[창의력 키우기] 과학창의력

■ 초등

표면적을 넓혀라

사탕을 오래 먹으려면 깨서 먹기보다 녹여서 먹는 것이 나을 거예요. 바로 표면적 때문이지요. 우리의 침과 사탕이 좀 더 넓은 면적으로 만나면 빠른 속도로 반응을 하는 거지요. 커피를 마실 때 넣는 커피나, 설탕, 프림이 가루로 되어 있는 것이나 파스타의 면이 소스를 더 많이 묻힐 수 있도록 다양한 모양을 하고 있는 것도 모두 표면적을 넓히기 위한 거에요.

<문제>

표면적이 넓어서 이로운 예를 실생활에서 가능한 많이 찾아보고 그 이유를 적어보세요. 우리 생활과 관련이 많이 된 아이템인지, 적절하고 타당한 아이디어인지 잘 생각해 보세요.

<해설>

우리 주위에 표면적을 이용한 사례는 많습니다. 우선 가깝게 우리의 신체를 보면, 폐와 장을 볼 수 있습니다. 폐는 우리가 숨을 쉴 때 공기가 드나드는 곳인데, 좀 더 많은 산소를 몸 안으로 들여오고자 수많은 폐포로 구성돼 있습니다. 쉽게 생각해 보면, 축구공 하나의 표면적보다 작은 구슬을 축구공만하게 뭉쳤을 때의 표면적이 더 큰 것으로 생각해 볼 수 있겠군요. 우리 몸속의 소화기관인 장에서도 그런 특징을 볼 수 있습니다. 장의 길이는 키의 4배 정도 되는데 우리가 음식을 먹고 소화할 때 영양소를 효과적으로 운반하기 위해서입니다.

또 낙하산의 원리를 살펴보면, 낙하산의 천과 공기가 닿는 면적을 조절해서 낙하산이 내려오는 속도를 조절할 수 있습니다. 공기와 천이 닿는 면적이 크면 천천히 내려오고, 면적이 작으면 빨리 내려오겠죠. 이것은 종이를 이용한 간단한 실험으로 확인해 볼 수 있습니다. 높은 곳에서 종이를 떨어뜨릴 때 넓게 편 상태로 떨어뜨릴 때와, 작게 구겨서 떨어뜨릴 때 떨어지는 속도가 차이나는 것을 쉽게 확인할 수 있지요. 이 외에도 다양한 표면적과 관련된 현상이 있을 겁니다.



■ 중등

화려한 불꽃 비밀

하늘에서 가장 아름다운 것은 무엇일까요? 달과 별도 아름답지만 축제 뒤에 이어지는 불꽃놀이는 단연 아름답기 그지 없습니다. 한강에서 펼쳐지는 서울세계불꽃축제와 광안리에서 열리는 부산불꽃축제는 대한민국의 대표적인 불꽃 축제입니다. 다양한 색과 크기의 불꽃이 터지면서 하늘을 수놓는 모습은 많은 사람들에게 즐거움을 줍니다. 다양한 모양의 불꽃을 만들 수 있는 것은 화약이 터지는 방향을 미리 고안해서 시간차를 주거나 공간 배열을 하기 때문이라고 합니다.

<문제>

그렇다면 다양한 불꽃의 색깔은 어떻게 나타나게 하는 걸까요?

<해답>

각각의 원소들을 가열하면 특정한 빛을 내게 됩니다. 이는 가열을 통해서 높아진 에너지를 각 원소가 가지는 특정한 파장의 빛으로 내보내기 때문입니다. 이를 흔히 '불꽃반응'이라고 합니다. 실험실에서는 백금 선에 물질을 묻혀서 겉불꽃에 넣어서 불꽃반응을 확인합니다. 흔히 알려진 것으로는 나트륨이 노란색을, 리튬은 빨간색을, 칼륨은 보라색을 나타낸다는 정도입니다. 불꽃놀이용 화약에서는 이를 이용해서 불꽃놀이용 화약에 특정한 색을 낼 수 있는 물질을 집어넣습니다. 붉은색을 위해서는 탄산스트론튬이나 탄산리튬을, 오렌지색을 위해서는 염화칼슘을, 노란색을 위해서는 질산나트륨을 사용합니다. 녹색을 내기 위해서는 염화바륨이 사용되고, 파란색을 위해서는 염화구리를, 보라색을 위해서는 질산칼륨을 사용한다고 합니다. 흰색을 내는 불꽃은 티타늄, 알루미늄, 마그네슘 등의 분말을 넣어 이들이 탈 때 나오는 빛을 보게 만듭니다.

황홀한 불꽃놀이를 위해서는 새로운 불꽃 모양과 색을 만드는 것이 중요하기 때문에 이런 일을 전문적으로 연구하고 개발하는 사람들이 따로 있습니다. '파이로테크니션(pyrotechnicion)'이라 불리지요. '파이로(pyro-)'는 그리스어 접두사로 '불꽃'을 뜻합니다.
/ 입력시간: 2008. 06.17. 15:25