실험으로 함께하는  로 켓 놀 이

                                                         강성기 지음 / 도서출판 바른사

제1장   물 로켓

(2) 페트병으로만 만든 로켓은 낙하산 없이 어떻게 안전하게 낙하시킬 수 있나?

 

  

 

앞장에서는 페트병에 색지와 O.H.P 필름을 둥글게 감아 로켓의 몸체를 예쁘게 만드는 방법을 설명하였습니다. 그러나 꼭 이와 같은 형태의 로켓으로만 제작이 가능한 것은 아닙니다. 간단하게 페트병만으로는 제작할 수 없을까요?

페트병만을 이용하기 때문에 화려하지는 않지만 쉽게 구할 수 있는 재료로 만든다는 점이 장점입니다. 다음의 몇 가지 예시를 통해 함께 연구하여 보도록 합시다.

먼저 기본적으로 로켓의 몸체와 날개를 제작하는 방법을 알아봅시다.

로켓의 길이는 다음에 제시하는 3개의 병을 연결하는 방법 뿐만 아니라 2개의 병을 연결한 길이로 하여도 무방합니다.

필요한 것은?

페트병 5개, 실리콘, 셀로판 테이프, 가위, 칼

어떻게 할까요?

① 그림과 같이 5개의 페트병을 준비하여 그중 2개의 페트병을 점선 부분까지 잘라낸다.

② 잘려진 2개의 원통모양에 그림과 같이 3개의 페트병을 끼워넣어 셀로판 테이프로 단단히 감싼다.(이때 셀로판 테이프를 세게 잡아당기면서 접착시켜 줘야 단단히 고정된다).

③ 아크릴 날개, 또는 코팅 날개, 페트병으로 만든 날개와 몸체의 접착면에 실리콘을 사용하여 날개가 옆으로 흔들리지 않도록 보강하여야 한다(로켓의 제일 윗부분에 연결된 페트병은 선단부를 만드는 방법에 따라 모양이 바뀔 수도 있다는 점을 유의하기 바란다).

(1). 스티로폼 그릇이나 코팅지로 만든 고깔을 선단부로 활용하는 방법

선단부가 로켓의 제일 윗부분에 얹혀져 비행 최고 정점에서 밑으로 떨어질 때 선단부가 로켓의 몸체에서 분리 이탈되게 함으로서 낙하산 없이도 공기 저항을 유도할 수가 있습니다.

다음에 제시하는 방법은 스티로폼 그릇이나 고깔을 선단부로 활용하는 방법인데, 스티로폼 그릇은 쉽게 구할 수 있지만 로켓의 모양이 덜 예쁩니다.

한편, 고깔은 제작하기가 다소 번거롭지만 스티로폼보다는 공기 저항을 적게 받으며 겉모양도 다소 예쁘다고 할 수 있습니다.

상황에 맞게 적절하게 선택하고, 로켓을 60도 정도로 기울였을 때 선단부가 쉽게 벗겨지게 하는 것이 중요합니다.

선단부에 무게추(60g의 고무 찰흙)를 붙이지 않고 사용하는 방법도 있고 무게추를 붙여서 사용하는 방법이 있습니다. 이때 사용되는 선단부를 기존의 스티로폼 그릇을 이용하거나 코팅된 종이로 고깔을 만들어 사용하기도 하는데 두 가지 방법 역시 장단점이 있으므로 상황에 맞게 활용하기를 바랍니다.

가. 선단부에 무게추(고무 찰흙)를 달지 않았을 때

무게추를 달지 않아 가볍기 때문에 만일의 경우 선단부가 벗겨지지 않아도 위험하지 않으나 바람이 심할 경우 영향을 받아 다소 흔들리기도 한다. 그러나 비행 거리에 큰 영향을 끼치지 않으므로 가장 권장하는 방법이다.

로켓의 안전 비행을 위해서는 흔들림이 없고 견고하게 고정된 날개를 연구하는 것이 바람직하다. 일반적으로 페트병을 이용하여 날개를 만들기도 하고, 코팅지를 이용하여 날개를 만들기도 하지만 이보다는 아크릴판이나 얇은 합판을 잘라서 만든 날개가 더욱 안정된 비행을 할 수 있을 것이다.

날개는 아크릴판이나 얇은 합판을 사용해야 하며, 그림과 같이 날개 양쪽에 실리콘을 붙여 단단히 고정시켜야만 무게추 없이도 로켓이 어느 정도 곧게 비행할 수 있다.

 

① 스티로폼 그릇을 선단부로 활용하는 방법

낙하산 탑재부 위에 얹혀지는 선단부를 스티로폼 그릇으로 활용하면 쉽게 구할 수 있는 장점이 있기 때문에 편리하게 사용할 수 있다. 이때 사용하는 스티로폼 그릇은 직경이 약 5.5cm 정도가 되어야 한다.

페트병 3개로 연결된 제일 윗부분의 병을 탑재부로 사용하기 때문에 이때는 이부분의 병을 스티로폼 그릇의 직경과 맞게 맞추어 줘야 한다.

 

a. 제일 윗부분의 페트병 제작 방법

제일 윗부분의 페트병은 낙하산 탑재부로 활용할 것이기 때문에 낙하산을 얹을 공간을 만들어 주어야 한다. 또, 스티로폼의 직경과 같은 크기로 맞추어 주어야 비행 최고 정점에서 이 탑재부에 얹혀진 스티로폼 선단부가 분리될 수 있는 것이다.

앞서 설명한 '페트병 3개의 길이로 연결하는 기본적인 물로켓 제작 방법'을 참고하여 2개의 병의 길이로 연결하고 제일 윗부분에 얹혀질 페트병의 주둥이 부분을 직경 5cm의 크기로 가위로 잘라낸다. 그런 다음에 주둥이를 잘라낸 페트병을 제일 윗부분에 연결한다.

 

b. 로켓의 선단부와 스티로폼 그릇을 그림과 같이 실로 연결한다.

로켓이 최정점에서 낙하하기 바로 직전에 공중에서 체공(머무르는)하는 순간에 스트로폼 그릇이 공기의 저항을 받으면서 로켓과 분리된다.

이때 로켓이 낙하하면서 스트로폼 그릇이 공기의 저항을 유도한다. 가볍지만 저항을 받지 않는 로켓의 앞부분과 상대적으로 무겁지만 공기의 저항을 많이 받는 로켓의 하단(날개 부분) 부분이 공기 저항의 균형을 이루면서 수평으로 천천히 안전하게 낙하한다.

② 코팅지로 고깔을 만들어 선단부로 활용하는 방법

코팅지를 접어서 고깔을 만들면 로켓의 제일 윗부분 얹혀지는 페트병은 앞서 제작한 '스티로폼 그릇을 선단부로 활용하는 법'처럼 페트병을 직경 5cm의 크기로 맞추어 자르지 않아도 된다.

그러나 잘못 만든 고깔은 오히려 고깔이 벗겨지지 않아 위험을 초래할 수도 있다는 것에 주의한다.

방법은 '낙하산을 펼치는 1연식 물로켓'의 [선단부]를 참고하기 바란다.

나. 선단부에 무게추(고무 찰흙)를 달았을 때

로켓의 제일 윗부분 즉 선단부에 60g 정도의 고무 찰흙(무게추)를 달고 비행하기 때문에 로켓의 안정성이 높아지나, 이 무게추 때문에 만일의 경우 위험 상황이 벌어 질 수도 있다.

또, 바람이 심할 경우에도 안정되고 멀리 비행할 수 있는 장점이 있지만 무게추를 단 선단부가 공중에서 분리되지 않을 경우 위험할 수도 있다.

그러나 선단부의 고깔을 조금 더 헐렁하게 만든다면 보기는 싫지만 아주 쉽게 분리가 될 것이다.

로켓 및 날개의 제작 방법은 '스티로폼 그릇이나 코팅지로 만든 고깔을 선단부로 활용하는 방법'과 동일하며 다만 무게추를 달았기 때문에 날개를 아크릴판이나 얇은 합판을 굳이 사용하지 않아도 된다.

선단부에 고무 찰흙을 붙이는 방법은 다음과 같다.

① 스티로폼 그릇을 선단부로 활용할 때

스티로폼 그릇의 윗부분에 60g의 고무 찰흙을 얇게 펴서 바르고 그 위에 넓은 셀로판 테이프를 붙여 고무 찰흙이 떨어지지 않게 한다.

② 코팅지로 고깔을 만들어 선단부로 활용할 때

고깔 안쪽 제일 윗부분에 60g 정도의 고무 찰흙을 뭉쳐서 넣고 로켓이 발사될 때 이 고무 찰흙이 밑으로 떨어지지 않도록 넓은 셀로판 테이프를 붙인다.

(2). 선단부와 로켓 몸체를 다양하게 연결하여 공기 저항을 유도하는 방법

무게추(60g의 고무 찰흙)를 붙여 선단부와 로켓 몸체를 여러 가지 방법으로 연결함으로써 로켓이 땅으로 떨어질 때 공기 저항을 다양하게 이용하여 안전하게 낙하시킬 수가 있다.

물론 고깔로 만든 선단부나 스티로폼 그릇을 이용한 선단부나 활용하는 방법은 동일하다.

무게추를 붙인 것과 붙이지 않은 것 역시 같은 방법으로 활용할 수가 있다.

다음의 방법들을 살펴보면서 더욱 안전하게 낙하할 수 있는 방법들을 연구하여 보자.

가. 스티로폼 접시를 선단부로 활용할 때

a. 선단부와 로켓의 윗부분을 실로 연결하지 않는 방법

두 부분을 실로 연결하지 않았기 때문에 공중에서 떨어지는 로켓과 선단부를 각각 떨어지게 할 수가 있다. 이때 스티로폼 그릇에는 넓은 색띠를 넣어 공기 저항을 유도할 수가 있다. 로켓 역시 탑재부(제일 윗부분의 페트병)부분이 잘려져 있는 상태이기 때문에 이 부분에 공기가 부딪히며 또한 날개의 공기 저항을 유도할 수 있기 때문에 둥실둥실 천천히 떨어지게 할 수가 있다.

b. 선단부와 로켓을 실로 연결하는 방법

앞 장에서 로켓의 몸체와 선단부를 안쪽에서 실을 연결하여 낙하산을 끌고 나와 안전하게 낙하하는 방법을 소개했다.

그러한 방법 외에도 실을 연결하는 부분에 따라 낙하산 없이도 안전하게 낙하할 수 있는 방법을 소개하고자 한다.

 

① 선단부의 안쪽 윗부분에서 실을 연결하는 방법

그림과 같이 선단부의 안쪽과 탑재부의 밑부분(제일 위쪽의 페트병)에 구멍을 뚫어 실을 매달아 로켓과 선단부가 함께 매달려 내려오게 함으로써 공기의 저항을 유도하여 천천히 낙하하게 할 수 있다.

② 선단부의 윗부분에서 실을 연결하는 방법

선단부의 뾰족한 위쪽에 실을 매달아 탑재부의 밑부분에(제일 위쪽의 페트병) 구멍을 뚫어 실을 매달아 로켓과 선단부가 함께 매달려 내려오게 함으로써 공기의 저항을 유도하여 천천히 낙하하게 할 수 있다.

이와 같은 방법은 로켓 외부로 실이 나오기 때문에 흔들거리는 실이 눈에 거슬릴 수도 있으나 ①번의 방법보다는 훨씬 더 공기 저항을 많이 받기 때문에 안정적으로 낙하하게 할 수가 있다. 즉, 무게추의 낙하 방향을 이리 저리 바꾸어 줌으로써 공기의 저항을 더 많이 받게 할 수가 있다.


③ 선단부와 로켓의 밑부분을 실로 연결하는 방법

선단부와 로켓의 밑부분을 실로 연결하면 무거운 선단부가 날개를 끌고 내려오게 되므로 날개에 의한 공기 저항을 더욱더 크게 유도할 수 있다.

보편적으로 로켓이 옆 또는 앞쪽이 먼저 땅에 떨어지지만 날개가 밑쪽을 향하고 있기 때문에 더욱 천천히 떨어지게 할 수가 있는 것이다. 다만 설명한 바와 같이 실이 로켓 외부로 나오기 때문에 외형상 보기에 다소 안 좋을 뿐이다.

나. 코팅지로 만든 고깔을 선단부로 활용할 때

설명한 바와 같이 스티로폼 컵이나 코팅지를 선단부로 활용하는 방법은 동일하다. 스티로폼 접시는 쉽게 구할 수 있으나 로켓의 모양이 예쁘다고 할 수는 없고 코팅지로 만든 고깔은 제작하기가 다소 번거롭지만 공기의 저항을 적게 받으며 겉모양도 다소 예쁘다고 할 수 있다.

상황에 맞게 적절하게 두가지 모델을 활용하되 로켓을 60도 정도로 기울였을 때 선단부가 쉽게 벗겨질 수 있는가를 항상 확인하도록 한다.

a. 선단부와 로켓을 실로 연결하지 않는 방법

b. 선단부와 로켓을 실로 연결하는 방법

① 선단부의 안쪽 윗부분에서 실을 연결하는 방법

② 선단부의 윗부분에서 실을 연결하는 방법

③ 선단부와 로켓의 밑부분을 실로 연결하는 방법

끝으로 1연식 물로켓을 다양하게 활용하는 방법들을 정리 요약하면 다음과 같다.

1. 낙하산을 펼치는 2연식 물로켓

2. 페트병으로 만든 로켓을 낙하산 없이도 안전하게 낙하하는 방법

(1) 선단부에 무게추(고무 찰흙)을 달지 않았을 때

① 스티로폼 그릇을 선단부로 활용하는 방법

② 코팅지로 고깔을 만들어 선단부로 활용하는 방법

(2) 선단부에 무게추(고무 찰흙)을 달았을 때

① 스티로폼 그릇을 선단부로 활용할 때

② 코팅지로 고깔을 만들어 선단부로 활용할 때

3. 선단부와 로켓 몸체를 다양하게 연결하여 공기 저항을 유도하는 방법

(1) 선단부와 로켓의 윗부분을 실로 연결하지 않는 방법

(2) 선단부와 로켓을 실로 연결하는 방법

① 선단부의 안쪽 윗부분에서 실을 연결하는 방법

② 선단부의 윗부분에서 실을 연결하는 방법

③ 선단부와 로켓의 밑부분을 실로 연결하는 방법

④ 로켓을 더욱 아름답게 만들어 안전하게 낙하하는 방법