불은 무엇인가? 불의 종류와 생성 방법

불

물질이 빛과 열을 내면서 타는 현상을 말합니다. 불은 난방용으로 처음 쓰였습니다. 문명이 발달하면서 인류는 불을 여러 가지 용도로 쓰게 되었습니다. 사람들은 음식을 익히고, 무기와 도구를 만들거나 진흙으로 도자기를 만들며, 어둠을 밝히는 빛을 내려고 불을 이용하는 방법을 배웠습니다. 그러나 옛날 사람들이 불을 붙이는 방법은 매우 느리고 비효과적이었습니다. 오늘날에는 불을 만드는 방법이 개선되었을 뿐만 아니라, 불의 쓰임새도 다양해졌습니다. 불은 기계를 움직이는 에너지원이며, 기차, 배, 비행기의 동력이기도 합니다. 또한, 전기도 만들어내며, 쓰레기를 태우는 데에도 쓰입니다. 그뿐만 아니라, 광석에서 필요한 금속을 분리하고, 분리한 금속을 쓸모 있는 물건으로 가공하는 데에도 쓰입니다. 인간이 통제할 수 있는 불은 쓸모가 있습니다. 그러나 통제할 수 없는 불은 해마다 수많은 재산과 인명을 빼앗아가고 있으며, 해마다 불 때문에 많은 나무와 숲이 사라지고 있습니다.

 

 

불을 무엇인가?

불은 타고 있는 물질에서 나오는 열과 빛입니다. 1777년에 프랑스의 화학자인 라부아지에가 증명한 불타는 현상 즉, 연소는 산소와 다른 물질이 급속하게 결합하면서 생기는 것입니다. 때때로 산소는 다른 물질과 서서히 반응하기도 하는데, 이때는 열만 나옵니다. 이러한 현상을 산화라고 합니다.

 

종류

모든 물질이 같은 방법으로 불타는 것은 아닙니다. 예를 들어 숯은 희미한 불빛과 함께 열을 냅니다. 그러나 석탄, 가스, 마그네슘, 기름, 나무 등은 강렬한 불꽃과 함께 열을 내뿜습니다. 불꽃의 색은 타는 물질의 종류와 온도에 따라 다릅니다. 물질에 따라 타는 방법이 다를  수 있지만, 물질이 타려면 산소가 꼭 필요합니다. 가끔 기름이나 페인트가 묻은 낡은 천을 아무렇게나 내버려 두면, 시간이 지나면서 공기 중의 산소가 서서히 천에 묻은 기름과 결합합니다. 처음에는 불이 붙지 않으나 차츰 산화가 진행되면서, 천에는 불이 붙을 만한 충분한 열이 쌓입니다. 이러한 식으로 불이 붙는 것을 자발적 연소라고 하는데, 많은 화재의 원인이 됩니다. 연소가 매우 빠르게 일어나면 다이너마이트나 화약처럼 폭발을 일으킵니다. 이때는 산화가 매우 급속하게 진행되며 많은 양의 기체가 나옵니다. 이 기체의 부피는 산화가 일어나기 전에 화약이나 다이너마이트가 차지하고 있던 공간의 수백 배에 이릅니다. 이들 기체는 빠르고 격렬하게 팽창하면서 폭발을 일으킵니다.

 

생성

불을 붙이려면 꼭 필요한 조건이 세 가지가 있습니다. 첫째, 타는 연료나 물질이 있어야 합니다. 둘째, 연료를 발화점까지 가열해야 하는데, 발화점은 연소가 시작되거나 지속될 수 있는 가장 낮은 온도입니다. 마지막으로 항상 주변 공기 속에 산소가 풍부해야 합니다. 연료에는 고체, 액체, 기체의 세 가지 형태가 있습니다. 석탄이나 나무는 고체, 석유나 가솔린은 액체, 그리고 천연가스나 수소는 기체 연료입니다. 고체 연료는 그 모양에 따라 연소되는 방법이 다릅니다. 예를 들어 긴 장작은 성냥으로 불을 붙이기 힘들지만, 같은 나무에서 잘라낸 작은 가지로는 쉽게 불이 붙습니다. 왜냐하면, 긴 장작을 태울 때에는 안으로 열이 금방 전달되지 못하므로, 불이 계속 탈 만한 온도가 유지되지 못하기 때문입니다. 그러나 여러 개의 장작이 함께 탈 때에는 장작 사이로 열이 오가기 때문에 불이 계속 탈 수 있습니다. 성냥개비나 톱밥으로 불을 지피기 쉬운 것은 이러한 이유 때문입니다. 연료의 종류에 따라 발화점이 다릅니다. 고체나 액체 연료에 불을 붙이려면 먼저 연료가 기화할 만한 온도까지 가열해야 합니다. 고체는 액체보다 기화하기 어려워, 고체 연료는 액체 연료보다 높은 온도에서 불이 붙습니다. 예를 들어 나무와 플라스틱의 발화점은 대략 260~480℃인 반면, 액체 연료인 가솔린은 매우 낮은 온도인 -38℃에서 불이 붙습니다. 모든 연료는 발화점이 두 개씩 있습니다. 하나는 성냥처럼 외부에서 주어지는 에너지의 도움을 받아 불이 붙는 온도입니다. 다른 하나는 외부의 도움 없이 연료 자체가 스스로 불붙는 경우인데, 이때의 온도가 더 높습니다.

 

방화 물질

방화는 불에 강한 물질로 처리하여 불을 미리 막는 것입니다. 그러나 실제로는 불에 전혀 타지 않는 물질은 없어서 돌이나 콘크리트와 같이 불에 타지 않는 재료도 강한 불에는 손상됩니다. 방화 물질은 대부분 재료에 불이 붙는 온도를 높이거나 연소로 생기는 열을 줄여줍니다. 따라서 방화 물질도 연소를 느리게 할 수는 있으나 불을 없앨 수는 없습니다.

 

불을 붙이는 방법

여러 가지가 있지만, 어떤 방법을 쓰더라도 불을 붙이는 데에는 세 가지 필수조건이 있습니다. 성냥이 발명되기 전에는 부싯돌로 불을 붙였는데, 여기에는 작은 쇳조각과 부싯돌, 그리고 불이 잘 붙는 재료인 부싯깃이 필요했습니다. 부싯깃으로는 면이나 아마포 또는 어떤 나무의 껍질을 말려 가루로 만든 것이 주로 쓰였습니다. 불을 붙일 때에는 부싯깃을 땅에 놓고 부싯돌을 쇳조각으로 치면, 쇳조각과 부싯돌 사이에서 생긴 불똥이 부싯깃으로 튀어서 불이 붙었습니다. 이 밖에 불을 붙이는 또 다른 방법으로는 마찰을 이용하는 것이 있습니다. 이 방법은 나무 틈새에 나무막대를 넣고, 나무가 발갛게 달아오를 때까지 막대기를 회전시키는 것입니다. 나무가 발갛게 달아오르면 불꽃이 일어나는 데 충분한 양의 산소를 공급하고자 조심스럽게 부채질을 해주었습니다. 성냥은 1827년에 영국의 약학자인 워커가 처음으로 발명했습니다. 이 성냥 끝에는 안티모니가 섞인 황과 염소산칼륨을 혼합했습니다. 껌처럼 찐득찐득한 반죽을 붙여놓았습니다. 이 끝을 거친 표면에 대고 비비면, 그 마찰열 때문에 화학물질은 발화점에 도달하고 불이 붙습니다. 더욱 안전하고 효율적인 성냥은 그 후에 개발되었습니다.