[푸른하늘] 우주로 간 촛불에게 무슨 일이

촛불 모양을 살펴보면 길쭉한 타원 모양에 노란색과 붉은색을 볼 수 있어요. 촛불은 왜 이런 모양을 가지고 있을까요. 우주에서도 그런 모양일까요?

지구에서 초에 불을 붙이면 촛불은 길쭉한 모양으로 타오릅니다. 촛불 주변의 공기가 따뜻해지면 가벼워져서 위로 떠오르게 되죠. 떠오르는 공기로 인해 생긴 공간에는 다른 공기가 흘러들어오고 공기의 흐름이 생겨요. 이 공기의 흐름으로 인해 촛불이 길쭉한 모양이 되는 것이죠.

이것을 대류 현상이라고 합니다. 대류 현상은 여러 곳에서 볼 수 있는데 여러분이 느낄 수 있는 것 중 하나가 여름철에 바닷가에서 부는 바람이랍니다. 여름철에 바닷가에 나가면 바다로부터 바람이 불어오지요. 모래사장 위의 공기가 더워지면서 위로 떠오르면 바다 쪽의 차가운 공기가 그 공간으로 이동하면서 바람이 부는 것이죠. 그럼 우주에서는 어떨까요. 우주 공간에는 공기가 없으니 당연히 초에 불이 켜지지 않겠죠. 하지만 우주정거장에서는 어떨까요. 우주정거장은 공기가 있지만 중력이 없는 상태랍니다.

따라서 따뜻한 공기나 차가운 공기나 무게가 없어 따뜻한 공기가 떠오를 수 없어요. 그렇기 때문에 대류 현상은 일어나지 않아요. 우주정거장에서 촛불은 지구와 다른 둥근 모양을 유지하고 아주 약하답니다. 그리고 계속 초가 타기 위해서는 공기가 지속적으로 공급될 수 있는 공기의 흐름이 있어야 합니다.

집에서 불이 나면 여러분은 어떻게 하나요. 화재경보기를 울리거나 불이 났다는 것을 주변에 신속하게 알리겠죠. 그리고 상황에 따라 소화기 등을 이용해서 불을 끄겠죠.

만약 크게 났다면 바로 밖으로 대피를 해야 할 겁니다. 하지만 우주정거장에서 화재가 나면 어떻게 할까요. 밖은 우주이기 때문에 피할 수도 없답니다. 그래서 특히 예방에 더욱 힘을 쏟아요. 우주에 가는 모든 물질들은 지구에서 불에 타는 정도를 시험하여 불에 잘 타지 않는 것을 가져가죠. 하지만 어떤 것들은 불에 잘 타도 가져가야 해요. 지구에서는 화재 탐지기를 천장이나 벽의 위쪽에 설치하지만 우주정거장에서는 환기 시스템 안에 설치한답니다. 또한 3단계의 화재 행동 단계를 따라야 해요.

첫째는 불이 번지는 속도를 늦추기 위해 환기시스템을 꺼요. 이것으로 공기의 흐름을 없애 불에 의한 공기 속 산소의 양이 줄어드는 것을 막아요. 또한 이것은 연기가 우주정거장의 다른 곳으로 이동하는 것을 막을 수 있어요.

둘째는 영향을 받을 만한 것들의 전기를 차단해요. 전기 화재일 경우 여러 다른 시스템 등이 과열되거나 망가질 수 있어요.

셋째는 소화기를 사용해요. 보통 지구에서는 이산화탄소를 이용하는 소화기를 사용하는데 국제우주정거장(ISS)에서는 물을 이용한 거품 소화기와 이산화탄소를 이용하는 소화기를 사용한답니다.

아직 국제우주정거장에서 화재가 난 적은 없지만 화재는 지구나 우주에서나 아주 무서운 일이죠. 화재가 난 후를 대비하는 것보다는 화재를 예방하는 것이 더 중요하겠죠. 그리고 촛불 속에도 과학이 숨어 있었던 것처럼 주위의 사소한 현상에도 중요한 과학은 숨어있답니다. 항상 잘 관찰하고 탐구하는 태도를 가져보도록 해요.

글:김지연 서울백운초등학교 교사 <한국항공우주연구원 자료제공>

pado@fnnews.com 허현아 기자

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