매년 이맘때면 서울 밤하늘에는 형형색색의 불꽃들로 수가 놓입니다. 불꽃을 보기 위해 여의도와 그 주변을 찾는 인파도 한해 평균 120만 명에 달한다고 하는데요. 매년 수많은 인파에 치이고 추위에 떨면서도 한강 주변 다리나 공원에서 친구들과 치맥하면서 불꽃놀이를 감상했던 기억이 나네요.
올해는 다음 달 4일에 그 화려한 불꽃놀이 축제의 막을 열 예정이랍니다. 불꽃놀이를 앞두고 문득 드는 생각이 있습니다. 불꽃은 어떤 원리에서 저렇게 아름다운 빛깔로 하늘을 밝히는 것일까. 그래서 이번 케미칼스토리로 짧은 순간이지만 하늘 한가득 피어나는 불꽃의 원리에 대해 소개합니다.
▲ 흑색화약(출처: http://ko.wikipedia.org/wiki/)
밤하늘에 화려한 수를 놓는 불꽃놀이는 화학이 만들어낸 예술작품이라고 해도 과언이 아닌데요. 불꽃놀이에 사용되는 재료는 ‘화약’이라는 물질입니다. 중국 사극에서 화약으로 만든 불꽃놀이와 폭죽놀이를 즐기는 장면이 나오곤 하는데요. 화약은 9세기 중국인들이 개발했으며, 화약을 활용한 최초의 무기도 11세기 중국에서 발명됐답니다.
화약하면, 황과 숯, 초석이라고 불리는 질산칼륨의 혼합물로 알려져 있는데요. 화약은 연소될 때 많은 양의 기체가 발생해 급격히 팽창하며 강한 힘을 방출하는 성질이 있어 주로 무기 제작에 사용됩니다. 무시무시한 폭발력을 지닌 화약으로 이렇게 예쁜 불꽃을 만들 수 있다니 정말 신기하네요.
불꽃 제작에는 '흑색화약'을 사용합니다. 흑색 화약은 연소에 필요한 모든 요소를 갖추고 있는데요. 숯의 검은색으로 검은 연기가 나온다고 해서 흑색화약이라 부른다고 하죠. 흑색화약은 곱게 갈수록 입자의 표면적이 증가해 연소반응을 빠르게 일으키게 된답니다. 연소반응은 물질이 산소와 결합하여 다른 물질로 변하면서 열과 빛을 내는 현상인데요. 빠른 속도로 고체에서 기체로 성질이 변화면서 폭발 효과가 나타나게 되는 것이죠.
화약의 성분 중 하나인 질산칼륨은 산소를 공급하고 황과 탄소 성분의 숯은 연소를 위한 연료로 사용됩니다. 그리고 숯과 황이 연소하면서 질산칼륨을 가열하면 다량의 산소가 방출되는데 산소는 불에 공급되고 황은 연기 상태로 배출됩니다.이러한 성질을 탄 안에 발생시켜 불꽃을 만든답니다.
불꽃의 모양은 연소 반응에 따라 결정되지만, 불꽃의 다양한 색상은 어떤 배합제를 사용했는가에 따라 결정됩니다. 배합제에 사용된 금속원소에 따라 불꽃의 색이 달라지는 것이죠! 배합제는 연소반응을 일으키면서 강렬한 빛을 발하게 됩니다.
불꽃의 색깔을 결정짓는 금속으로는 칼륨과 스트론튬, 바륨 등이 있습니다. 칼륨(K)은 주황색을 만들고 스트론튬(Sr)은 빨강색, 바륨(Ba)는 녹색, 나트륨(Na)은 노랑색, 구리(Cu)는 파랑색의 불꽃을 만들어 냅니다. 더 다양한 색상을 내기위해 금속 배합제를 혼합하기도 하는데, 예를 들어 구리와 스트론튬을 섞으면 보라색의 불꽃이 나오게 됩니다.
한화그룹은 2000년부터 매년 불꽃놀이축제를 개최하고 있습니다. 오는 10월 4일에는 서울 여의도 한강공원에서 '한화와 함께하는 2014 서울세계불꽃축제'가 열릴 예정이라고 하네요. 한화그룹이 불꽃축제를 개최하게 된 배경에는 한화그룹이 1952년 한국화약에서 출발한 것에서 기인합니다. 불꽃축제는 작은 화학회사에서 이제는 미래에너지를 선도하는 세계적인 기업이 된 한화그룹에게 있어 상징적인 행사인데요. 더불어 한화그룹만의 킬러콘텐츠로서 브랜드 가치를 높이는데 큰 몫을 하고 있지요. 또한 한화그룹의 대표적인 사회공헌 활동으로 많은 사람들에게 즐거운 추억을 안겨주고 있답니다.
올해 불꽃축제에는 영국과 중국, 이탈리아, 한국 총 4개국 대표 연화팀이 참여해 총 11만여 발의 불꽃을 쏘아 올린다고 하는데요. 특히 한강에 바지선을 띄워 오색단발류 불꽃을 활용한 '타워불꽃쇼'는 정말 기대가 되네요. 올해 불꽃축제에도 연인과 혹은 친구들과 즐거운 추억되시길 바랍니다.
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