시스티나 성당의 연기, 침묵 속의 화학적 외침

                                     - 정태길 막시밀리아노(수필가, 화학자)-

 

바티칸 시스티나 성당, 그 웅장한 천장화 아래에서 펼쳐지는 콘클라베는 새 교황 선출이라는 중대한 순간을 알리는 특별한 신호 방식을 사용합니다. 바로 굴뚝에서 피어오르는 연기의 색깔이지요. 검은 연기는 새 교황 선출 실패를, 흰 연기는 성공을 의미하며 전 세계 가톨릭 신자들의 시선을 집중시킵니다. 단순해 보이는 이 연기 신호 뒤에는 흥미로운 화학적 원리가 숨어있습니다.
침묵 속의 메시지, 검은 연기의 화학
새 교황 선출이 이루어지지 않았음을 알리는 검은 연기는 불완전 연소의 결과물입니다. 콘클라베에서 사용되는 연료, 콜타르 성분의 안트라센이 산소와 반응하는 연소 과정에서 산소 공급이 부족하거나 온도가 충분히 높지 않으면 연료 속 탄소(C) 성분이 완전히 산화되지 못하고 미세한 입자, 즉 그을음 형태로 남게 됩니다. 이 미세한 탄소 입자들이 공기 중에 퍼져나가 검은 연기로 보이는 것입니다.
검은 연기를 만드는 데 사용되는 화학 물질들은 다음과 같습니다.
 * 과염소산칼륨 (KClO4): 불안정한 화합물로 가열 시 분해되어 산소를 방출(2KClO4(s) \2KCl(s) + 4 O2(g)하여 연소를 돕지만, 불완전 연소 조건에서는 충분한 산소 공급에도 검은 연기가 발생할 수 있습니다.
 * 안트라센 (C14H10: 주 연료로, 불완전 연소 시 탄소-탄소 결합이 끊어지지 않고 미세한 탄소 입자를 생성합니다.
 * 유황 (S): 낮은 온도에서 연소하며 주변 연료의 연소를 돕고 연기 발생을 알리는 역할을 하지만, 검은 연기 색 자체에는 직접적인 영향을 미치지 않습니다.

기쁨의 징표, 흰 연기의 화학
새 교황이 선출되었음을 알리는 흰 연기는 연료의 완전 연소와 특정 물질의 첨가를 통해 만들어집니다. 완전 연소는 연료 속 탄소 성분이 남지 않고 주로 무색의 기체 생성물(이산화탄소, 물)을 생성하며, 여기에 빛을 산란시키는 미세한 고체 입자를 더해 흰색 시각 효과를 만들어냅니다.
흰 연기를 만드는 데 사용되는 화학 물질들은 다음과 같습니다.
 * 염소산칼륨 (KClO3): 과염소산칼륨보다 강력한 산화제로, 가열 시 더 많은 산소를 방출2KClO3(s) 2KCl(s) + 3O2(g)하여 연료의 완전 연소를 유도하고 그을음 생성을 억제합니다.
 * 유당 (C12H22O11: 연료로 사용되며, 강력한 산화제와 함께 연소하여 주로 무색 기체를 생성합니다.
 * 소나무 송진 및 클로로포름 수지: 연소 시 미세한 고체 입자를 생성하여 흰 연기의 밀도와 색깔을 더욱 짙게 만드는 역할을 합니다. 이 미세 입자들이 빛을 산란시켜 우리 눈에 하얗게 보이는 것입니다.

이처럼 시스티나 성당의 굴뚝에서 피어오르는 연기는 단순한 신호를 넘어, 복잡한 화학 반응과 물질의 특성을 섬세하게 이용한 과학의 결과물입니다. 침묵 속에서 울려 퍼지는 이 화학적 외침은 새 교황 선출이라는 역사적인 순간을 전 세계에 알리는 중요한 역할을 수행하며, 그 뒤에는 과학과 전통이 조화롭게 어우러진 흥미로운 이야기가 숨겨져 있습니다. 새 교황의 탄생을 알리는 맑고 깨끗한 흰 연기가 곧 창공을 가득 채우기를 기대하며, 교황 레오14세님의 탄생을  축하합니다.