지금은 우리 주위에 먹을 것이 너무 많아서 골라 먹어야 하고, 영양과다를 걱정해야 하는 때가 됐다.



그러나 불과 30∼40년 전에는 사먹을 만한 것이 별로 없었고, 가게에서 군것질을 할 형편도 되지 못했다.

요즘은 건강을 위해서 설탕이 없는 음료를 찾지만 이 시기에는 손님이 오기라도 하면 설탕물을 타서 대접하기도 했다.40∼50대인 부모들의 어린 시절에는 설탕이 대단히 귀한 물건이었다. 설탕은 뽑기의 재료로도 쓰인다. 동네 꼬맹이들이 뽑기 장사 주위에 모여 앉아 군침을 흘리며 보고 있으면, 설탕을 뜨거운 곳에 넣으면 녹는다는 사실도 확인할 수 있었다.

그런데 설탕은 먹는 용도 이외에 전혀 다른 용도로도 쓸 수 있다. 설탕으로 폭탄을 만들 수 있다는데, 이것이 가능한 일일까. 전혀 타지 않는 물질인 설탕을 순식간에 폭발시키려면 어떻게 해야 할지 알아보자.

필요한 준비물을 챙기자. 스포이트, 밀가루, 분말 설탕, 플라스틱 관, 양초, 라이터, 아크릴 상자, 고무호스, 깔때기, 넓은 쟁반 등이다.

준비물이 마련되었으면, 먼저 촛불을 켜 놓는다. 설탕을 갈아 곱게 만든 다음,1회용 스포이트로 빨아올린다.

스포이트를 눌러 촛불을 향해 분말 설탕을 뿌린 후 분말 설탕이 촛불에 타는 모습을 본다. 아크릴판으로 제작한 상자에 고무관에 연결관 깔때기를 고정시켜 놓고 그 옆에 높이가 같은 양초를 켜 놓는다. 깔때기에 분말 형태의 설탕을 조금 넣는다.

상자 바깥으로 연결된 고무 호스를 불어 분말 설탕이 공중으로 퍼지도록 한다.

왜 그럴까. 밀가루나 설탕은 평상시에 연소하는 모습을 관찰하기 어렵다.

즉 잘 타지 않는 물질이다. 하지만 잘 타지 않는 물질이라도 공기와 접촉하는 면적이 커지면 빠른 속도로 산화 즉, 연소할 수 있다.

밀가루나 설탕을 입으로 불어 촛불을 향해 넓게 퍼뜨리면 공기 중 산소와 접촉하는 면적이 넓어져 마치 폭발하듯이 반응하는 것이다.

탄광이나 밀가루 공장에서 작은 불씨에도 폭발하는 일이 발생하는 것도 같은 이유이다.

이러한 원리는 표면적과 부피의 관계로 설명된다. 다음의 실험을 함께 생각해 보자. 페놀프탈레인 용액을 한천에 녹여서 약간 굳은 상태를 만든 후에 NaOH 용액에 넣었을 때,NaOH가 스며든 정도를 조사하는 실험이다.

즉, 한 변의 길이가 1㎝인 정육면체의 한천을 사용하였을 때와 한 변의 길이를 두 배로 증가시켰을 때 NaOH가 스며든 정도를 조사한 것이다.(NaOH와 페놀프탈레인이 반응하면 용액은 붉은 색을 나타낸다.)

한천을 이용한 실험에서 길이가 2분의1로 줄어들면 부피는 8분의1로 감소하고 표면적은 4분의1로 감소한다. 따라서 부피에 대한 표면적의 비율은 2배로 증가한다.

이렇게 표면적이 증가하면서 나타날 수 있는 현상은 얼음을 잘게 나누었을 때 더 잘 녹는 것, 음식을 잘게 나누어 먹었을 때 더 소화가 잘 일어나는 것, 라디에이터의 방열판이 많을수록 냉난방 효율이 커진다는 것 등의 예를 통해서도 알 수 있다.

홍준의 한성과학고 교사