불꽃놀이도 화약과 폭발반응을 이용하여 사람들의 눈과 귀를 사로 잡는 놀이이다. 불꽃놀이용 화약에는 색을 나타낼 수 있는 물질, 알루미늄(Al)과 같은 금속 분말, 과염소산 칼륨(KClO4)이 포함되어 있다. 물질들이 순간적으로 반응하면서 가스 분출이 되면 충격파로 인해 요란한 소리와 함께 화려한 색상이 우리 눈을 어지럽히는 것이다. 공기에 포함된 산소만으로는 급격한 폭발을 유도하기 어려워 과염소산 칼륨과 과염소산 암모 (NH4ClO4)과 같은 산소를 공급할 수 있는 산화제를 첨가하는 것이다.
액체추진제 – 나로호 1단의 추진 방식
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액체 추진제는 로켓 발사의 1단계 연료로 많이 사용된다. 액체 연료와 액체 산화제는 로켓에 내장된 탱크에 분리된 상태로 보관된다. 발사 직전에 연소실에서 혼합되어 점화되면 연소 폭발 반응이 시작되는 것이다. 반응 결과 생성된 높은 압력과 고온의 가스가 노즐을 통해 힘차게 분출되면 로켓이 지구의 중력을 거슬러 하늘로 치솟게 된다. 액체 추진제를 압력이 높은 연소실로 계속 공급하려면 액체 추진제에 일정한 압력을 가하는 비활성 기체를 보관하는 탱크도 있어야 한다.
액체 연료로는 액체수소(H2), 액체 히드라진(N2H4), 케로신(kerosene)등이 있다. 액체수소는 환경 친화적이며 비추력이 매우 큰 연료이다. 히드라진은 촉매와 접촉하면 질소, 수소, 암모니아 가스로 분해된다. 발열이 되면서 나오는 온도는 무려 1000oC 이상이 될 수 있다. 케로신 연료는 액체 산소를 산화제로 사용하여 1단계의 추진 동력으로 사용하는 경우가 많다. 나로호도 케로신과 액체 산소를 사용하였으며, 220 여초 동안 연소하였다. 케로신은 가연성 탄화수소로 원유를 분별 증류하면 얻을 수 있다. 원유를 가열하여 약 150-275oC 정도에서 증발되어 나온 기체를 실온으로 식히면 케로신을 얻는다. 케로신은 제트 엔진의 연료로 흔히 사용되는 기름이다. 로켓 연료로 사용될 때는 케로신을 휠씬 더 엄밀하게 정제하여야 한다. 특히 로켓용 케로신에는 황, 방향족 화합물을 포함한 불포화 탄화수소들이 다른 항공유보다 휠씬 적게 포함되어 있다. 황은 높은 온도에서 로켓 엔진을 망가트리는 원인 물질이며, 불포화 탄화수소들은 보관 중에 연료가 변질되어 원하는 만큼의 비추력을 얻을 수 없기 때문이다. |