한마디만 하고 싶구나, 딱 한마디만, 플라스틱!... 플라스틱에 밝은 미래가 있다.정작 주인공은 문돌이
1 개요
인류의 꿈이자 악몽인 물질
석유에서 추출되는 원료[3]를 결합시켜 만든 고분자 화합물의 일종. 대부분의 플라스틱 이름 앞에 붙는 "poly-"는 중합체(polymer)라는 뜻이다. 자세한 것은 고분자 및 고분자공학 문서 참조. 플라스틱은 그 종류가 매우 다양하기 때문에 본 문서에 서술되어 있는 것은 그중에서도 비교적 알려진 극히 일부의 플라스틱류임에 주의하자. 여기 언급도 안 된 다양한 플라스틱들이 지금도 여러분 주변에서 쓰이고 있다.
일상 생활에서 말하는 플라스틱이라면, 보통은 폴리에틸렌, 어쩌다 폴리프로필렌 정도라 보면 된다. 하지만 저 두 가지도 결국 플라스틱의 하위부류일 뿐, 플라스틱의 종류는 몇백만 가지가 넘는다!
2 종류 및 용도
값이 싸고 가공도 쉬우므로 대부분의 일상용품에 빠지지 않고 쓰인다. 의외로 총기 같은 물건에도 많이 들어가는 편이다. 과거에는 금속과 나무로 만들었지만 가격과 생산성에서 유리하고, 기술의 발달로 비교적 튼튼해졌기 때문에 근래에는 플라스틱을 많이 사용한다. 대표적으로 글록과 G36, M-16 등이 있다. 하지만 플라스틱 폭약은 가소성이 있어서 그런 이름을 가지게 된것뿐, 실제로 폭발하는 플라스틱은 없다.
2.1 열가소성 수지
열을 가하면 녹아내려 다시 가소성을 띠는 수지로, 재활용하기가 비교적 쉽다
2.1.1 항목이 따로 분류된 수지
2.1.2 아크릴(Acrylic resin)
투명성, 내마모성이 우수하며 주로 내부가 보여야 하는 제품에 많이 사용된다. 가공이 쉽고 가격이 저렴하며 내후성이 강해 환경의 영향을 적게 받으나 흠집이 잘 생기고 깨지기 쉽다. 다만 깨져도 유리에 비해서는 안전하다.
2.1.3 폴리프로필렌(polypropylene ; PP)
투명성, 표면광택이 좋고 PE보다 좋지만 거의 PE와 유사한 특성을 가지고 있다. 대신 인장강도와 탄성계수, 내열성이 더 좋고 내충격성은 더 떨어진다. 역시 인체에 무해하므로 식품용기에 널리 사용된다. 휨에 극단적으로 강해 종래의 기계적힌지를 대신하여 플라스틱힌지[4]를 만들 수 있는 성질이 있어 대체가능한 소재가 없다.
2.1.4 폴리에스테르
화학 구조에 따라 열경화성 플라스틱일 수 있으나, 일반적으로 열가소성인 경우가 많다. 자연적으로도 많이 존재하며, 인공적인 폴리에스테르는 PET가 유명하다. 높은 내구성과 착색의 용이함때문에 섬유 재질로 많이 이용되며, 물과 환경에 대한 저항력이 뛰어나다. 공업적으로는 필름이나 병재료로 활용된다.
2.1.4.1 PET(Polyethylene terephthalate)
플라스틱 병의 대명사로 알려진 재료.
2.1.4.2 PBT(Polybutylene terephthalate)
열가소성 수지 중에서 가장 녹는점이 높은데, 150℃에서도 꿈쩍하지 않는다. 강도와 내마모성이 매우 강해 공구 용도로 쓰인다. 이에 따라 가공하기 어렵고 단가가 비싸다는건 당연한 결과. 리얼포스 등 고급형 키보드에 쓰이기도 하며, PBT 키캡은 기본적으로 7만원대에서 시작할 정도로 고가이다.
2.2 열경화성 수지
열을 가해도 되려 단단해지거나 타버리는 종류. 재활용이 불가능하진 않으나, 열가소성 수지보다는 까다롭다. 흔히 호마이카로 잘못 알려져 있기도 하다.[5] 레진 피규어의 레진도 열경화성 플라스틱을 의미한다. [6]
경화 반응 전에는 액상 혹은 젤형태로 있다가 경화 반응 후 딱딱해지는 것이 특징. 경화 반응의 종류가 다양해서 수지 특성에 따라 다양한 성형 방법이 존재하고, 가공 설비 비용이 열 가소성 플라스틱 보다 저렴하고 수지의 내열성이 매우 좋다는 것이 장점. 성형 방법은 압축 성형이나 조각, 프레스 등을 쓸수 있다.
하지만 생산성이 떨어지고[7] 열을 가하면 녹는 게 아니고 타기 때문에 재활용이 곤란하다는 문제점도 있다. 수지 자체만 가지고 비교했을 때의 물성은 가소성 쪽이 압도적으로 좋다고.
간단하게 설명하면, 열 경화성 수지는 화학 반응으로 굳는 거고, 열 가소성 수지는 녹아 있던 것이 굳는 거다.
열 경화성 수지의 주된 사용처는 접착제와 다른 구조성 재료와 혼합되거나 스며들게 만들어 쓰는 복합 소재다. 흔히 말하는 에폭시 접착제는 에폭시 수지를 사용한 것. 또한 섬유강화플라스틱(FRP)의 플라스틱은 보통 열 경화성 플라스틱을 뜻한다. (열 가소성 플라스틱으로 만든 FRP도 많다.) 이 분야에서 우리 생활과 가장 가까운 것은 전자 기판이다. 또한 열 경화성 수지로 만든 FRP는 어떤 재료로도 불가능한 일체형 대형 구조물을 만드는 것이 가능하므로, 작게는 물탱크부터 풍력 발전기의 메인 블레이드(큰 것은 길이가 50m가 넘는다!)나 선박, 항공기, 교량 상판, 대형 파이프 등에 사용된다. 또 FRP의 일종인 카본 FRP로 만드는 것으로는 가볍고 강해야 하는 스포츠 용품이 있다. 낚싯대, 골프채 자루, 자전거 프레임, F1 경주용 자동차의 차체, 드론의 프레임, 아이스 하키 스틱, 경기용 인라인 스케이트 바닥 등 꼽아 보면 아주 많다.
2.2.1 열경화성 수지의 종류
3 썩지 않는다
플라스틱은 현대의 물질에서 라스푸틴과 같은 존재입니다. 당신은 그것을 쪼개고, 자르고, 갈기갈기 찢고, 불사르고, 파묻을 수 있습니다. 하지만 그것은 그리 호락호락하게 죽지 않습니다! - 한 화학자의 비유
썩지 않는 물질로도 유명하다. 플라스틱을 땅에 묻어놓으면 수백년이 지나도 원상태 그대로 썩지 않는다고. 그래서 플라스틱 제품은 반드시 재활용하는 것이 원칙. 요즘은 썩는 플라스틱도 나왔지만 물리적 성질이 좋지 않아 널리 쓰이지 않는다. 이런 썩는 플라스틱들은 플라스틱을 만들 때 분해되도록 유기물질을 섞거나, 아니면 아래에 나온 것처럼 식물을 가공해서 만들어낸다. 유기물질을 섞는 경우 유기질로 된 부분이 썩으면서 겉보기에는 플라스틱이 썩은 것 같지만 실제로는 미세한 플라스틱 조각들은 계속 썩지 않아 눈 가리고 아웅(...). 아예 식물로 만드는 경우 확실하게 썩지만 기계적 성능(품질)과 단가 문제가 있다.
하지만 썩어도 문제가 된다. 플라스틱의 용도는 상상할 수 없을 정도로 많지만, 그 중 상당수는 천연소재와는 비교할 수 없는 강력한 내후성을 바탕으로 사용된다. 만약 하수도 파이프나 주방용 밀폐용기가 썩어버린다면 플라스틱으로서의 가치가 있을까? 그러니 이러지도 저러지도 못하는 셈이다.
그리고 재활용하는데도 한계는 있다. 수거되는 플라스틱의 5~10%만 재활용된다고 하며 일본에선 이제는 플라스틱을 재활용품으로 분류하지 않고 타는 쓰레기로 분류한다. 그리고 그 수거된 플라스틱조차 재활용해도 품질이 낮아 화분이나 보도블럭용 이외에는 쓰기 힘들 정도로 품질이 낮다고 한다.
밀웜에서 스티로폼을 분해하는 박테리아가 발견되었다고 한다. (조선일보 카드뉴스) 환경 문제로 골머리를 앓던 인류의 입장에서는 대단히 희망적인 소식이 아닐 수 없다.
4 사람들의 이미지
싸구려, 양산형의 대명사로써 이 단어가 들어간 명칭은 싸구려나 기성품이라는 의미를 내포하고 있다고 볼 수 있다. 실제로 생산, 재료 단가를 낮추는 가장 좋은 방법이 바로 플라스틱 부품 전환이기도 하고. 허나 싸고 양산이 가능하다는 점덕에 케이블 타이라는 획기적인 도구가 나왔다.
4.1 그러나 귀한 몸
싸구려 취급을 받기는 하나 특수한 용도의 슈퍼 엔지니어링 플라스틱들은 엄청나게 비싸다. 예를 들어 아폴로 계획의 요구에 따라 만들어진 고강도 내열용인 폴리이미드(PI)의 경우 현존하는 플라스틱에서 왕좌의 자리를 차지하고 있으며 사용온도가 자그마치 섭씨-200~400도이다. (그것도 열가소성 주제에!!!) 개발 직후 당시에는 금보다도 비싼 몸값을 자랑했었다.[8][9] 다른 예로 폴리에테르에테르케톤(PEEK)은 있어 보이는 이름만큼 실제로도 엄청난 고가를 자랑. 유명한 다이슨 청소기의 회전부품에 사용되고, 인공위성과 우주개발에 꼭 필요한 재료다. 그러나 케톤계열 수지는 원료 자체가 고가이고 가공온도도 높으므로 미래에도 우리 생활속에 널리 퍼질 가능성은 별로 없다. 어지간한 물건은 이걸로 만드느니 알루미늄 합금을 쓰는 것이 더 싸다(...). 그러나 금속에 비해 현격히 낮은 무게와 비전도성 등 플라스틱만의 특징 때문에 쓰이는 것으로 다른 특수한 플라스틱들도 마찬가지로 다른 재료와의 비교를 통해 더 나은 것이 사용될 뿐이다.
석유를 사용해 만들기 때문에 일부 학자들은 석유가 고갈될 경우 교통, 운송 수단의 연료보다도 플라스틱이 더 이상 생산되지 않는 상황이 더 문제가 된다고도 주장한다. 당장 당신 주변에서 플라스틱이 없다고 생각해보자. 지금 이 글을 읽고 있는 컴퓨터(또는 핸드폰)의 겉표면도 플라스틱이다. 플라스틱의 범위가 워낙 넓기 때문에 현대 문명에서는 어디에 플라스틱이 안 쓰이는지를 찾는 게 더 빠를 것이다.솔직히 못찾겠다 꾀꼬리.. 페인트도 안 칠하는 물건이 있나? 석유와 성분이 비슷한 편인 석탄을 사용해서 만드는 것도 불가능한 것은 아니지만 제작 효율이나 다양성, 품질 등 모든 점에서 비교가 안되기 때문에... 일례로, 사람 몸의 70%가 물이라면, 외출할 때 걸치는 물품의 70%는 석유화학 산업에서 비롯됐다고 한다.
석유는 언젠가 고갈될 것이며 이는 절대 부인할 수 없지만 석유를 대체할 연료는 현재 여러 가지가 계속 연구되고 있고 석유가 고갈되는 시기까지는 의외로 원래 예상보다 시간이 많이 남아있다고 하니 고갈 전까지는 대체 물질의 상용화가 이루어질 가능성이 있다. 하지만 석유 재질 플라스틱은 위에도 언급했다시피 대체 물질 개발 및 상용화가 아직도 요원하다. 연료로서의 석유가 다른 친환경 연료로 대체되더라도 플라스틱을 만들기 위한 광물질로서의 가치는 고갈되는 그 날까지 계속 갖고 있을 수 있다는 것이 문제.
5 식물제 플라스틱?
석유는 썩어서 화석화된 식물이므로 식물(혹은 다양한 유기화합물들)을 통해 플라스틱을 만드는 것도 가능하다. 대표적인 것이 옥수수로 만드는 PLA. 하지만 범용수지를 대신하기에는 그 품질도 가격도 비교하기 민망할 수준.
6 강화 플라스틱
플라스틱도 만들기 나름이지만 철보다 더 강한 플라스틱으로 만들 수도 있다.
이미 공업용으로 엔지니어링 플라스틱 이라는 소재가 널리 쓰이고 있다. 대표적으로는 MC나일론, PEEK, PAEK 등이 있다.
이 강화 플라스틱을 만드는 유명 회사는 빅트렉스가 있다.
7 미세 플라스틱
해양환경관련 비영리단체 5GYRES에 따르면, 바다에 떠다니는 플라스틱 조각은 약 5조 2500억개정도 될 것이라고 추측하고 있고 그 중 92%가 미세 플라스틱이라고 한다. 태평양 거대 쓰레기 지대에 널려있는 플라스틱의 대부분이 미세 플라스틱이라는 말씀. 미세 플라스틱이라고 해서 상당히 낯설게 들리는데, 그냥 근처에 보이는 플라스틱 물건이 부서져서 작게 조각나면 그게 바로 미세 플라스틱이다. 환경을 위해 만들어보지는 말자 어떤 크기부터 미세 플라스틱이라고 분류해야 하는지는 사람마다 의견이 다 다른데, 0.3mm 미만이면 미세 플라스틱이라고 불러야 한다는 의견부터 5mm 크기의 조각도 미세 플라스틱으로 분류하는 사람, 심지어는 일회용 라이터 정도의 크기도 미세 플라스틱이라고 분류하는 사람도 있다.
바다나 강 근처에 버려지거나 바람에 날리는 플라스틱 쓰레기, 혹은 하수구를 통해 직접(!) 흘러드는 플라스틱은 최종적으로 바다에 흘러들게 되는데, 위쪽 문단에서 설명한 대로 썩지 않는다는 플라스틱의 성질 때문에 몇백년동안 해류를 타고 바다를 떠돌게 된다. 큼지막한 플라스틱 덩어리들은 해류를 타고 흐르면서 자외선 혹은 다른 물체와의 충격으로 인해 조각나면서 점점 작은 조각으로 부서진다. 단, 분해는 되지 않는다(...) 생분해성 플라스틱이라고 해도 바다의 낮은 수온으로 인해 플라스틱이 분해되는 속도는 더욱 느려지고, 밀도가 무거운 플라스틱은 심해로 가라앉으면서 자외선이나 미생물에 의해 분해될 기회를 잃게 된다.
미세 플라스틱이 강으로, 혹은 바다로 흘러들게 되는 계기는 다양하다. 합성섬유 재질의 옷을 세탁할때 섬유 일부분이 부서지게 되면서 하수구로 흘러드는 경우, 화장품에 사용되는 스크럽[10], 큼지막한 플라스틱 쓰레기가 물리적으로 조각나면서 발생하는 미세플라스틱 등이 있다.
한국은 미세플라스틱으로 인한 바다오염이 세계최고수준이다. 칠레 바다에 비해 400배나 미세플라스틱이 많다고 한다. 남해의 오염도가 특히 높은데 주된 원인은 양식장에 쓰이는 스티로폼 부표 때문이라고 한다.
미세 플라스틱이 문제가 되는 점은 비극성 형태의 잔류성/생물축적성 독성물질을 흡착하기 쉽다는 점과, 미세 플라스틱을 먹이인줄 알고 먹는 해양동물들이 늘어나고 있다는 것이다. 벤젠, 다이옥신, DDT 등의 비극성 독성물질은 해양에 떠다니는 비극성의 플라스틱 입자에 흡수되기 쉽다는 것. 또한, 화려한 색상의 플라스틱 조각은 다른 능동적인 먹이들이랑 달리 아무 저항도 하지않고 먹혀주기 때문에(...) 이를 먹이인줄 알고 먹었다가 위 속에 플라스틱이 쌓여서 아사하는 해양동물의 경우도 있다.
아사하지 않더라도 플라스틱에 흡착된 독성물질이 생물농축을 통해 농도가 높아질 수 있다는 것도 문제. 특히 매운탕 등 생선의 내장까지 섭취하는 일부 한국 음식 특성상, 사람이 직접 플라스틱 조각을 섭취하게 될 우려도 있다.
다만, 이렇게 환경 단체가 주장하는 인터넷에 떠도는 동영상과 슬라이드의 유해 정보에는 플라스틱의 독성과 해악이 과장되어 있고, 검증되지 않았거나 부정확한 사실까지 담고 있다는 건 생각해야 한다. 일단 대부분의 플라스틱은 인간이나 해양 동물이 분해 소화할수 있는 물질이 아니다. 비닐 봉지 같은 큰 거야 먹고 죽을수 있겠지만, 작은 건 뱃속에 쌓이는 것이 아니고 통과한다. (내장에 미세 입자가 박힌다는 이야기를 하는 이가 있는데, 그 말이 맞다면 사람들이 깨를 많이 먹으면 죽을 수도 있다는 게 된다. 생물의 내장은 끊임없이 겉이 교체되고 재생되는 신체 기관이지 고정된 구조물이 아니다.) 그리고 정말로 미세 플라스틱이 이런 오염물을 과하게 흡수하는 특성이 있다면, 미세 플라스틱을 이용하여 해양의 중금속과 독성 오염 물질을 흡착해서 간단히 정화 할수 있다는 이야기가 된다! 환경 단체라 자칭하는 곳 중 PETA등 많은 곳이 진실을 호도하여 뭔가 다른 이익을 얻으려 하거나, 자신의 주장을 과격한 방법으로 전파하며 어그로 끄는 일 자체를 좋아하는 비정상적인 자들이 모인 집단이라는 사실도 기억해 두자.
8 이름과 어원
플라스틱하면 본 항목에서 서술한 고분자 유기화합물 소재를 떠올리는게 일상화 되었는데, 이 이름은 이 소재의 물성에서 비롯되었다. Plasticity(가소성) 즉 형태를 변형하면 찰흙이나 석고반죽처럼 변형된 상태로 유지하는 성질에서 비롯되었다. 어원을 밝히자면, 빚어내다, 금형하다(>성형하다)를 뜻하는 고대 그리스어인 'plastikos'에서 유래된 말인 셈이다.
현재는 기술의 발전으로 다양한 고분자 화합물이 만들어져 소재에 따라 다양한 물성을 보인다. 많은 플라스틱은 엘라스틱(elastic, 탄성)하며(...) 과연 이를 플라스틱이라 부를 수 있을까 의구심이 들지만 그냥 넘어가자.
석고 회반죽, 깁스, 반창고를 플라스터(plaster)라 한다. 또한 성형수술은 영어로 "plastic surgery"이다. 금형(성형)하다의 어원을 따르며 꼭 보톡스나 인공코뼈같은 플라스틱을 삽입하기 때문에 붙여진 이름은 아니다.
플라스틱 폭약은 플라스틱으로 만든 혹은 플라스틱 껍데기로 만든 폭약이 아니라 치덕치덕 어딘가 붙일 수 있는 찰흙같은 가소성의 폭약을 의미한다. 즉, 위에서 설명한 플라스터식 폭약이라 보는게 더 적합할 수도 있다. 가소성을 가연성으로 착각하는 사람 있다. 이 가소성은 마치 코딱지를 판 뒤에 조물락거른 후 책상 다리에 붙여버리듯, 플라스틱 폭약을 조물락거린 후 교각 다리에 붙여버리면 별다른 추가 장비 없이 간편하게 타깃에 부착/밀착 시키며 함정을 팔 수 있다는 장점이 있다.
9 관련 문서
- ↑ 대학 졸업 이후 심리적인 방황을 겪고있는 주인공에게 주인공의 친척이 해준 말이다. 모든 가치에 물질을 우선시하는 기성세대를 비판하는 대사.
- ↑ 문명 4와 문명 5의 플라스틱 기술을 개발하면 뜨는 명언이기도 하다.
- ↑ 단위체(monomer)라고 불린다. 대개 알켄이 단위체인 경우가 많다.
- ↑ 락엔락 뚜껑을 생각해보자.
- ↑ 호마이카(Formica)는 천이나 종이에 멜라민 수지를 함침시킨 제품의 상표명이다. 멜라민 수지는 여러 가지 열 경화성 수지 중 한 종류일 뿐.
- ↑ 이 또한 마찬가지 용법. 레진은 나무 진, 수지(樹脂)를 뜻하는 영어이며, 송진 같은 게 바로 수지이다. 여기서는 ABS나 에폭시 레진 등 모델을 만드는 사출 성형에 쓴 합성 수지를 말하는 것인데, 천연 수지를 제외해도 레진이라고만 하면 플라스틱을 말하므로 훨씬 범위가 넓다.
- ↑ 열가소성 플라스틱은 식으면 틀에서 꺼내고, 열경화성 플라스틱은 굳어야 빼낸다. 보통 냉각 속도가 경화 속도보다 빠르다. 유연성이 떨어지기 때문에 틀에서 빼내기 위해서는 형상에 각을 주어야 하여 모양 제한이 있거나 금형이 복잡해지며, 풍선처럼 부풀려서 성형하는 블로우 몰딩에도 제약이 있다.
- ↑ 물론 현재는 기술력이 발전했기때문에 매우 보편적으로 사용된다. 당장 스마트폰이나 노트북을 뜯어보면 연갈색의 투명한 필름같은게 폴리이미드 재질이다. 따라서 노트북까진 아니더라도 스마트폰을 들고 다니는 사람들은 모두 폴리이미드를 접한다고 볼 수 있을정도로 예상외로 매우 널린재료(...)
- ↑ 직접 접해보고 싶다면 KAPTON(듀퐁이 붙인 필름화 폴리이미드의 상표명)테이프를 구매하면 된다.
금보다는 싸졌다지만 폭 1cm짜리 길이33M 테이프롤이 하나당 2만원을 호가하는 가격의 압박. 여기에 테이프 폭이 커질수록 기하급수적으로 비싸지는 테이프가격에 마음에 준비를 하자 - ↑ 폴리에틸렌 혹은 폴리프로필렌 알갱이로 이루어진 스크럽은 의외로 많은 곳에서 사용된다. 바디스크럽이나 페이셜스크럽, 치약 등. 물에 뜨지도 않고 가라앉지도 않고 적절한 위치에서 흐르기 때문에 하수처리 시설에서도 완벽히 걸러내는 것이 불가능하다. 뉴욕과 캘리포니아 등 미국의 일부 주에서는 미용용품의 미세플라스틱 사용을 법적으로 금지하고 있다. 2017년부터 한국에서도 미세플라스틱이 들어간 화장품의 제조가 법적으로 금지된다