 뜨거운 기체의 분출로 휘파람 소리를 만들기도 해. 함께 열심히 공부하던 친구들과 같이 불꽃축제에 놀러 와서 다양한 재료들이 만들어내는 멋진 광경도 보고 맛있는 길거리 음식도 많이 맛봤던 정말 즐거운 경험이야. 내년에도 꼭 다시 보러 와야겠어.


글_최형석 신소재공학과 16학번(알리미 22기)




“물리학과”가 본 불꽃놀이

와~ 불꽃놀이 너무 아름답다~ 깜깜한 하늘과 다양한 색의 폭죽이 정말 잘 어울리는 것 같아!! 그나저나 바닥에서 발사해서 저 높은 하늘까지 올라가서 폭발하다니… 얼마나 많은 에너지가 필요한 걸까? 발사하고 몇 초 후에 불꽃이 터지는지부터 세어야 겠다. 1, 2, 3!! 거의 3초 정도 있으면 불꽃이 터지는구나~ 중력가속도가 약 10m/s2이니까 등가속도 식에 의해 처음 발사할 때의 속도는 약 30m/s라는 것을 알 수 있겠네. 운동에너지를 계산하면 음… 아! 그 전에 폭죽의 질량을 알아야 하는구나! 20발에 1kg이라고 적혀 있으니 한 발은 약 50g이네~ 이제 운동에너지 식에 대입하면 에너지는 약 22.5J임을 알 수 있어!! 이 외에도 발사할 때 나는 소리에너지와 폭발할 때의 폭발에너지를 더해주면 어림잡아 총 에너지를 구할 수 있겠어!! 흠… 그런데 폭죽이 오랫동안 공중에 머물게 하려면 어떻게 쏘아야 하지? 같은 에너지를 사용할 때 수직 속도가 가장 커야 하니까 90°로 쏘면 되겠구나! 이번에는 가장 멀리서 폭죽이 터지게 하고 싶어!! 먼저 쏘는 각도를 θ라고 하고 수평 속도와 수직 속도를 θ에 대해 표현해야 하는구나~ 최고점에 도달할 때까지의 시간은 수직 속도를 중력 가속도로 나눈 값이니까 거리를 구하는 등가속도 공식에 이 값을 대입해야 겠어! 초기 속도에는 θ로 표현된 수평 속도를 대입하자~ 와! 드디어 수평 방향의 거리가 θ에 대한 식으로 표현되었어!! 이제 이 식을 θ에 대해 미분하면 45°로 쏠 때 가장 멀리 날아간다는 것을 알 수 있어. 불꽃놀이에서도 이런 물리적인 사실을 확인할 수 있다니!! 너무 재밌다~

글_유태형 단일계열 17학번(알리미 23기)