불꽃축제에 이용하는 폭죽을 만드는 원리가 궁금합니다.

Question

코로나 시국이 끝나고 불꽃축제가 여러군데서 열리던데요. 이렇게 멋진 폭죽은 어떤 원리로 모양과 색깔을 구현하는건지 과학적 원리가 궁금합니다.

Answer 1

불꽃 폭죽에 사용되는 화약을 연화라고 합니다.

주 구성물질은 흑색화약입니다. 질산칼슘 과 목탄, 황등으로 구성되어 있고 작은 불씨에도 빠르게 폭발하는 특성을 가지고 있습니다.

흑색화약을 왕겨같은 물질에 착화시켜 색화제와 발연제등을 넣고 뭉치를 만들어 폭죽통에 넣고 발사합니다.

이때 여러가지 색상을 내는 색화제는 금속원소의 불꽃반응시 나타내는 고유의 색을 이용 한것으로,

리튬은 빨간색, 나트륨은 노란색, 칼륨은 보라색등등 을 사용하여 여러가지 색상은 내게 됩니다.

Answer 2

안녕하세요. 과학전문가입니다.

폭죽 색깔을 다르게 만드는 원리는 다른 화약 성분을 섞기 때문입니다.

각 금속 원자마다 전자마다 서로 다른 가시광선 영역대의 복사선을 내뿜기 때문에 다른 색을 내게 됩니다.

Answer 3

안녕하세요. 김태경 과학전문가입니다.

불꽃은 금속의 연소반응과 불꽃반응의 원리로 만들어집니다. 금속의 불꽃 색은 금속 고유의 특성으로, 금속이 산소와 만나서 연소반응을 일으키게 되면 금속마다 서로 다른 불꽃 색을 보이게 됩니다. 폭죽의 경우, 각 금속들이 화약과 함께 연소하면서 산소와 결합하는데, 이 때 금속에 따라서 서로 다른 색깔의 빛을 지닌 불꽃을 내고, 이에 따라 여러 색의 화려한 불꽃이 하늘을 수놓게 되는 것입니다. 알루미늄(Al)은 은색(백색), 나트륨(Na)은 노란색, 스트론튬(Sr)은 붉은색, 구리(Cu)는 파란색, 바륨(Ba)은 녹색으로 연소합니다. 이 외에도 다양한 색들도 낼 수 있는데요, 붉은색과 푸른색을 합치면 보라색이 되는 것 처럼, 스트론튬(Sr)과 구리(Cu)를 함께 연소시키면 보라색을 내게 되는 것 입니다.

Answer 4

안녕하세요. 김두환 과학전문가입니다.

불꽃놀이는 아래 그림과 같은 화약 덩어리가 불꽃에 의해 추진력을 얻어 공중으로 올라가 특정 시간이 지나 특정 높이에 도달하게됩니다. 이 높이에 도달하게된 화약은 내부 작은 화약들의 도화선에 불을 붙이게 되면서 터지게 되고, 터지는 폭발력으로 넓게 퍼지며 작은 화약들이 터져 불꽃을 만들어냅니다. 이 때 불꽃 색은 금속 가루를 이용하여(리튬-빨간색, 나트륨-노란색, 칼륨-보라색, 구리-청록색을 띰) 색을 냅니다.

Answer 5

불꽃놀이가 다양한 색을 내는 것은 금속 때문 입니다.

금속은 불에 탈때마다 다양한 색상을 발화합니다.

예를 들어 바륨은 녹색, 스트론튬은 붉은색, 칼슘은 주황색 등

각 금속마다 연소될 때 나오는 색이 모두 다릅니다.

이런 금속을 적절히 조합하여 폭발시키면 불꽃 놀이가 됩니다.

그리고 이 금속의 순서, 배열 등을 잘 조절해서 모양을 만들어 냅니다.

꽃 모양 불꽃이 있다면 배열을 꽃이 되도록 조합을 한 것인데,

말은 쉽지만 실제 조합에는 많은 노하우가 들어가게 됩니다.