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무연화약(Smokeless Powder)은 기존의 흑색화약이 연소시 잔여물이 너무 많이 나오는 것을 개량하기 위해 만들어진 화약이다. 연기가 없는 화약이라는 뜻이지만, 실제로 완전히 연기가 없지는 않다. 그저 한 발에 연막탄 마냥 자욱하게 안개가 끼는 흑색화약에 비해 매우 적은 것 뿐이다. 대부분의 폭약/화약들은 산소평형이 (-)이기 때문에 탄매가 없을 수가 없다. 거기다 화약에 흑연 코팅을 하기 때문에 불완전 연소 생성물이 많이 나오는 편이다.
구성분 대부분이 가스화해서 연소하기 때문에 잔여물이 거의 없다. 이것 덕분에 현대적인 자동화기가 등장할 수 있는 발판이 생겼다. 흑색화약으로 요즘 반자동/자동화기에 넣고 사격을 하게 되면 잔여물이 총열 내에 마구마구 낀다. 산탄총에도 마구 눌러붙는데 강선이 파인 총기는 말할 필요도 없으며, 총기가 차탄을 장전하면서 작동부위에도 굵직한 잔여물이 껴서 작동을 방해한다. 거기에 탄피배출이 자동으로 되는 반자동/자동화기라면 설계에 따라 사수에게 연소되다 만 화약이 튀기도 한다.
흑색화약은 흑색이니까, 무연화약이라고 하면 상대적으로 흰 색일 것 같지만, 요즘 무연화약은 대개 정전기에 의한 실화(失火)를 방지하기 위해 코팅을 해놓는데 그 코팅제를 흑연으로 만들기 때문에 대개 검은색이 도는 편이다.
구성은 니트로셀룰로오스, 니트로글리세린, 니트로구아니딘 세 가지가 대세를 차지하고 있다.
니트로셀룰로오스만을 주재료로 사용한 것을 싱글 베이스 파우더라고 부르며, 폭속은 대략 7,300 m/s 가량, 소화기의 탄약에 사용한다. 다만 니트로셀룰로오스는 그 자체로 굉장히 불안정한 편이라서, 저것으로만 만들면 가만히 냅둬도 불이 날 수 있을 정도로 위험하다. 때문에 디니트로톨루엔 같은 완연제(연소 속도를 낮춤), 디페닐라민 같은 안정제(자기 분해를 막거나 늦춤), 질산 칼륨 같은 소염제 등등 온갖 것을 다 섞어준다. 조성은 제조사마다 다르지만, 미군에서 쓰는 싱글 베이스 화약의 예를 들면 니트로셀룰로오스 84.2%에 완연제로 디니트로톨루엔 9.9%과 프탈산 디부틸 4.9%, 안정제로 디페닐라민 1.0% 조성을 쓴다.
니트로셀룰로오스에 니트로글리세린을 섞은 것을 더블 베이스 파우더라고 하며 싱글 베이스보다 폭속이 빠르고(대략 7,700 m/s), 박격포 추진제 등 좀 큰 놈에 쓴다. 실제 조성은 니트로셀룰로오스 77.45%에 니트로글리세린 19.50%, 안정을 위한 기타 조성물 3.05% 정도.
니트로셀룰로오스 20% 정도에 니트로글리세린 19%과 니트로구아니딘 54.7% 가량, 기타 안정을 위한 조성물 6.3% 쯤을 혼합한 것을 세가지 재료를 주축으로 한다 하여 트리플 베이스 화약이라고 부른다. 싱글이나 더블 베이스보다 연기는 좀 더 나지만, 연소 속도가 더 빠르고(대략 8,200 m/s) 안정성이 더 높으며 포구 화염이 적게 나고 가스 발생량이 크다. 주로 전차포, 함포 등 대구경 화포에 사용하는 화약이다.
그 외, 20세기 후반부터는 니트로구아니딘과 RDX를 섞은 신형 추진제도 개발됐다.