실험으로 함께하는  과학놀이

                              강성기 지음 / 도서출판 바른사

제 3 장   펑,쿵,쾅!

2. 수소폭탄 만들기

 

   수소를 발생시켜 공기와 혼합하여 폭발시키는 실험으로 가스 폭발의 위력을 체험해 볼 수 있는 재미있고 스릴 넘치는 놀이입니다.

   이 실험을 통해 수소의 성질을 알고 수소가 우리 생활에 이용되는 예를 찾아봅시다.

            

? 필요한 것은

종이컵, 스티로폴 접시, 요구르트병, 필름통, 묽은 염산, 아연조각, 음료수병, 빨대, 점화 장치, 성냥

? 어떻게 할까요

가. [자동 점화 장치 만들기]

1. 앞의 '지구를 박차고' 실험의 '발사 장치 제작'을 참고하여 발사 장치를 만든다.

2. 전자칩을 눌러 불꽃이 일어나는지를 확인한다.

              

나. [수소발생 실험장치 만들기]

1. 500ml 들이 플라스틱 음료수병 바닥에 송곳으로 10∼20개의 구멍을 뚫는다.

2. 알루미늄 조각을 병 속에 넣고 뚜껑을 끼운다(고무 마개에 유리관을 끼우는 것이 좋음).

3. 병 뚜껑에도 구멍을 한 개 뚫고 뚜껑에 빨대를 꽂아 고무 찰흙으로 고정시킨다.

4. 1.5리터 들이 플라스틱 음료수병을 반으로 잘라 묽은 염산을 넣고, 알루미늄이 든 작은 페트병을 넣는다.

5. 수소가 발생되면 필름통이나 요구르트병에 수소를 모아 점화시켜 보자(수소가 발생하는 빨대에 불을 가까이 가져가면 안됨).

 

다.【종이컵 폭탄】

1. 종이컵 2개를 준비해 한 개의 종이컵 바닥에 동전 크기의 구멍을 뚫는다.

2. 두 개의 종이컵을 마주보게 한 후 공기가 새지 않도록 본드와 셀로판 테이프를 이용하여 붙인다.

        

3. 수소를 모은 종이컵을 자동 발사 장치 위에 올려놓고 전자칩을 눌러 발사해 보자(수소는 종이컵의 ½ 정도 모으는 것이 가장 알맞다).

라. [윤봉길 도시락 폭탄]

1. 스티로폴 컵라면 통 2개를 맞붙인다.

2. 윗부분과 아랫부분에 송곳으로 구멍을 뚫는다.

3. 수소 기체를 모아 발사 장치에 올려놓고 전자칩을 눌러 보자.

마. [수소 풍선의 공중 폭발]

1. 풍선에 수소를 모은 후 주둥이를 묶는다.

2. 풍선에 도화선을 부착시킨다.

3. 풍선의 도화선에 불을 붙여 보자.

 

? 왜 그럴까요

수소를 발생시킬 수 있는 방법은 여러 가지가 있습니다. 물을 전기 분해 하거나 수산화나트륨 용액에 알루미늄을 넣거나, 염산 또는 황산에 철, 알루미늄, 아연, 마그네슘 등의 금속을 넣어도 수소를 얻을 수 있습니다.

수소는 무색 투명하며 냄새가 없는 기체로서, 청백색의 불꽃을 내면서 탑니다.

그 무게는 몹시 가벼워서 공기의 약 1/14이며, 밀폐된 공간일수록 더 강력한 폭발이 일어납니다. 따라서 종이컵에 뚫은 구멍의 크기를 작게 할수록 더 큰 폭발 현상을 관찰할 수 있습니다.

종이컵에 모아진 수소 기체는 위아래로 뚫린 구멍 속으로 공기가 들어와 수소와 공기는 혼합됩니다. 이렇게 수소와 공기가 혼합되어 있는 상태에서 전자칩에 의해 생긴 불꽃이 폭발을 일으키게 합니다. 작은 필름통에 수소를 모아 뚜껑을 막은 후 점화하면 경우에 따라서는 종이컵보다 더 큰 폭발을 관찰할 수 있습니다.

수소와 공기의 혼합비만 잘 맞추면 종이컵에 큰 구멍을 뚫지 않아도 되지만 모아진 수소의 정확한 양을 알 수 없어 답답하기도 합니다.

일반적으로 수소와 공기가 1:1로 섞였을 때 강력하게 폭발하는 것을 볼 수 있습니다. 수상 치환으로 주사기에 수소를 모아, 필름통에 수소의 대략적인 양을 측정하여 넣을 수 있습니다(필름통에 1/2 정도).

1995년에 대구 지방에서 일어난 도시 가스 폭발 사고 때 도로를 달리던 자동차가 약 30미터 높이로 튀어올랐다고 합니다. 물론 수많은 사람들이 다치고 사망했지요. 그토록 강한 폭발이 일어날 수 있었던 까닭은 무엇일까요?

그것은 지하철 공사를 위해 지하에 파 놓은 밀폐된 넓은 공간에, 터진 가스관에서 흘러나온 가스와 공기가 혼합되어 있었기 때문입니다.

집에서 사용하는 가스가 새어나와 공기중으로 퍼져 작은 불꽃이라도 만나게 된다면 어떻게 될까요? 우리 생활에 편리하게 사용되는 것이라도 잘못 다루게 된다면 크나큰 피해를 입게 됩니다.