불꽃 축제
한화 이글스 창단 40주년, 불꽃의 과학
11월 마지막날
대전에서는
대전을 연고지로 하는
한화 이글스 야구단의
창립 40주년을 맞아
불꽃 축제가 열렸습니다.
만년 하위팀이었던 한화 이글스가
올해엔 코리안시리즈에 진출했으니
대전으로서는 경사가 아닐 수 없습니다.
서울에서는 매년
세계 불꽃축제가 열려
엄청난 불꽃 쇼가 펼쳐지지만,
대전에서는
가끔 지역 축제가 있을 때
조촐한 불꽃 쇼가 있을 뿐이어서
이번처럼 대규모의 불꽃 쇼는
보기 드문 행사라 할 수 있습니다.
마침 불꽃 쇼가 열리는 장소가
집에서 가까운 갑천변이어서
저도 멋진 불꽃 사진을 찍고 싶었지만,
30만 명이 모일 거라는
보도를 보고
직접 가는 것은 마음을 접었습니다.
대신 저희 아파트 옥상에 올라가
조금 떨어진 거리에서
사진을 찍기로 하였습니다.
앞부분에 건물들이 있어
아래 부분은 잘 보이기 않지만
하늘로 올라가는 불꽃은
잘 볼 수 있기 때문입니다.
시작시간 1시간 이전인대도
갑천대교와 신세계 백화점 쪽으로 가는
큰길뿐만 아니라
아파트 앞을 지나는 이면도로는
이미 주차장이 되어
차들이 움직이지 못하고 있었습니다.
저는 시작하기 5분 전에
옥상에 올라가
삼각대 위에 카메라를 설치하고
길거리에서 움직이지도 못하고 갇혀있는
자동차들의 행렬을 보며
'불꽃 쇼권' 아파트에 살고 있는
보람을 만끽했습니다.
정말 아름다운 불꽃 쇼였습니다.
(아래 사진들을 하나씩 클릭하시면 큰 사진으로 보실 수 있습니다.)
그런데
아름답고 다채로운 불꽃을 보면서
과학자의 직업의식이 발동하였습니다.
불꽃은 어떻게 만들기에
저렇게 다양한 색과 모양을 만들어 내는 걸까?
불꽃의 과학을 챗 GPT에게 물었습니다.
다음은 챗 GPT가 알려준 내용을 요약한 것입니다.
불꽃의 여러 가지 색은
고온에서 특정 파장의 빛을 내는
금속 원소들에 의해 만들어집니다.
붉은빛은 스트론튬(Sr),
주황빛은 칼슘(Ca),
노랑빛은 나트륨(Na),
초록빛은 바륨(Ba),
파랑빛은 구리(Cu) 화합물,
그리고 보랏빛은
스트론튬과 구리의 조합에 의한 혼합 발광이라고 합니다.
조금 더 어려운 과학적 설명은
이렇습니다.
불꽃 속 금속 원소가 가열되면
금속 내의 전자가 높은 에너지 상태로 올라갔다
다시 원래의 낮은 에너지 상태로 돌아가면서
에너지를 방출하는데,
이 에너지가 특정한 색의 빛이 되어
우리 눈에 보이게 됩니다.
불꽃의 구조는 크게 네 부분으로 나뉩니다.
첫 번째는
불꽃을 공중으로 날려 보내는
큰 구형이나 원통 모양의 껍데기인
발사체.
두 번째는
이 발사체를 올려 보내는 추진장치입니다.
이 안에 숯, 황, 질산칼륨 같은 물질이 있어
이 것들이 타면서 연소 가스압력으로
불꽃이 될 발사체를 공중으로 날아가게 만듭니다.
세 번째는
신관(Time Fuse)이라고 하는 물건입니다
일정 시간 후 정확한 고도에서 폭발하도록
시간을 조절하는 장치입니다.
화약 연소 속도를 계산해
1/100초 단위까지 제어한다고 합니다.
네 번째는
불꽃의 핵심인 스타(Star)입니다.
작은 구슬 형태의 화약 조각으로,
그 안에는 금속염, 산화제, 연료 및 바인더 등이 들어 있습니다.
이것들이 터지면서
색과, 수명, 밝기와 모양을 결정합니다.
불꽃을 만드는 기술은 사실
“스타의 배열” 기술입니다.
예를 들어
국화 모양의 불꽃은
구형 쉘 내부에 스타를 구형으로 배열하고
터질 때 모든 스타가
같은 속도로 바깥으로 퍼지도록 하여
균일한 원형을 만듭니다.
하트나 별 모양의 불꽃은
내부에 이미 그 형태의 패턴으로
스타를 배열합니다.
폭발 시 같은 방향으로 밀려나가면서
하트나 별 모양을 만듭니다.
스타에 알루미늄이나 마그네슘 같은
금속 분말을 더 넣어
잔광이 남게 함으로써
꼬리를 만들 수도 있습니다.
현재는 이러한 폭발 과정을
컴퓨터로 제어하면서
음악과 연동되게 하기도 하고
드론의 LED와 연동시킨 쇼도 연출합니다.
11월을 마감하는 날
아름다운 불꽃을 보면서
벌써 성탄절을 느끼게 하였습니다.
이날은 바로
성탄절에 태어나신 예수님을 기다리는
대림절이 시작되는 날이기도 하였습니다.
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