[변종철의 재미있는 과학이야기](37)플라스틱 변형, 삶의 질 변화

[변종철의 재미있는 과학이야기](37)플라스틱 변형, 삶의 질 변화
  • 입력 : 2013. 04.05(금) 00:00
  • 글자크기
  • 글자크기
일상생활에서 플라스틱은 다각도로 이용되고 있으며, 이것은 바로 고분자(polymer, 그리스어로 'poly'는 '많다', 'meros'는 '부분'이라는 의미), 즉 거대분자(macromolecule) 물질이다.

화학에서 플라스틱 물질이란 열과 압력에 의해 유동성을 가지는 것이다. 이런 물질은 여러 가지 방법으로 성형될 수 있으며, 플라스틱 제품은 보통 가루에서 만들어진다.

일반적인 플라스틱, 폴리에틸렌(polyethylene)은 가장 간단하고 값싼 합성 고분자이다. 이것은 과일이나 야채 포장용 봉투, 세척한 세탁물 보호용 덮개, 쓰레기 봉투 등에 이용된다.

오늘날 생산되는 플라스틱은 다양한 변형을 거쳐 최종 용도로 재탄생한다. 자동차 차체 패널(panel)은 강화 플라스틱(reinforced plastic)으로 만들어지며, 여기에는 고분자의 기질 내에 섬유가 내재되어 있다.

이러한 것들을 흔히 복합재(composites)라고 한다. 고체에서 가장 강한 구조는 선 또는 섬유조직(fiber)이며, 고분자 기질의 용도는 이런 섬유조직을 구부림이나 뒤틀림으로부터 보호하는 것이다.

강화 플라스틱은 같은 무게인 경우 강철보다 더 강하다. 일반적으로 복합재는 알루미늄(3g/㎤), 강철(7.9g/㎤), 콘크리트(2.5g/㎤)와 비교하면 낮은 밀도(1.50~2.25g/㎤)를 가지고 있다.

고분자는 부식되지 않으며, 복합재는 낮은 밀도, 높은 강도, 강한 화학적 저항 등 때문에 자동차와 비행기 구조물, 스포츠용품 산업 등에서 사용이 증대되고 있다.

'유리 섬유'는 강화 플라스틱 내에 사용되는 섬유재료의 90% 이상을 점하고 있다. 그 이유는 유리가 값싸며, 유리 섬유는 고강도·저밀도이며, 탁월한 화학적 저항성, 양호한 절연성을 지니고 있기 때문이다.

일반적으로 모든 고분자는 기질 재료로 사용될 수 있으며, 폴리에스터(polyester)는 이 재료로 인정을 받고 있다. 그리고 유리 강화 폴리에스터 복합재는 선체, 비행기, 미사일 틀, 자동차 차체 패널 같은 구조 용품에 이용되고 있다.

다른 종류의 섬유와 고분자에 의한 복합재도 다양한 용도로 사용되고 있으며, 고분자 기질 내에 '탄소 섬유'를 혼합한 복합재는 F-117 스텔스 전투기(Stealth Fighter)의 구조물에 이용됐다.

이 폴리에스터는 여러 개의 산류와 알코올류를 계속적으로 반응시키면 얻을 수 있으며, 이것이 바로 고분자 물질이다. 폴리에스터 직물은 다크론(Dacron) 또는 테릴렌(Teryene) 같은 상표명으로 판매되고 있다. 또한 폴리에스터 필름이 자성 코팅되면 오디오·비디오 테이프로 탄생된다.

다크론 고분자는 비활성, 무독성, 비알레르기성, 비염증성, 그리고 비혈액응고성을 나타내기 때문에 다크론 관은 심장 우회수술에 혈관의 대용물, 이의 판은 화상 환자의 피부 대체물로서 사용할 수 있다.

이처럼 다각도로 사용되는 합성 고분자는 미래의 물질이다. 이런 고분자는 이미 전도성 물질, 경이적인 접착제, 철보다 가볍지만 더 강한 합성물질 등으로 등장했다.

대부분의 합성 고분자는 석유 혹은 천연가스가 원료이다. 이런 천연자원들은 재생이 불가능하고 공급이 제한적이다. 그러나 플라스틱을 만드는 재료로 석유를 대체할 물질이 그렇게 많지가 않다. <제주대학교 화학과 교수>
  • 글자크기
  • 글자크기
  • 홈
  • 메일
  • 스크랩
  • 프린트
  • 리스트
  • 페이스북
  • 트위터
  • 카카오스토리
  • 밴드
기사에 대한 독자 의견 (0 개)
이         름 이   메   일
864 왼쪽숫자 입력(스팸체크) 비밀번호 삭제시 필요