촛불의 불꽃 온도..파란색 1400도，노란색 1200도

촛불의 불꽃을 들여다보면 크게 세 영역으로 나뉜다. 검게 어두운 영역, 파랗게 타오르는 영역, 그리고 노란색을 띤 아주 밝은 영역. 이렇게 하나의 불꽃에서 색을 결정하는 것은 온도다.

파랗게 보이는 영역은 충분한 산소와 열로 완전 연소에 가까운 반응이 일어나는 영역이다. 온도도 1400도로 가장 높다.

그보다 안쪽은 놀랍게도 어둡다. 800도 불꽃에서 가장 온도가 낮은 영역이기도 하다. 산소가 희박하기 때문에 기화된 파라핀 왁스가 타지 않은 채로 축적돼 생긴다.

가장 밝은 노란 영역의 온도는 1200도. 열과 산소가 충분치 않기 때문에 불완전 연소가 일어난다. 기화된 파라핀의 일부분만 물과 이산화탄소로 변환되고 연소되지 않은 탄소 입자들은 그을음이 된다.

이 영역이 가장 밝은 이유는 연소되지 않은 탄소 입자의 고온 발광 때문이다. 고온 발광은 고체물질이 빛을 낼 때까지 달구어질 경우에 나타나는 현상이다.

고온 발광에서는 화학적 변화는 일어나지 않기 때문에 연소와는 다르다. ‘타는’ 것이 아니라 ‘반짝이는’ 것이다. 전구의 필라멘트도 그렇게 반짝인다.

바람이 불어 불꽃이 흔들리면 연기가 더 많이 나는 모습을 볼 수 있다. 바람의 방해로 불완전 연소량이 더 많아지면서 연소되지 않은 탄소입자가 더 많이 만들어지기 때문이다.

불꽃의 모양은 아래는 넓고 위로 갈수록 좁아지는 원뿔 모양이다. 이는 대류 현상 때문이다.

불꽃 주위의 공기가 데워지면서 팽창돼 밀도가 낮아지는데 보다 차갑고 밀도가 높은 공기가 아래로부터 들어오고 보다 따뜻하고 밀도가 낮은 공기는 위로 올라가는 것이 대류 현상이다.

앞으로는 파라핀 양초도 점차 사라질 전망이다. 파라핀도 원유에서 얻는 화학물질인 만큼 원유가 고갈되면 자연히 구하기 힘들어질 것이기 때문이다. 그래서 최근엔 콩으로 만든 양초가 점점 대중화되고 있다.

/[e-mail] 이재원기자