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쓰리… 투… 원…… 로켓 발사!



지난달 25일 우리나라 첫 우주발사체인 ‘나로호(KSLV-1)’가 발사됐다. 결과는 실패였지만 일부 강대국의 성역이었던 우주개발 대열에 우리도 당당히 참여하고 있음을 알린 점에서 의의가 크다.『우주비밀 밝히는 과학실험 18』의 저자이자 ‘대한민국 최초 우주인 실험 공모전’에서 1등을 차지한 방산중 박소영(37) 교사가 과학반 백영주·임지수(15·방산중3)양과 함께 실험을 통해 나로호 발사 원리를 쉽게 설명했다.

작용·반작용의 원리로 가속 붙어요



#1 나로호의 발사원리

작용·반작용을 알아보는 풍선실험




▷준비물: 풍선·철사(또는 실)·빨대·네임펜(또는 매직)·스카치테이프



▷실험방법

①빨대를 ⅓크기로 잘라 기다란 철사 또는 실에꿴다.

②풍선을 커다랗게 불어서 ‘나로호’라고 적는다.이 때 풍선 끝을 묶지 말고 손으로 쥐고 있거나 집게로 집어 놓는다.

③친구에게 철사(실)의 한쪽 끝을 잡게 하고 빨대와 풍선을 스카치테이프로 고정시킨다.

④빨대에 고정된 풍선을 자기 쪽으로 갖고 와 쥐고 있던 손(집게)를 놓는다.



▷실험결과

풍선의 바람이 빠지면서 내 쪽에 있던 풍선이 마치 로켓처럼 친구 쪽으로 이동한다.



▷실험원리

선 내부의 공기가 빠져 나갈 때 풍선 안의 공기는 풍선 밖의 공기와 충돌하게 된다. 풍선 내부의 공기가 풍선 밖의 공기를 밀어냄과 동시에 풍선 밖의 공기도 풍선 내부의 공기를 밀어낸다는 얘기다. 즉 풍선의 바람이 빠져나가는 작용에 대한 반작용으로 풍선이 앞으로 나가는 것이다.



▷나로호에 적용하면

로켓의 작동 원리는 17세기 영국의 과학자 아이작 뉴턴이 발견한 ‘작용 반작용의 법칙’으로 설명된다. 이는 물체에 어떤 힘이 가해져서 작용이 생기면 크기는 같지만 방향이 반대인 반작용이 생긴다는 것이다. 나로호는 지구 중력에 반해서 앞으로 나아가야 하기 때문에 매우 큰 힘을 필요로 한다. 그래서 연료를 태워 기체를 뒤로 내뿜으면 그 반작용으로 로켓은 앞으로 가속된다.





#2 나로호의 추진제

수소의 성질을 알아보는 풍선폭탄 실험




▷준비물

풍선·진한 염산·아연 그레뉼·신문지·라이터(사진1)



▷실험방법

①삼각 플라스크 속에 담긴 염산에 아연 그레뉼(반응성을 높이기 위해 금속을 초코 칩처럼 잘게 부순 것)을 넣는다.(사진2)

②금속과 산의 반응으로 부글부글 끓기 시작하면 플라스크 주둥이에 풍선을 끼운다. 이 때 플라스크는 매우 뜨거우니 안전사고에 유의한다.(사진3)

③풍선이 적절한 크기로 부풀어오르면 조심스럽게 플라스크에서 빼내 수소가 빠져나가지 않게 단단히 묶는다.

④단단하게 묶은 풍선 아랫부분에 길게 찢은 신문지 또는 종이를 풀로 붙인다.

⑤신문지 아랫부분에 라이터로 불을 붙인다.



▷실험결과

불이 신문지를 타고 올라가다 풍선에 닿으면 ‘펑’하는 소리와 함께 화염을 내며 터진다.(사진4)



▷실험원리

수소를 얻는 방법은 두 가지. 첫번째는 물을 분해하는 것이고 두번째는 금속과 산을 반응시키는 것이다. 물 분해는 시간도 오래 걸릴 뿐만 아니라 얻어지는 수소의 양도 매우 적어 주로 금속과 산의 반응을 통해 수소 기체를 얻는다.수소는 공기보다 가벼워 수소가 들어있는 풍선은 놀이동산에서 파는 헬륨가스 풍선처럼 둥둥 뜬다. 수소는 가열성이 커서 불을 붙이면 ‘펑’하고 폭발하면서 불을 내뿜게 된다.



▷나로호에 적용하면

140톤에 달하는 나로호를 발사하기 위해서는 어마어마한 양의 에너지가 필요하다. 로켓은 ‘추진제’라고 하는 화합물을 태워 추진력을 공급하는데, 추진제는 연료와 산화제로 이루어져 있다. 산화제로는 주로 액체산소를, 연료로는 액체수소나 가솔린을 사용한다.로켓이 발사될 때는 연료와 함께 산화제를 펌프로 끌어당겨 로켓이 나아가게 하는 힘을 만들어낸다.



< 송보명 기자 sweetycarol@joongang.co.kr >

< 사진= 최명헌 기자 choi315@joongang.co.kr >



2009 대전국제우주대회 축제 엽니다

▶ 행사취지: 청소년에게 우주에 대한 꿈과 희망을 심어주기 위함

▶ 일시: 10월 9일(금) ~ 10월 25일(일)

▶ 운영시간: 평일10:00~18:00(일부 행사 야간운영) / 주말 10:00~21:00

▶ 장소: 엑스포과학공원 한빛탑 일원(국립중앙과학관·문화산업진흥원·갑천변 등/ 연계행사 포함)

▶ 행사구성: 교육·전시·체험이벤트·연계행사 등 50여 개 프로그램(우주인과 함께하는 우주인올림피아드, 로켓경진대회, 우주과학 특강, 우주체험관, 우주놀이터 포함)

▶ 문의: 042-539-2300
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