플라스틱의 다양한 성질 인공위성, 의료기기에도 사용된다!

인공위성, 의료에도 중요한 재료 플라스틱, 최근 포장 쓰레기의 급증으로 인해 환경오염의 주범이 플라스틱이라는 경고를 받을 때마다 플라스틱은 피해야 할 재료가 아닐까 생각했습니다. 그러던 중 과학문화포털 사이언스올(www.scienceall.com)에서 <플라스틱 온라인 특별전>을 둘러보면 플라스틱에 대해 얼마나 큰 오해를 했는지 알 수 있을 뿐만 아니라 과학과 인류에게 중요한 소재라는 것을 알게 되었습니다. 또한 플라스틱 폐기물을 줄이는 아이디어를 기술로도 창출하고 있어 다양한 산업은 물론 생활에도 도움이 될 것이라는 기대를 높여줍니다.

과학문화포털사이언스올(www.scienceall.com)과 국립중앙과학관(www.science.go.kr)에서 열리는 플라스틱 온라인 특별전열과 전기를 전달하거나 통하지 않는 재료의 다양한 온라인 과학 체험 프로그램을 마련하고 있는 사이언스올의 <플라스틱?PLASTIC!> 온라인 전시관에서는 플라스틱에 관한 다양한 사실을 알리고 있습니다. 물론 잘못 사용하면 심각한 환경오염을 일으키는 주범이기도 하지만 그럼에도 불구하고 플라스틱은 의료와 항공산업, IT기기, 자동차 등 과학의 다양한 분야에서 발전을 가져온 중요한 재료이기도 합니다.

이렇게 다양하게 활용되는 비결은 플라스틱이 가진 성질 덕분입니다. 열을 가했을 때 부드러워져 다른 형태로 여러 번 만들 수 있는 열가소성이 있는 것도 있고, 다시 변형시킬 수 없는 열경화성을 가진 것도 있습니다. 또한 전기가 통하지 않는 절연체이기 때문에 전선 피복처럼 전기가 통하지 말아야 할 곳에 널리 사용됩니다.

하지만 폴리아세틸렌이라고 불리는 플라스틱이 있는데 이는 ‘전기가 통하지 않는다’는 상식과는 다른 전기가 통하는 성질을 가지고 있습니다. 이러한 성질 덕분에 반도체에 들어가는 고가의 금속을 대신하거나 더 가벼운 액정에 사용될 수 있고, 이를 통해 경제적이고 안전한 제품을 만들 수 있습니다.

최근에는 일반 플라스틱보다 10배나 열을 전달할 수 있는 플라스틱이 개발된 전자제품의 열을 식혀주는 열전달 플라스틱은 전자제품의 디자인을 바꿨습니다. 기존 플라스틱은 열을 밖으로 내보낼 수 없기 때문에 TV나 모니터 같은 전자제품에서 활용될 경우 뒤에 구멍을 뚫어 팬을 이용해 열을 빼내야 했습니다. 하지만 열전달플라스틱으로 전자제품을 만들면 제품 밖으로 열을 잘 낼 수 있어 따로 구멍을 만들지 않아도 되고 이로 인해 에너지 효율은 기존 플라스틱보다 더 높아졌습니다.생명을살려서인류를바꾼재료,플라스틱은의료분야에서도중요한재료입니다. 세균 감염 위험이 적은 의료비닐 수액팩은 의료 분야에 큰 영향을 미친 대표적인 아이템입니다. 또한 최근 프랑스에서 플라스틱 일종의 폴리우레탄으로 인공심장을 개발해 이식에 성공했습니다. 여러 플라스틱이 인공장기로 사용되고 있는데, 그중 열에 강한 테프론은 인공혈관을 만드는데 사용합니다. 테프론 분자를 압축시켜 관처럼 만들면 실제 혈관처럼 유연한 인공 혈관이 되는 것입니다. 또한 고밀도 폴리에틸렌은 단단하고 잘 닳지 않아 인공고관절과 같은 인공관절을 만드는데 사용됩니다.

탄소섬유 강화 플라스틱 소재를 부품화하는 생산 엔지니어링 공정 기술을 개발해 생산 효율을 높이고 있다. ⓒ한국생산기술연구원 자동차, 전기전자, IT기기용 고내열 부품에 사용하는 재료는 엔지니어링 플라스틱입니다. 가볍고 강한 특성을 극대화한 엔지니어링 플라스틱은 온도 100도 이상 150도 미만을 견딜 수 있는 플라스틱 소재로 기계 부품 및 프레임 재료로 널리 이용되고 있습니다. 이보다 강한 슈퍼엔지니어링 플라스틱은 사용 온도가 150도 이상이 되지만 금속과 플라스틱의 장점을 동시에 지닌 고성능 소재입니다. 강도와 탄성 내열성이 더 강해 미래 항공산업에서 더 많은 슈퍼엔지니어링 플라스틱이 등장할 것이라는 예측입니다.

대표적 경량 소재인 탄소섬유 강화 플라스틱(CFRP, Carbon Fiber Rein forced Plastic)은 고강도, 고탄성 경랑 소재로 미래 산업을 이끌 핵심 부품 소재로 각광받고 있습니다. 철에 비해 강도는 10배 강하면서도 무게는 가벼우며 부식이 전혀 없어 금속 대체재로 사용했습니다. 한국생산기술연구원은 탄소섬유 강화 플라스틱 소재를 부품화하는 생산 엔지니어링 공정 기술을 개발하여 생산 효율을 높이고 있습니다.

재활용이 어려운 플라스틱은 3번, 4번으로 표기된 것이다 환경을 생각하는 플라스틱, 생분해 생활에서 사용하는 플라스틱은 인체에 유해하고 환경오염을 일으킨다는 단점은 피할 수 없지만 그렇다고 모든 플라스틱이 문제가 되는 것은 아닙니다. 우리가 사용을 피해야 할 플라스틱 구분 방법은 플라스틱 번호와 관련이 있습니다. 그 중 재활용이 어려운 플라스틱은 표시번호 3번, 4번입니다.

3번은 PVC 폴리염화비닐 소재로 비닐랩, 지퍼백, 호스 등이 있습니다. 열에 약해 소각할 때 독성가스와 환경호르몬 다이옥신, 납, 중금속이 들어 있어 재활용이 어렵기 때문에 사용을 자제하는 것이 좋습니다. 또한 4번은 LDPE 저밀도 폴리에틸렌으로 비닐장갑, 비닐봉지가 해당됩니다. 물론 신축성이 좋고 투명하며 화학성분이 나오지 않아 몸에 해로운 것은 아니지만 재활용이 어렵기 때문에 가급적 사용을 자제할 것을 권장하고 있습니다.

현재 세계 각국에서는 플라스틱 폐기물을 줄이기 위해 다양한 아이디어를 통한 기술개발에 힘쓰고 있습니다. 그리고 국내에서는 내구성을 강화한 100% 생분해성 비닐봉지를 한국화학연구원에서 개발하는 성과를 거두었습니다. 또한 환경호르몬을 배출하지 않는 식물성 성분 ‘아이소솔바이드(isosorbide)’를 이용한 고강도 투명 바이오플라스틱을 개발하였습니다.

플라스틱 폐기물을 줄이는 다양한 아이디어를 기술로 찾고 있습니다.플라스틱은 환경오염의 주범으로 도태되기보다는 과학적 활용을 통한 사회에 더 큰 기여를 할 수 있도록 친환경 소재를 개발하고 있습니다. 이처럼 플라스틱은 과학적으로 유용한 소재가 될 수 있도록 발전을 계속할 수 있기를 바라며, 플라스틱의 환경오염만을 탓하기 전에 우리가 먼저 환경을 지키는 사용에도 관심을 기울이길 바랍니다.