성냥과 라이터 없이 불을 피워라!

2017년 11월 15일 16:00

친구들과 함께 캠핑장으로 놀러간 섭섭박사님! 커다란 텐트를 치고, 신나게 뛰어놀며 즐거운 시간을 보냈어요. 얼마 후, 배가 고파진 섭섭박사님은 점심으로 맛있는 고기를 구워먹기로 했답니다. 그런데 준비한 숯에 불을 붙이려고 하는 순간, 성냥과 라이터를 가져오지 않았다는 사실을 깨달았어요. 어떻게 하면 성냥과 라이터 없이 불을 피울 수 있을까요?

 

GIB, 어린이과학동아 제공
GIB, 어린이과학동아 제공

섭섭박사의 힌트

무인도에 떨어져도 불만 피우면 산다!


영화 속에서 주인공이 무인도에 갇혔을 때, 가장 먼저 불을 피우기 시작해요. 추위에서 벗어나거나 동물의 위협에서 자신을 지키기 위해서지요. 이때 불을 피우기 위한 필수 조건을 알면 주변의 사물을 이용해서 간단하게 불을 피울 수 있답니다.

 


힌트 하나. 불을 피울 때 필요한 것은?


어떤 물질이 산소와 빠르게 결합하면서 열과 빛을 내면 ‘불이 붙었다’라고 해요. 이때 세 개의 조건이 갖춰져야 한답니다. 불을 붙일 물질, *발화점 이상의 온도, 충분한 양의 산소지요. 이를 ‘연소의 3요소’라고 해요.


예를 들어서, 덩어리로 되어 있는 철은 속까지 산소가 들어갈 수 없기 때문에 아무리 가열해도 불이 붙지 않아요. 하지만 철을 실처럼 가늘게 만들어서 뭉친 강철솜에는 쉽게 불이 붙는답니다. 강철솜 사이사이로 공기가 통하면서 불이 붙기에 충분한 양의 산소가 공급되기 때문이에요.


*발화점 : 물체를 가열할 때 스스로 불이 붙는 가장 낮은 온도.

 

myles power 제공
myles power 제공

힌트 둘. 온도를 높여라!


발화점 이상의 온도를 얻기 위한 간단한 방법은 ‘마찰력’을 이용하는 거예요. 마찰력은 접촉해 있는 두 물체가 미끄러져 움직이려고 할 때, 이 움직임을 방해하는 힘이랍니다. 손바닥을 서로 비비면 따뜻해지는 것처럼, 마찰력이 작용하면 운동 에너지가 열로 바뀌죠.


마찰력은 표면이 거칠수록 커져요. 성냥을 거친 표면에 긋는 것도 마찰력을 높이기 위해서죠. 이때 성냥을 빠르게 그어서 운동 에너지를 늘려야 충분한 열이 생긴답니다.


이외에도 전기 저항을 이용하거나 렌즈로 햇빛을 모아서 온도를 높이는 방법도 있어요.

 

GIB 제공
GIB 제공

실험 방법

건전지와 지퍼백으로 불을 붙여라!

※ 실험할 때는 꼭 보호 장비를 착용하고, 안전에 유의하세요!


<어린이과학동아> 친구들이 불을 피워야 하는 섭섭박사님을 위해 여러 가지 아이디어를 보내주었어요. 블로그와 홈페이지에 올라온 다양한 방법 중 몇 개를 뽑아서 직접 실험해 보았지요. 섭섭박사님은 성냥과 라이터 없이도 불을 피울 수 있을까요?

 


실험 방법 하나. 껌 종이와 건전지로 불을 피워라!

제안 독자 : 추연진, 장학훈, 안윤호, 박성현, 최지완

 

어린이과학동아 제공
어린이과학동아 제공

준비물 : 껌 종이, 가위, 건전지
➊ 껌 종이를 3등분 한다.
➋ 껌 종이의 가운데 부분을 폭이 2mm 정도가 되도록 잘라낸다.
➌ 건전지의 (+)극과 (-)극에 껌 종이의 양끝을 연결한다. 이때 껌 종이의 반짝이는 면이 건전지에 닿아야 한다.

 

 


원리

껌은 수분과 만나면 금방 눅눅해지기 때문에 껌 종이는 바깥의 수분이 들어오는 것을 막아야 한다. 이를 위해 껌 종이에는 알루미늄이 얇게 코팅되어 있다. 알루미늄은 전류가 흐르는 도체이기 때문에 껌 종이에도 전류가 흐를 수 있다.


대부분의 물체에선 전류가 흐를 때 열이 발생한다. 일부 전자가 물체를 이루는 원자 사이로 이동하는 과정에서 원자와 부딪히기 때문이다. 즉, 원자와 전자가 부딪칠 때의 충격이 열로 바뀌는 것이다. 이때 원자와 부딪히는 전자가 많아질수록 더 많은 열이 발생한다.


전류가 흐르는 길을 좁히면 전자가 좁은 길에 몰린다. 그러면 더 많은 양의 전자가 원자와 부딪히고, 더 많은 열이 발생한다. 실험에서 껌 종이의 가운데 부분을 좁게 만드는 것도 이 때문이다. 껌 종이의 알루미늄에 전류가 흐르면 좁은 부분에서 열이 발생하고, 이 열이 종이로 전해져서 불이 붙는다.

 


실험 방법 둘. 지퍼백으로 간이 렌즈를 만들어라!

제안 독자 : 손예준, 이해원, 김태연

 

어린이과학동아 제공
어린이과학동아 제공

준비물 : 지퍼백, 물, 검은색 종이
➊ 지퍼백에 물 한 컵을 채운다.
➋ 지퍼백을 기울여서 물을 한쪽 구석에 몰아놓은 뒤, 물이 없는 윗부분을 말아 준다.
➌ ➋에서 만든 간이 렌즈로 햇빛을 모아서 종이에 불을 붙인다.

 

 


원리

렌즈는 빛을 굴절시키는 도구로, 모양에 따라 ‘볼록렌즈’와 ‘오목렌즈’로 나뉜다. 볼록렌즈는 빛을 모으며 물체를 크게 보이도록 만들고, 오목렌즈는 빛을 퍼뜨리며 물체를 작아 보이게 만든다.


대부분의 렌즈는 빛을 잘 굴절시키는 유리나 플라스틱으로 만들어진다. 또한 물도 빛을 잘 굴절시키기 때문에 투명한 지퍼백에 담아서 물을 동그란 모양을 만들어 주면 간이 볼록렌즈를 만들 수 있다.


간이 볼록렌즈를 해가 떠 있는 방향에 놓으면 지퍼백 속의 물이 햇빛을 굴절시키면서 햇빛을 한곳에 모아 밝은 점을 만든다. 이 점은 밝을 뿐만 아니라, 물체를 250℃ 이상까지 가열할 수 있을 정도로 뜨겁다. 종이는 230℃정도에서 불이 붙으므로, 이 점에 종이를 놓으면 불이 붙는다.

 

볼록렌즈를 통과한 빛이 굴절되는 모습. - Fir0002(W) 제공
볼록렌즈를 통과한 빛이 굴절되는 모습. - Fir0002(W) 제공

다음 실험 미션

조명을 만들어라!


연말을 맞아서 집에 친구들을 초대해 파티를 연 섭섭박사님! 맛있는 음식들과 멋진 조명으로 파티의 분위기를 한껏 살렸답니다. 그런데 갑자기 정전이 됐는지 사방이 어두컴컴해졌어요! 이대로라면 파티를 망칠 텐데….


집에서 직접 조명을 만들 수 있는 방법이 없을까요? 다양한 방법을 어린이과학동아 홈페이지(kids.dongascience.com)에 올려 섭섭박사님을 도와 주세요!

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