경남 과학동아리 창의력 페스티벌 · 온라인 체험관
불은 한 칸에서
옆 칸으로 옮겨붙는다
배터리 팩 안에는 작은 배터리가 여러 개 들어 있습니다. 화재가 커지는 진짜 이유는
그중 하나가 뜨거워져 옆 칸으로 옮겨붙기 때문입니다.
우리는 배터리와 배터리 사이만 바꿔서 이 번짐을 얼마나 늦출 수 있는지 실험하고 있습니다.
그 실험을, 여기서 직접 해 보세요.
- 우리가 조사한 실제 사고
- 14건
- 지금까지 실험해 본 사람
- –명
- 안전 점검을 마친 사람
- –명
01 — 왜 이걸 연구하나
우리가 직접 모은 14번의 불
기사와 소방·행정 발표를 하나씩 찾아 읽고 정리했습니다. 전기자전거·킥보드·보조배터리 — 우리가 매일 쓰는 것들입니다. 거의 모두 충전 중이거나 실내에 보관 중이었습니다.
각 카드의 출처는 실제 보도·기관 자료입니다. 사건 개요는 보도 내용을 요약한 것이며, 화재 원인은 조사기관 발표를 그대로 옮겼습니다.
02 — 온라인 실험실
셀 사이를 직접 설계해 보세요
배터리 두 개가 나란히 있고, 왼쪽 하나에서 열이 나기 시작했습니다. 옆 칸은 얼마나 빨리 뜨거워질까요? 얼마나 띄울지 · 사이에 무엇을 넣을지를 고르면 곡선이 바로 움직입니다. 아래 선택지는 우리가 실제로 만들어 실험한 조건 그대로입니다.
우리가 실제로 확인한 것(같은 조건 3번씩, 모두 29번 측정) — 10분 뒤 옆 칸이 오른 온도가
1 mm에서 19.2 ℃, 2 mm에서 18.1 ℃로 거의 같다가, 3 mm에서 12.2 ℃로 뚝 떨어졌습니다.
그런데 4 mm로 더 벌려도 13.7 ℃였습니다 — 3 mm와의 차이 1.5 ℃는 3 mm 자체의 회차 편차(±2.8 ℃)
안이라 둘을 구분할 수 없습니다. 즉 더 벌린다고 계속 좋아지지는 않았습니다.
그래서 더 작으면서 같은 효과를 내는 3 mm를 최종 간격으로 택했습니다.
재료도 비교했습니다(같은 간격·같은 두께) — 세라믹 11.4 ℃는 공기와 구분되지 않았고,
운모는 14.3 ℃로 오히려 나빴습니다. 세라믹을 고른 이유는 시원해서가 아니라 불에 타지 않아서입니다.
구조 네 가지도 같은 3 mm에서 비교했습니다 — 10분 뒤 온도로는 넷이 서로 구분되지 않았습니다
(11.4~12.5 ℃, 전부 편차 안). 갈린 것은 처음 5분이었습니다 — 옆 칸이 데워진 속도가
아무것도 안 넣었을 때 분당 0.95 ℃, 허니컴 0.83 ℃, 그리고 원통형이 0.66 ℃로 열 개 조건 중 가장 낮았습니다.
갇힌 열도 원통형 212 ℃가 허니컴 225 ℃보다 적었습니다. 그래서 원통형을 최종 구조로 골랐습니다.
발열 셀 바깥면과 옆 셀 바깥면 사이의 거리입니다. 띄울수록 열이 늦게 건너가지만, 배터리도 그만큼 커집니다. 4 mm를 눌러 보세요 — 더 벌렸는데도 3 mm와 구분이 안 됩니다(차이가 회차 편차 안). 그래서 더 작은 3 mm를 택했습니다.
공기만 있습니다. 공기는 그 자체로 아주 좋은 단열재지만, 빛처럼 곧장 건너오는 복사열은 막지 못합니다.
세라믹이 열을 더 안 통합니다. 운모는 불꽃과 전기를 막는 데 강한 재료라, 맡은 일이 다릅니다.
이 그래프는 무엇인가요?
여기 있는 조건은 간격도 구조도 전부 우리가 실제로 재 본 것입니다(같은 조건 3번씩, 모두 29번). 곡선은 그 측정값에 맞춰 놓은 모형이고, 재 보지 않은 조합을 고르면 화면이 그렇다고 알려 줍니다.
- 왜 온도가 낮나요? 진짜 배터리를 태우지 않습니다. 정해진 전기로 모형 배터리 하나만 데워 불이 크게 번지기 직전 단계만 흉내 냅니다. 진짜 열폭주는 800~1,000 ℃까지 오릅니다.
- 왜 ‘처음 5분’을 따로 보나요? 10분 뒤 온도로는 구조 네 가지가 서로 구분되지 않았습니다 — 차이가 같은 조건을 다시 잴 때의 흔들림(±2.8 ℃) 안에 들어갔기 때문입니다. 처음 5분에서는 갈렸고, 그래서 이 숫자로 구조를 골랐습니다.
- ‘잰 값’ 표시는 뭔가요? 우리가 직접 측정한 조합에는 잰 값이라고 씁니다. 처음 5분 속도만은 모형이 실제를 못 따라와서, 화면에는 측정한 숫자를 그대로 보여 줍니다.
10분 뒤 옆 셀 온도
–℃
–
처음 5분, 옆 셀이 데워진 속도 0–300초
–℃/분
–
10분 뒤 발열 셀 온도 막은 만큼 갇힌다
–℃
–
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03 — 우리가 하고 있는 것
진짜 불을 내지 않고
어떻게 알아내나
배터리 팩 안에는 작은 배터리(셀)가 여러 개 들어 있습니다. 화재가 커지는 건 그중 하나가 뜨거워져 옆 칸으로 옮겨붙기 때문입니다. 우리는 그 ‘옮겨붙는 속도’를 재고 있습니다.
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01
진짜 배터리 대신
‘가짜 배터리’를 만들었습니다진짜 배터리에 불을 붙이는 건 학생이 할 수 있는 일이 아닙니다. 그래서 크기도 무게도 비슷하고 열을 머금는 정도까지 비슷한 모형을 직접 만들었습니다. 안에는 전기로 데우는 열선이 들어 있어서 정해진 만큼만 뜨거워집니다. 불이 나지 않으니 몇 번이든 다시 해 볼 수 있습니다.
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02
한 번에 딱 하나만
바꿉니다가짜 배터리 두 개를 나란히 놓고 왼쪽 하나만 데웁니다. 그리고 둘 사이만 바꿉니다 — 얼마나 띄울지, 사이에 무엇을 넣을지. 두 개를 한꺼번에 바꾸면 무엇 때문에 좋아졌는지 알 수 없어서, 매번 하나씩만 바꿉니다.
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03
‘좋아졌다’ 대신
숫자로 말합니다옆 셀에 온도계를 붙여 두고 10분 동안 지켜봅니다. 보는 건 두 가지 — 처음 5분 동안 얼마나 빨리 뜨거워졌나, 그리고 10분 뒤 몇 도인가. 그래야 “좀 나아진 것 같다”가 아니라 “분당 0.95도에서 0.66도로 느려졌다”고 말할 수 있습니다.
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04
늦춘 시간이 곧
빠져나갈 시간입니다열이 옆으로 늦게 가면, 옆 셀이 위험해지는 것도 그만큼 늦어집니다. 그 늦춰진 몇 분이 사람이 냄새를 맡고, 알아채고, 문을 열고 나갈 시간입니다. 우리가 붙잡고 싶은 건 결국 이 몇 분입니다.
지금 솔직하게 말할 수 있는 것
- 말할 수 있는 것 — 배터리 사이를 어떻게 만드느냐에 따라 옆 셀이 뜨거워지는 속도가 달라진다는 것. 그리고 그 차이를 우리가 숫자로 잰다는 것.
- 아직 말할 수 없는 것 — 이 구조가 진짜 배터리 화재를 막아 준다는 것. 우리가 다루는 건 불이 크게 번지기 직전 단계이고, 그것도 모형입니다.
- 지금 상태 — 측정은 끝났습니다(같은 조건 3번씩, 모두 29번). 체험관의 곡선과 숫자는 그 측정값에 맞춰 놓은 것입니다. 다만 재 보지 않은 조합을 고르면 화면이 그렇다고 알려 줍니다.
04 — 30초 자가진단
내 배터리 습관, 지금 안전한가요?
우리가 조사한 14건의 사고에서 거꾸로 뽑아낸 10개 질문입니다. 맞고 틀리고보다, 어떤 습관이 사고와 이어졌는지를 보여 드리고 싶었습니다.
05 — 같이 세어 봐요
우리 동네 충전 자리 점검단
사고는 대부분 충전하던 자리에서 났습니다. 그런데 그 자리가 실제로 어떤 상태인지는 아무도 세어 본 적이 없습니다. 그래서 우리가 세기로 했습니다. 아파트 자전거 보관소, 학교 주차대, 가게 앞 — 지나가다 보이는 곳을 30초만 살펴보고 눌러 주세요. 개인정보는 받지 않습니다. 정확한 주소도 적지 않습니다.
여섯 칸을 모두 고르면 보낼 수 있습니다.
지금까지 모인 점검
–곳
참여가 쌓이면 “우리 동네 충전 자리 ○○곳 중 △△%가 …”라는 우리만의 숫자가 됩니다. 이 숫자는 보고서와 기관 제안에 그대로 씁니다.
06 — 가져가서 쓰세요
교실에, 복도에, 가게에
아래 자료는 누구나 내려받아 인쇄하고 붙일 수 있습니다. 학급 게시판, 자전거 보관소, 가게 계산대 — 어디든 좋습니다. 출처만 밝혀 주시면 됩니다. 사고 사례는 언론 보도와 기관 발표가 근거이고, 자료집에 출처가 모두 적혀 있습니다.
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