불꽃놀이 할 때 폭죽은 터지는 과학적 원리가 궁금합니다.
요즘 불꽃놀이 축제를 많이들 하더라고요.
그런데 폭죽에 불을 붙이면서 정말 멋진 모습으로 터지던데 불꽃놀이 할 때 폭죽은 어떤 과학적 원리가 담겨 있나요?
안녕하세요. 이상현 과학전문가입니다.
폭죽안에는 폭죽 본체를 공중높이 쏘아올리는 화약과 공중에서 터지는 화약이 존재합니다.
공중에서 터지는 화약에 붙이붙으면 함께 섞여있던 여러 금속과 분자들이 연소되며 다양한 불꽃을 냅니다.
금속종류마다 다양한 불꽃반응 색을 가지고있습니다.
감사합니다.
안녕하세요. 류경범 과학전문가입니다.
불꽃의 모양은 불꽃탄 안에 있는 '별'이라 불리는 작은 불꽃탄의 배치에 따라 달라집니다.
이 별을 어떻게 배치하느냐에 따라 불꽃의 모양이 결정되는 것인데요. 불꽃 크기와 터지는 시간도 불꽃탄 안 작은 불꽃탄인 연화의 크기와 도화선의 길이가 좌우하게 됩니다. 연화가 클수록 더 높은 곳에서 다양한 색상의 불꽃을 보여주는 것이죠.
그리고 불꽃의 색상은 연화에 들어가는 금속으로 결정됩니다. 칼슘은 주황색. 바륨은 녹색, 구리는 파란색, 스트론듐 붉은 색입니다. 그리고 여러 금속을 합쳐 새로운 색을 보이기도 하는데요, 구리와 스트론듐이 합쳐지면 보라색이 나타납니다.
안녕하세요. 김계민 과학전문가입니다.
보통 불꽃놀이에 쓰이는 폭죽을 연화(煙花)라고 합니다. 이
연화를 구성하는 가장 기본적인 물질을 하나를 꼽는다면 흑색화약이라 할 수 있습니다.
질산칼륨, 목탄(숯), 황으로 구성된 화약은 작은 불씨만 있어도 바로 불이 붙어 빠르게 폭발하는 특징이 있습니다. 그 때문에 흑색화약은 연화의 필수 재료로 쓰입니다.
여기서 성(star)은 터질 때의 모양과 색을 결정하는 재료로, 흑색화약에 발연제, 색화제를 첨가한 후, 점착제를 넣어 동그랗게 만든 화약을 말합니다.
이렇게 만들어진 할약과 성을 종이로 만든 옥피(玉皮)라는 둥근 공 모양 껍질 속에 일정한 배열로 넣으면 여러 가지 모양의 불꽃을 만들 수 있는데요,
보통 불꽃놀이하면 많이 떠오르는 국화 모양의 경우, 반원의 옥피에 성들을 채우고, 성으로 가득 찬 면 위를 종이로 감싼 할약으로 채우고 또 다른 반원 옥피로 덮으면 국화 연화가 완성됩니다. 그 외에도 스마일 모양, 별 모양의 경우 종이로 만든 틀을 이용해서 여러 모양을 재현해낼 수 있습니다.
그렇다면 만들어진 연화를 기폭 시키려면 어떻게 해야 할까요?
완성된 연화 내부에는 속화선, 추진제, 도화선, 그리고 할약과 성이 있습니다. 전기를 이용해 속화선으로 스파크를 보내면, 속화선과 연결된 추진제에 불이 붙는데요.
추진제에 의해 도화선에 불이 붙게 되면 도화선을 둘러싼 할약이 폭발하면서 성을 밀어내어 아름다운 불꽃을 만들게 됩니다
불꽃놀이가 다양한 색을 내는 것은 금속 때문 입니다.
예를 들어 바륨은 녹색, 스트론튬은 붉은색, 칼슘은 주황색 등
각 금속마다 연소될 때 나오는 색이 모두 다릅니다.
이런 금속을 적절히 조합하여 폭발시키면 불꽃놀이가 됩니다.
