- 노란색 나트륨, 녹색 구리 등
- 독특한 색 발현하며 불꽃반응
- 강력한 화력의 화약과 배합 후
- 쏘아 올리면 아름다운 불꽃생성

지난 28일, 제13회 부산불꽃축제가 광안리해수욕장을 환하게 밝혔다. 매년 부산의 가을밤을 화려하게 장식하는 불꽃축제는 해외 관광객들에게 인기를 끌 정도로 부산을 대표하는 축제라 할 수 있다. 그렇다면 아름다운 색상으로 밤하늘을 밝혀주는 불꽃은 어떠한 원리로 작동하는 걸까? 오늘은 화려한 불꽃축제에 숨겨진 기술에 대한 이야기를 해보자.

지난 28일 오후 부산 광안리해수욕장과 광안대교 일대에서 제13회 부산불꽃축제를 알리는 불꽃이 가을 밤 하늘을 화려하게 수놓고 있다. 김종진 기자 kjj1761@kookje.co.kr

■불꽃의 역사

고대 그리스 신화에서 불은 원래 인간의 것이 아니었다. 번개의 신 제우스는 불이 인간에게 넘어가면 위험해지리라 판단하고 엄격하게 금했다. 하지만 흙을 빚어 인간을 창조했고, 자신의 피조물을 너무나도 사랑했던 프로메테우스는 제우스 몰래 불을 훔쳐 인간에게 건넸다. 이에 화가 난 제우스는 프로메테우스를 쇠사슬에 묶어 독수리가 간을 먹게끔 하는 형벌을 내렸다고 한다. 이와 같은 신화 속 이야기에서도 알 수 있듯이, 불은 신들의 전유물이었고, 인간이 범접할 수 없는 신성한 것이었다. 그 때문에 많은 종교의식에서도 불은 매우 중요한 상징으로 다루어지고 있다.

신이 사는 하늘을 향해 불을 쏘아 올리는 불꽃놀이는 어쩌면 이러한 오랜 인류의 역사에서 기인하는 것일 수도 있다. 최초로 화약을 발명한 곳으로 알려진 중국에서도 이러한 불꽃은 축제의 도구로 이미 오래전부터 자리 잡아 왔었다.

하지만 화약이 늘 불꽃과 같은 아름다운 소재로 이용된 건 아니었다. 제우스가 우려했듯이, 인류 역사에서 화약은 놀이보다는 살상을 위한 무기로 더 많이 활용돼왔었다.

■의외로 간단한 불꽃의 기술

불꽃은 화약의 원리와 같다. 불꽃을 구성하는 ‘흑색화약’은 질산칼륨, 황, 그리고 숯으로 이뤄지는데, 이들이 한데 모이면 강력한 추진력과 화력을 가진 화약이 만들어진다. 하지만 이러한 흑색화약만으로는 아름다운 불꽃을 만들어낼 수 없다. 여기서부터 바로 화학과 예술이 결합하게 된다.

물질들이 산소와 결합하면서 빛과 열, 불꽃을 발생하는 것을 ‘연소반응’이라고 한다. 그런데 일부 물질들은 연소하면서 독특한 색을 발생하게 되는데, 이를 ‘불꽃반응’이라고 한다. 불꽃의 색을 결정짓는 물감과도 같은 역할을 하는 것이 금속인데, 알루미늄(흰색), 나트륨(노란색), 구리(녹색), 스트론튬(붉은색) 등이 대표적이다. 이들을 ‘별’이라고 부른다. 그 때문에 흑색화약에 이들 별을 어떻게 배합하느냐에 따라 불꽃의 색이나 모양이 결정된다.

그렇다면 불꽃은 구체적으로 어떻게 만들어지는 걸까? 우선 ‘옥피’라고 부르는 종이로 만든 그릇에 ‘별’과 ‘활약’(별이 불붙게 하는 역할)을 담고, 적당한 시간이 경과한 뒤 화약에 불을 붙게 만드는 도화선을 연결하면 불꽃의 재료인 ‘연화’가 완성된다.

하늘로 날아가는 힘을 전달해주는 추진체와 추진체를 태우는 속화선이 연화에 부착되면, 불꽃은 하늘 높이 날아가 아름다운 색을 밝힐 수 있는 준비를 완료하게 된다.

이렇게 쏘아 올려진 연화에 불이 붙어 ‘별’이 연소하면 아름다운 형형색색의 불꽃이 하늘 위로 펼쳐진다. 쉽게 말해 불꽃은 옥피라는 그릇에 물감 역할을 하는 별, 불을 붙여주는 활약을 섞어서 하늘 높이 쏘아 올려 터뜨리는 원리로 작동하게 된다.

불꽃의 크기와 터지는 시간은 연화의 크기와 도화선의 길이가 좌우하게 된다. 연화가 클수록 더 많은 별이 들어가고, 더 높은 곳에서 다양한 색상의 불꽃을 제공하게 된다.

이처럼 우리가 마냥 즐겁게만 감상하는 불꽃놀이의 이면에는 복잡한 화학기술이 존재한다. 하지만 화약에서 발생하는 대기오염물질 및 인체 유해물질에 대한 우려의 목소리도 적지 않다. 불꽃의 과학에 대한 원리를 터득했다면, 내년 부산 불꽃축제에서는 좀 더 과학적이고 논리적으로 불꽃을 감상해보는 건 어떨까?

박선미 사회자본연구소 대표

김정덕 한국언론진흥재단 부산지사 NIE 강사


■생각해보기

밤하늘을 수놓는 아름다운 불꽃놀이의 이면에는 우리가 알지 못했던 복잡한 화학적 기술이 숨겨져 있습니다. 오늘은 불꽃의 과학에 대한 글을 써 볼까요?



1.불꽃을 구성하는 재료는 무엇이 있으며, 어떠한 원리로 작동할까?

- 흑색화약 :

- 별 :

- 활약 :

- 옥피 :

- 추진체와 속화선 :

2. 제우스는 왜 인간에게 불을 건네준 프로메테우스에게 벌을 내렸을까? 불꽃의 원료인 화약의 관점에서 이야기해보자.