플라스틱은 언제 어떻게 발명하게 되었나?

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플라스틱 제품으로 가득한 세상

 

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플라스틱(plastic 플래스틱)이 없던 시절에 항아리에 담긴 물을 뜨려면 박 껍질로 만든 바가지를 사용했다. 그러나 반세기 전쯤부터는 바가지만 아니라 한마디로 거의 ‘모든 것’을 플라스틱으로 만든다. 주변을 둘러보면 너무나 많은 물건이 플라스틱이어서, 플라스틱이 없다면 당장 얼마나 불편해질지 상상조차 하기 어렵다.

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플라스틱은 목재, 석재, 뿔, 뼈, 가죽, 종이, 금속, 유리, 도자기,섬유 등을 대신하고 있다. 플라스틱에는 성분과 제조 방법에 따라 종류가 많다. 거의 모든 플라스틱은 석유화학 공장에서 나오는 물질들을 인공적으로 결합하여 만든다.

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플라스틱을 화학에서는 ‘분자가 거대한 폴리머’라 말하는데, 폴리머(polymer)는 poly(많은)와 mer(조각, 부분)를 합친 말이다. 즉 플라스틱은 화학적 구조가 같은 것이 수없이 연결되어 거대한 분자를 이루고 있기 때문에 얻게 된 이름이다. 그러므로 화학에서는 플라스틱만 아니라 유전자인 DNA도 폴리머라 한다. 

 

 

 

 

이 화학식은 비닐봉지, 플라스틱 가방 등을 만드는 대표적인 플라스틱인 폴리에틸렌(poly ethylene)을 구성하는 C2H4가 무수하게 (n으로 표시) 결합되어 있음을 나타낸다. 즉 폴리에틸렌은 C2H4가 수없이 길게 연결되어 거대한 분자를 이루고 있다. 폴리에틸렌의 화학 방정식은 ‘(C2H4)nH2’로 나타낸다.

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플라스틱의 역사가 시작된 것은 약 160년 전이다. 플라스틱은 ‘원하는 대로 모양을 만들 수 있다’는 의미를 가진 그리스어이다. 플라스틱을 우리말로는 합성수지(合成樹脂)라 하며, 화학적으로 합성하여 만든 광범위한 제품을 총칭한다. 플라스틱에는 그릇이나 장난감만 아니라, 천을 짠 합성섬유도 있고, 얇게 만든 비닐도 있다.

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영국의 발명가인 앨릭잰더 파크스(Alexander Parkes 1813-1890)는 1855년에 섬유소(셀룰로스)에 질산과 알콜, 장뇌(樟腦)를 혼합하여 코끼리 상아와 비슷한 최초의 플라스틱을 합성했다. 그가 만든 물건은 단단하면서 유연하고 투명했다. 그는 이 발명으로 1862년에 런던에서 개최된 세계박람회에서 발명상을 받았다. 그러나 그가 합성한 물건은 세월이 지나자 금이 가는 단점이 나타났다.

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미국의 존 웨슬리 하이아트(John Wesley Hyatt 1837-1920)는 제조 방법을 개선하여 1868년 새로운 합성 방법을 연구하여 특허를 얻었다. 그 이전까지 당구공은 코끼리의 상아로 만들어야 했으므로 값이 매우 비쌌다. 그는 자신이 새로 합성한 물질을 ‘셀룰로이드’라 했으며, 그것으로 단추라든가 머리빗 등 여러 가지 물건을 만들었다. 셀룰로이드라고 이름을 붙인 것은 질산과 셀룰로스를 이용하여 만든 원료(니트로셀루로스)를 원료로 사용했기 때문이다.

 

 

나일론의 발명

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1904년까지는 셀룰로이드가 유일한 플라스틱이었다. 그때 네덜란드의 화학자 레오 베이클란드(Leo H. A. Bakeland 1863-1944)가 ‘베이클라이트’(bakelite)로 불린 물질을 합성하는데 성공했다. 이후부터 세계의 많은 화학회사들은 합성물질 개발 경쟁을 치열하게 벌였다.

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미국의 화학회사 듀폰(DuPon)은 1927년부터 비밀리 새로운 함성섬유를 연구하고 있었다. 그 연구의 중심 화학자는 월리스 캐러더스(Wallace Carothers 1896-1937)였다. 1939년 드디어 ‘나일론’(nylon)이라는 상품명을 붙인 최초의 합성섬유가 나왔다. 나일론으로 처음 만든 것은 칫솔이었으나 곧 명주실처럼 가느다랗고 질긴 나일론 섬유를 만들어 나일론 시대를 열게 되었다.

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당시는 2차 세계대전이 한창이었으므로 나일론은 낙하산 재료가 되었고, 여성들의 스타킹도 만들었다. 나일론은 너무나 훌륭하여 무엇이든지 좋은 것은 ‘나일론’이라는 말로 부르기도 했다.

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1940년대 이후에는 온갖 종류의 합성물질(플라스틱)이 발명되어 오늘날과 같은 플라스틱 시대를 열게 되었다. PVC, 스티로폼, 우레탄, 합성고무, 인조 가죽, 에폭시, 아크릴, 폴리에틸렌 등의 플라스틱 종류가 수백 가지 나오게 된 것이다.

 

 

 

 

나일론의 분자구조를 모형으로 나타낸다. 꼭같은 구조가 끝없이 이어진 폴리머이다.​

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​플라스틱 물병을 페트(PET)병이라 부르는 이유는?

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플라스틱, 비닐, 나일론 등에 대한 이야기는 이 정도로 그친다. 사람들은 식수를 담아 파는 플라스틱 병을 ‘페트병’이라 부르는데, 그 이유를 아는 사람은 드물 것이다. 사람들 입에 많이 오르내리는 플라스틱 종류 몇 가지를 적어보자.

 

 

 

​PES(polyester),

PE(polyethylene),

PVC(polyvinyl chloride, 플라스틱파이프 제조),

PVDC(polyvinydene chloride),

 

PP(polypropylene),

 

PS(polystylene),

PA(polyamide, nylon)

PC(polycarbonate)

PU(polyuretane)

PET, PETE(polyethylene terephthalate)

 

 

맨 끝에 적은 PET(또는PETE)는 플라스틱 종류 중에 3번째로 생산량이 많으며, 투명하고 밀폐가 잘 되며, 쉽게 깨지지 않으므로 음료수와 음식을 담는 용기 제조에 많이 이용된다. ‘페트병’이라 불리는 것은 바로 PET로 만든 병이기 때문이다. 페트병은 재활용이 가능하도록 만들고 있다. *

 

 

 

PVC로 만든 플라스틱 파이프는 녹슬지 않아 편리하게 이용된다.

 

 

 

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