안녕하세요. 이충흔 전문가입니다.
성냥갑 측면에 성냥을 문지를 때 불이 붙는 원리는 마찰열에 의한 적린의 미량 발화와 산화제의 급격한 산소 공급, 그리고 파라핀에 의한 지속적인 연료 공급이 순차적으로 일어나는 연쇄 반응 때문입니다.
불이 붙으려면 가연물, 산소 공급원, 발화점 이상의 열이 필요한데, 현대 성냥은 발화 물질을 성냥 머리와 성냥갑 측면에 분리하여 안전성을 높였습니다. 성냥 머리를 성냥갑 측면에 강하게 문지르면 유리 가루와의 마찰에 의해 순간적으로 높은 열이 발생하는데, 이 마찰열이 마찰면에 칠해진 적린의 극미량을 활성이 매우 강하고 불안정한 백린 상태로 순간 변환시킵니다. 백린은 발화점이 약 30°C 정도로 매우 낮아 마찰열을 받자마자 즉시 공기 중의 산소와 반응하여 작은 불씨를 만들고, 백린이 태운 작은 불씨가 성냥 머리의 염소산칼륨에 전달됩니다. 염소산칼륨은 열을 받으면 순식간에 분해되면서 다량의 순수한 산소를 방출하는데, 이 폭발적인 산소 공급 덕분에 성냥 머리의 가연성 물질이 팍 소리와 함께 순간적인 센 불꽃을 일으키며 연소합니다. 성냥 머리가 태워진 순간의 온도로는 나무에 바로 안정적인 불이 붙기 어렵기 때문에 성냥 머리 바로 밑의 나무 부분에는 미리 파라핀이 침투되어 있습니다. 머리의 불꽃이 파라핀을 녹이고 증발시키며 양초의 심지 역할을 하여 지속적인 불꽃을 유지해 주고, 이 열이 나무로 옮겨붙어 오랫동안 안정적으로 타오르게 됩니다.