집에서 날리는 열기구! 15분 만에 만드는 소형 열기구 – 부력의 원리를 체험하는 간단한 과학 실험
안녕하세요! 매일매일이 실험인 사이언스 트레이너 쿠와코 켄입니다.
여러분, 커다란 열기구를 타고 푸른 하늘을 자유롭게 여행하는 꿈을 꿔보신 적 없나요? 올려다보기도 힘들 만큼 거대한 풍선이 두둥실 지면을 박차고 오르는 순간의 설렘이란! 저는 예전에 홋카이도를 여행했을 때, 우연히 형형색색의 열기구들이 차례차례 하늘로 날아오르는 숨 막히게 아름다운 광경을 목격한 적이 있습니다. 마치 동화책 속의 한 장면이 현실이 된 것 같은 그 모습은 지금도 제 가슴속에 깊이 남아있답니다.
이런 감동을 우리 아이들도 꼭 느껴봤으면 좋겠다는 마음으로, 어느 날 과학 교실 아이들과 함께 ‘하늘을 나는 꿈’을 직접 만들어보기로 했습니다. 물론 진짜 열기구를 제작하는 건 무척 어려운 일이지만, 이번에 도전한 것은 집에서도 손쉽게 만들 수 있는 미니 열기구입니다.
열기구가 하늘에 뜨는 원리 뒤에는 고등학교 물리나 대학교 열역학 시간에 단골로 등장하는 ‘부력’이라는 아주 중요한 과학 원리가 숨어 있습니다. 이 깊이 있는 지식을 교과서 속 글자로만 외우는 것이 아니라, 직접 내 손으로 기구를 날려보며 그 신비로운 힘을 온몸으로 느껴보는 두근거리는 시도인 셈이죠.
“열기구를 날리는 건 너무 어렵지 않을까?”라고 생각하실 수도 있지만, 걱정 마세요! 사실 이 실험은 놀라울 정도로 심플하거든요. 우리 주변의 친숙한 재료와 약간의 정성만 있다면, 누구나 집 안 거실(바람이 없는 안전한 곳)에서 하늘로 떠오르는 감동을 맛볼 수 있습니다.
이번에는 저희가 참고한 영상을 바탕으로, 미니 열기구 제작법부터 두근두근한 발사 과정까지 전문가의 시선으로 꼼꼼히 소개해 드릴게요. 먼저 실제로 기구가 날아오르는 영상을 확인해 보세요!
이 실험에 필요한 준비물은 대형마트나 약국 등에서 쉽게 구할 수 있는 것들입니다. 다만, 불을 사용하는 실험인 만큼 반드시 어른과 함께 안전을 최우선으로 진행해 주세요.
준비물:
- 40리터 쓰레기봉투 (투명 혹은 반투명한 얇은 것): 열기구의 몸체가 됩니다. 가급적 가볍고 열에 잘 견디는 소재를 골라주세요.
- 셀로판테이프: 부품을 고정할 때 사용합니다.
- 에나멜선 (40cm × 4개): 곤돌라를 매달기 위한 뼈대가 됩니다. 열에 강하고 구부리기 쉬운 것이 좋습니다.
- 스포이트: 에탄올의 양을 재어 탈솜에 적실 때 사용합니다.
- 에탄올: 연료 역할을 합니다. 약국에서 파는 소독용 에탄올이면 충분합니다. 인화성 물질이므로 취급에 각별히 주의해 주세요.
- 가스 점화기(차카만): 안전하게 불을 붙이기 위해 사용합니다.
- 탈솜: 연료를 머금는 일종의 ‘심지’ 역할을 합니다.
- 알루미늄 호일 (25cm × 25cm): 연료를 담을 곤돌라(연소 접시)를 만듭니다.
- 니퍼: 에나멜선을 자를 때 사용합니다.
- 이쑤시개 (또는 얇은 막대): 알루미늄 호일에 구멍을 뚫을 때 사용합니다.
에탄올
참고 상품: 무수 에탄올
실험 순서: 하늘을 나는 꿈을 실현하는 4단계
그럼 이제 본격적으로 만들어 볼까요? 차근차근 따라오시면 누구나 근사한 열기구를 완성할 수 있습니다.
1. 알루미늄 호일로 곤돌라(연소 접시) 만들기 25cm×25cm 크기의 호일로 작은 상자 형태의 곤돌라를 만듭니다. 이것이 열기구의 심장부인 ‘화구’가 됩니다.
2. 곤돌라에 에나멜선 연결하기
완성된 곤돌라의 네 귀퉁이에 이쑤시개로 작은 구멍을 냅니다. 여기에 40cm 에나멜선을 하나씩 끼우고 곤돌라 바닥 쪽에서 꼬아서 고정해 주세요. 여기서 주의할 점! 셀로판테이프는 절대 사용하지 마세요. 불의 열기 때문에 테이프가 녹아 곤돌라가 떨어질 위험이 있기 때문입니다.
3. 쓰레기봉투에 에나멜선 달기
쓰레기봉투 입구의 네 방향에 에나멜선의 반대쪽 끝을 셀로판테이프로 튼튼하게 고정합니다. 곤돌라가 봉투 바로 아래에서 수평을 유지할 수 있도록 길이를 잘 조절하는 것이 포인트입니다. 
4. 연료 세팅 후 드디어 발사!
곤돌라에 탈솜을 넣고 스포이트로 에탄올을 충분히 적셔줍니다(이번 실험에서는 약 8mL 사용). 발사 전에는 만약을 대비해 젖은 걸레를 준비하고, 실내에 에어컨이나 선풍기 바람이 없는지 꼭 확인하세요.
봉투가 불꽃에 닿지 않도록 두 사람이 봉투 입구를 넓게 벌려준 뒤, 점화기로 불을 붙입니다. 공기가 따뜻해지면서 봉투가 빵빵하게 부풀어 오르면, 손끝으로 ‘위로 떠오르려는 힘’이 전해져 올 거예요!
“이제 날아갈 것 같아!”라는 느낌이 들면 천천히 손을 놓아주세요.
이 미니 열기구가 엉뚱한 곳으로 날아가지 않도록 반드시 가느다란 실로 ‘생명줄’을 연결해 두어야 합니다. 만약 위험하다고 판단되면 즉시 줄을 당겨 회수하고 젖은 걸레로 불을 꺼주세요. 안전이 확보되어야 과학 실험도 즐거울 수 있으니까요.
두둥실 허공에 떠오르는 열기구를 직접 보면 어른 아이 할 것 없이 저절로 환성이 터져 나옵니다. 이것은 데워진 공기 분자들이 활발하게 움직이면서 주변의 차가운 공기보다 밀도가 낮아져 가벼워지기 때문에 생기는 ‘부력’ 그 자체입니다. 눈에 보이지 않는 공기의 힘을 내 손으로 조종하는 감동! 이 신기한 경험을 꼭 가족과 함께 나눠보시길 바랍니다.
“뜰 것 같다!” 싶을 때 입구를 잡고 있던 손을 놓습니다.
두둥실 떠오르는 열기구의 모습과 빵빵하게 부풀어 오른 봉투의 변화를 잘 관찰해 보세요.
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