유럽 중세 화약 제조법에 대한 열역학적 연구 (서양 흑색화약)

[책읽는달팽]

보통 우리가 알고 있는 흑색화약은 황, 탄소, 그리고 질산칼륨으로 이뤄져 있습니다. 현대 조성은 75%의 질산칼륨(초석), 15%의 탄소(숯), 그리고 10%의 황으로 구성되어 있습니다.

물론 중세땐 삽을 펐죠. 어느것이 최적인가... 14세기 화약 제작진들은 '코닝'이라 불리는 습식 분쇄 공정을 통하면 더 파워를 올릴수 있다는걸 발견했습니다. 그리고 15세기의 표준 절차에는 재료를 절구공이에 함께 갈아 최대한 미세한 가루로 만드는 과정이 하루 왠종일이 소요될 수 있었습니다. 요점은 입자 크기였습니다. 입자 크기가 작고, 혼합률이 철저할수록 더 빠르고 효과적으로 연소되니까 말이죠.

다른 화학자들과 역사가들이 버린걸 미국 웨스트포인트의 심심한(?) 화학 교수와 역사학 교수가 나중에 써먹을수 있도록 레플리카를 만들어서 테스트 해봤습니다.

A에선 포와 얼마나 날아가나, 그리고 화약을 얼마나 집어넣냐는 거고, 아래는 혼합 조합입니다.

여기서 약 20가지의 조합법을 써봤습니다. 그리고 1338년과 1400년 사이의 조합법이 초석의 비율을 높이고 숯의 양을 줄인다는 걸 발견했습니다. 이는 연소열을 낮추는 결과를 가져왔지만, 전장에서도 안전했을 겁니다. 1400년 이후, 좀더 초석을 줄이고 황과 목탄을 눈에 띄게 늘렸죠. 아마, 사수의 안전과 연소열 사이의 최적의 균형을 찾기 위해서였을 겁니다.

그래서 저자들은 결론을 도출합니다 - 시간이 지남에 따라 화약 제조법이 변경된 한가지 이유는 중세 포수를 위험에 빠트리거나(먼저 터지면... 후략), 대포에 손상을 입히지 않는 더 안전한 제조법이 필요했기 때문이라구요. 흑색화약의 첨가제의 경우, 장뇌나 염화암모늄의 조합을 제외하곤 눈에 띄는 증가가 없었습니다,

네... 브랜디 넣으면 더 잘나가나... 는 다른 목적에서 넣었지 않을까 생각을 하고 있고, 성분의 순도 및 숯의 종류, 입자크기, 화약의 제조 방법등을 포함하여 유효 전력 출력에 영향을 미치는 변수에 대해 어느정도는 실질적으로 확실하게 이해했다는 결론을 내놨습니다.

여튼, 특정 역사적 맥락에 가장 적합한 방법을 결정하려면 더 많은 연구가 필요합니다. 계속 이 삽질 (흑색화약의 제조법의 재료 사이의 표면적과 더불어 간격을 비교하는데 도움이 되는 다양한 기술들 등... 특히 코닝에 대해 연구할거라 합니다.)

https://arstechnica.com/science/2021/09/scientists-test-medieval-gunpowder-recipes-with-15th-century-cannon-replica/

Scientists test medieval gunpowder recipes with 15th-century cannon replica

https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acsomega.1c03380

[_Arondite_]

다들 고민을 많이들 했지요. 특히 화약같이 사람잡는 데 특화된 거시기들은 적을 잘 잡는만큼 우리편도 잘 잡기 때문에...