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로켓의 불꽃은 바로 이것 때문이야
조회 5,034 2014.12.10 신고

탐구 목표 
로켓이 발사되는 연료의 특징을 설명할 수 있다.

 

탐구 레벨 
초등6

 

탐구 요약 
2009년 8월 한국 최초 우주발사체 '나로호(KSLV-I)'가 발사되었으며, 그 광경을 모든 국민이 지켜보면서 로켓에 대한 관심이 확대되었다. 로켓의 연료로 사용되는 산소와 수소는 초등학교 6학년 여러 가지 기체 단원에서 다루어지는 기체로 이슈화된 사회 현상을 과학적으로 이해하려는 접근이 필요하다

고 생각된다. 


준비물 

  • - 기체발생장치, 이산화망간, 과산화수소수, 집기병, 라이터, 나무젓가락, 아크릴판
  • - 기체발생장치, 묽은 염산, 마그네슘조각, 집기병, 아크릴판, 라이터, 나무젓가락, 필름통로켓, 로켓발사장치



로켓에 사용되는 연료에는 어떤 것들이 있을까? : 도입 


다섯, 넷, 셋, 둘, 하나, 발사!
달 탐사선에 탑재한 로켓이 발사되고 있습니다. 강한 불꽃을 일으키면서 높이높이 올라 지구 대기권을 통과하고 있습니다. 로켓은 배출가스를 빠르게 분사함으로써 그 반작용으로 추진력을 얻는 비행체를 말합니다. 그럼 로켓에는 어떤 연료가 사용되고 있을까요? 폭발성이 강한 화약이 사용되는 것일까요? 아니면, 다른 연료가 사용되고 있는 것일까요?



로켓에 사용되는 연료는 어떤 것들이 있을까? : 활동

로켓은 크게 사용하는 연료에 따라 고체연료 로켓과 액체연료 로켓으로 구분합니다. 예전에는 고체연료 로켓을 많이 사용하였지만, 요즘에는 액체연료 로켓을 많이 사용하고 있습니다. 액체연료 로켓의 경우 액체연료로써 수소기체를 사용하고 있고, 산화제로써 액체산소를 사용하고 있습니다. 액체연료로써 수소기체를 사용하는 이유는 무엇일까요? 수소의 성질과 관련하여 생각해보고, 탐구노트에 기록해 보세요! 그리고, 액체산소를 로켓에 탑재하는 이유는 무엇일까요? 우주의 모습을 생각해 보며, 탐구노트에 기록해 보세요! 


산소 발생 실험: 준비물 

이제, 산소를 발생시켜 산소의 성질을 알아봅시다. 필요한 준비물은 다음과 같아요! 기체발생장치, 이산화망간, 과산화수소수, 집기병, 아크릴판, 라이터, 나무젓가락, 물이 든 용기


산소 발생 실험: 단계(1)

이제부터, 실험을 통해 산소의 성질을 알아봅시다. 먼저 과산화수소수와 이산화망간을 반응시켜 산소를 발생시켜보도록 하겠습니다. 기체 발생장치의 첫번째 유리병에 과산화수소수를 담습니다. 기체 발생장치의 두번째 유리병에는 이산화망간을 담습니다. 기체 발생장치의 세번째 유리병에는 물을 담습니다. 이 물은 발생하는 산소를 순수하게 포집하는 필터 역할을 합니다. 물이 담긴 집기병을 용기 속에서 거꾸로 한 후 고무관의 한쪽 끝을 그 안에 넣습니다. 주사기를 눌러 과산화수소수와 이산화망간이 반응하도록 합니다. 집기병에 산소가 가득 차면 똑바로 세운 후 아크릴판으로 덮어둡니다. 산소가 발생함에 따라 집기병 속의 물의 높이가 어떻게 되는지와 그 이유를 탐구노트에 기록합니다.


산소 발생 실험: 단계(2)

산소는 어떤 성질이 있는지 알아보도록 하겠습니다. 나무젓가락에 불을 붙인 다음 산소가 들어있는 집기병 속에 넣어 보도록 합니다. 집기병 속에서 일어나는 현상을 탐구노트에 기록합니다. 


수소 발생 실험: 준비물

이제, 수소를 발생시켜 수소의 성질을 알아봅시다. 필요한 준비물은 다음과 같아요. 기체 발생장치, 묽은 염산, 마그네슘 조각, 집기병, 아크릴판, 라이터, 나무젓가락, 물이 든 용기, 필름통 로켓, 로켓 발사장치 


수소 발생 실험: 단계(1)

이제부터 실험을 통해 수소의 성질을 알아봅시다. 먼저, 묽은 염산과 마그네슘 조각을 반응시켜 수소를 발생시켜보도록 하겠습니다. 기체발생장치의 첫번째 유리병에 묽은 염산을 담습니다. 기체발생장치의 두번째 유리병에는 마그네슘 조각을 담습니다. 기체발생장치의 세번째 유리병에는 물을 담습니다. 이 물은 발생하는 수소를 순수하게 포집하는 필터 역할을 합니다. 물이 담긴 집기병을 용기속에서 거꾸로 한 후 고무관의 한쪽 끝을 그 안에 넣습니다. 주사기를 눌러 묽은 염산과 마그네슘 조각이 반응하도록 합니다. 집기병에 수소가 가득 차면 똑바로 세운 후 아크릴판으로 덮어둡니다. 수소가 발생함에 따라 집기병 속의 물의 높이가 어떻게 되는지와 그 이유를 탐구노트에 기록합니다. 


수소 발생 실험: 단계(2)

수소는 어떤성질이 있는지 알아보도록 하겠습니다. 나무젓가락에 불을 붙인 다음 수소가 들어있는 집기병 속에 넣어보도록 합니다. 집기병 속에서 일어나는 현상을 탐구노트에 기록합니다. 


수소 발생 실험: 단계(3)

이번에는 수소를 로켓 모양의 필름통 로켓에 담아봅시다. 수소가 담긴 필름통 로켓을 로켓 발사장치에 장착한 후 점화 스위치를 눌러봅시다. 그리고 나타나는 현상을 탐구노트에 기록합니다. 


정리

모든 물체가 탈 때는 산소가 필요합니다. 즉, 산소는 다른 물질이 타는 것을 도와주는 조연성을 가지고 있습니다. 우주 공간에는 산소가 거의 존재하지 않습니다. 그래서 수소와 같은 액체 연료를 태우기 위해서 산소를 함께 로켓에 넣어서 쏘아올립니다. 수소는 지구상에서 존재하는 가장 가벼운 기체로 스스로 타는 성질이 있습니다. 이를 가연성이라고 합니다. 폭발력이 뛰어나 조그만 불꽃에도 순간적으로 연소하여 폭발이 이루어집니다. 로켓의 연료로 쓰일때는 기체 상태의 수소를 높은 압력을 가하여 액체 상태로 바꾼 후 연료 탱크 안에 담게 됩니다. 따라서 로켓의 불꽃은 수소가 산소와 반응하여 빠른 속도로 연소하면서 생긴 것입니다. 


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