식품용기부터 포장재, 생활용품뿐만 아니라 자동차와 전자제품, 건축자재 등 산업용 원재료에 이르기까지 우리 일상과 가장 밀접한 관계가 있는 것 중 하나가 바로 석유화학 제품입니다. 그 중에서도 광범위하게 사용되고 있는 것이 바로 플라스틱입니다. 플라스틱은 합성수지라고도 불리는데요. 오늘은 우리 생활에서 없어서는 안 될 합성수지에 대해 자세히 알아보도록 하겠습니다. ◆석유에서 탄생한 합성수지 합성수지(synthetic resins)는 석유나 천연 가스 등을 통해 얻어진 저분자 유기화학 물질을 대상으로 가열 등을 거쳐 탄생한 가소성(plasticity)을 지닌 고분자 물질을 뜻하는데요. 가소성이란 어떤 물질의 상태가 유동체(기체와 액체를 아울러 이르는 말)도 아니고 탄성체도 아니어서 어떤 외력을 제거해도 원형으로 돌아가지 않고 변형된 상태로 남아 있는 성질을 의미합니다. 플라스틱(plastics)은 영어 ‘plasticity’(가소성)에서 유래한 것으로, 크게 열가소성과 열경화성으로 구분됩니다. ◆열에 유동성을 지닌 열가소성 플라스틱 열가소성(Thermo) 플라스틱은 열을 가하면 녹고, 온도를 낮추면 고체 상태로 돌아가는 특성을 지니고 있는데요. 열을 가하면 원래 상태로 돌아가 재활용할 수 있다는 특징을 지니고 있습니다. 일상생활에서 자주 볼 수 있는 페트(PET·폴리에틸렌테레프탈레이트)병(사진)이나 식품 및 세제 용기, 장난감, 비닐 등이 열가소성 플라스틱으로, 폴리에틸렌(PE)과 폴리염화비닐(PVC), 폴리스티렌(PS), 폴리프로필렌(PP), ABS(Acrylonitrile butadiene styrene) 등이 있습니다. ◆열에 유동성을 지니지 않는 열경화성 플라스틱 열경화성(Thermosetting) 플라스틱은 열을 가하면 굳습니다. 이렇게 한번 굳어지면 재가열해도 부드러워지거나 녹지 않는 특징을 지니고 있습니다. 경도(단단한 정도)가 높고 기계적, 전기적 성질이 뛰어나 공업 재료로 많이 쓰이는데요. 그 종류로는 페놀 수지와 에폭시 수지, 폴리우레탄(PU), 불포화 폴리에스테르 수지, 멜라민 수지 등이 있습니다. ◆저비용, 고효율 대량생산 가능! 합성수지가 우리 생활에서 광범위하게 이용되는 이유는 무엇일까요? 무엇보다 가벼우면서도 강도가 높고, 투명 및 성형성이 뛰어나 다양한 용도로 제작 및 사용할 수 있다는 장점이 큽니다. 여기에 우수한 절연성으로 전기 및 전자 제품의 부품에, 그리고 방수·방습성으로 건축자재 및 선박, 각종 저장 탱크 등에도 쓰이고 있습니다. 아울러 위생적이어서 식품을 효과적으로 보호하고, 가공성이 좋아 유리나 금속, 도자기 등에 비해 손쉽게 정밀한 제품을 만들 수 있습니다. 또한 단시간 내 제품을 대량으로 생산할 수 있어 효율적입니다. ◆합성수지, 천연자원을 대체하다! 현재 플라스틱은 무분별하게 이용되고 버려지는 1회용품으로 인해 환경을 훼손하는 주범으로 떠올랐는데요. 다만 나무와 유리, 금속, 그리고 동물의 가죽을 대체하여 천연자원의 고갈을 억제하는 역할을 하고 있습니다. 합성수지는 우리 생활을 더욱 편리하게 해줄 뿐만 아니라 자연을 지키는 역할을 동시에 수행하고 있는 석유화학 제품인데요. 여기서 더 나아가 한화솔루션은 플라스틱 쓰레기로 인한 환경오염 문제 해결을 위해 친환경 화학 소재의 개발을 위해 노력하고 있습니다. 지속가능한 미래를 위해 연구를 지속하는 한화솔루션에 많은 관심과 응원 부탁합니다. 한화솔루션 블로거

우리가 일상에서 마시는 생수와 음료수는 대부분 플라스틱병에 담겨 유통 판매되고 있습니다. 플라스틱병은 1960년대 후 고밀도폴리에틸렌(HDPE·High Density Polyethylene)의 대량생산을 시작하면서 유리병을 대체하여 널리 사용되고 있는데요. 유리병만큼 위생적이면서 가볍지만 잘 깨지지 않기 때문에 생산 및 유통 비용을 획기적으로 줄여주었습니다. 보통 음료수는 폴리에틸렌테레프탈레이트(Polyethylene terephthalate)라고 하는 페트(PET)병(사진)에 담겨 있는데요. 그렇다고 모든 플라스틱병이 페트로 만들어진 것은 아닙니다. PET 뿐만 아니라 폴리에틸렌(PE·Polyethylene)과 폴리프로필렌(PP·Polypropylene), 폴리스티렌(PS·Polystyrene) 등 다양한 소재가 음료병으로 쓰이고 있는데요. 식품 용도에 따라 이용되는 플라스틱병이 달라집니다. 그렇다면 각 플라스틱병이 지니고 있는 특징에 따라 어떤 식품이 담기는지 알아보도록 하겠습니다. ◆산소 차단이 필요한 생수와 맥주는 PET 페트병(사진)은 67년 미국에서 개발됐는데요. 무겁고 깨지기 쉬운 유리병을 대체하여 순식간에 전세계로 퍼져나갔습니다. 페트병은 생수나 탄산음료 등 고온으로 열처리를 할 필요가 없는 음료에 주로 사용되는데요. 무엇보다 PP에 비해 기체 차단 성능이 뛰어나 탄산 유지를 위해 산소 차단이 꼭 필요한 탄산음료와 맥주 등은 반드시 페트병에 담겨져 있습니다. 또한 페트병은 투명하다는 특징을 지니고 있는데요. 다만 햇빛에 변질하거나 영양소가 파괴되는 식품을 담으면 자외선 차단을 위해 색을 넣어 제조하게 됩니다. 바로 갈색으로 만들어진 맥주병이 대표적입니다. 페트병은 1회용으로, 반드시 한번만 쓰고 버려야 하는데요. 열에 약해 뜨거운 물로 소독이 어렵고, 입을 대고 마신 페트병에서는 세균 증식이 활발하게 이뤄지는 탓입니다. 이렇게 한번 이용하고 버려지는 페트병은 해양 플라스틱 쓰레기 등 환경문제를 야기하고 있는데요. 이를 해결하기 위해 페트병을 재활용할 수 있는 다양한 아이디어 기술과 제품이 연구·개발(R&D)되고 있습니다. ◆고온 살균한 우유는 HDPE 고온살균이 필수적인 우유와 과일주는 두껍고 단단한 재질의 HDPE로 만들어지는데요. HDPE는 높은 방습·방수성을 자랑하는 한편 저온에서도 우수한 내충격성을 지닙니다. 그리고 내열 온도가 90~120도로 고온에서 살균해도 환경 호르몬과 화학 성분의 배출이 없어 전자 레인지에서 사용해도 안전한 친환경 플라스틱입니다. 특히 종이 팩에 비해 외부에서 유입될 수 있는 이미(異味)나 이취(異臭)를 차단하는 기능이 우수합니다. 덕분에 1ℓ 이상의 대용량 우유는 종이 팩이 아닌 HDPE병에 담겨 있습니다. ◆가벼운 요구르트병은 PS 요구르트병과 바나나맛 우유병으로 우리에게 친숙한 PS는 가격이 저렴하면서도 가볍고 단단한 성질을 지니고 있어 PE 다음으로 우리가 일상생활에서 흔하게 접하는 플라스틱입니다. 특히 가볍고 맛과 냄새가 없어 식품 용기로도 쓰이는데요. 하지만 깨지기 쉽고, 내열 온도는 70도 정도로 낮아 열을 가하면 유해물질이 배출되기 때문에 전자 레인지에서 데우거나 뜨거운 음식을 담으면 안 됩니다. 플라스틱병의 발전으로 우리는 언제 어디서나 간편하게 음료수를 마실 수 있게 되었는데요. 그 중 HDPE는 한화솔루션·케미칼 부문의 생산제품 중 하나입니다. 73년 국내 최초로 저밀도폴리에틸렌(LDPE·Low Density Polyethylene)을 생산한 이래 우리 생활을 더욱 편리하게 하고 지속가능한 미래를 위한 화학 기술을 개발하는 데 연구를 지속하고 있습니다. 이제 편리함을 넘어 인간과 환경이 조화롭게 공존할 수 있도록 지속가능한 화학 기술을 위해 더욱 노력하겠습니다. 한화솔루션 블로거

가끔 TV에서 버튼 조작만으로 유리창이 투명해졌다가 불투명해지는 장면을 본 적이 있을 텐데요. 이 같은 창을 ‘스마트 윈도’라고 합니다. 주로 전기적인 자극으로 햇빛의 투과율을 자유롭게 조절해 에너지를 절약할 수 있는 기능을 수행하는데요. 스마트 윈도 기술을 삽입한 유리나 필름 형태로 제작되고 있습니다. 스마트 윈도는 ‘스마트 시티’를 실현하는 데 중요한 역할을 할 것으로 기대되기 때문에 미래형 기술로 주목받고 있는데요. 오늘은 스마트 윈도 기술은 무엇인지, 어떤 원리로 작동하는지 자세히 알아보도록 하겠습니다. ◆스마트 윈도(Smart Window)란? 스마트 윈도란 외부에서 유입되는 햇빛의 투과율을 자유롭게 조절하여 에너지 손실을 줄이면서 냉·난방 효율을 높여주는 창호를 뜻하는데요. 에너지 효율을 향상시키는 미래형 기술로 자동차와 버스, 항공기, 기차 등 수송뿐만 아니라 주택 및 인테리어 등 건축, 디스플레이와 반도체 등 정보표시 등 다양한 분야에서 활용될 수 있습니다. ◆스마트 윈도의 종류 스마트 윈도에는 먼저 화학 증착법이나 스퍼터링법으로 특정 물질을 유리에 혼입하여 일정 파장의 태양광을 차폐 또는 투과시키는 수동형이 있습니다. 액정 등을 이용해 인위적으로 가시광 전 파장의 투과율을 조절할 수 있는 능동형도 있습니다. -수동형(Passive) 스마트 윈도 수동형은 전기적 또는 전자적 시스템이 삽입되어 있지 않은 스마트 윈도입니다. 자외선(UV)을 차단하거나 햇빛으로부터 열을 흡수하는 기능을 수행합니다. -능동형(Active) 스마트 윈도 능동형은 전자 시스템이 삽입되어 있는 스마트 윈도를 의미합니다. 기본적으로 전기변색(Electrochromic) 기술을 사용해 스위치를 켜고 끄는 간단한 동작만으로 햇빛을 차단하거나 투과시켜 에너지 절약 기능을 제공하는데요. 여름철 냉방 시 10~25%의 에너지를 절감하는 효과를 내는 한편 낮시간 주차 시 차량 내부의 온도 상승을 억제시켜 쾌적한 운전환경을 유지해줍니다. ◆전기변색 스마트 윈도 기술 PDLC 전기변색 스마트 윈도 기술로는 대표적으로 고분자 분산형 액정(Polymer Dispersed Liquid Crystal·PDLC)이 있습니다. 액정 기술이라 하면 가장 먼저 액정표시장치(LCD) 디스플레이를 떠올리실 텐데요. PDLC는 LCD에 쓰이는 편광판 없이 제조할 수 있고, 그 공정이 간편하다는 장점이 있습니다. 100만분의 1m인 마이크론 크기의 액정 입자들이 고분자 매트릭스 내 고르게 분산되어 있는 구조를 지니고 있어 외부 전압에 의한 액정 입자와 고분자의 굴절률 차이로 태양광의 투과율이 조절됩니다. 이를 통해 열이 실내에 들어오거나 내부에서 밖으로 빠져나가는 것을 조절할 수 있기 때문에 에너지 절감에 효과적입니다. PDLC는 주로 폴리메틸메타크릴레이트(PMMA), 폴리카보네이트, 폴리비닐알코올, 폴리스티렌, 폴리디메틸실록산(PDMS), 폴리술폰 등의 고분자를 매트릭스를 사용하여 복합 필름으로 만듭니다. 다만 투명한 상태를 유지하기 위해서는 전압을 항상 인가해야 하기 때문에 전력 소모가 크다는 단점이 있습니다. ◆전자 시스템 없는 자동 색 변환 기술 등장! 기존 전기변색 방식의 스마트 윈도 기술은 전력 구동회로가 복잡해 공정비용이 많이 들고 설치 시 전기배선 작업이 필요하다는 단점이 있었는데요. 최근에는 별도 전원공급 장치가 없어도 햇빛의 세기에 따라 자동 조절하거나 외부 기온의 변화에 따라 자외선의 투과율을 스스로 조절하는 기술이 개발되고 있습니다. 또한 유리뿐만 아니라 유리창에 탈·부착할 수 있는 필름형 제품도 속속 개발되고 있는데요. 기존보다 가격은 더 저렴하면서 설치가 간편하기 때문에 다양한 제품에 적용할 수 있습니다. 또한 ‘제로 에너지’ 빌딩에 적용해 에너지 효율을 높일 수 있어 미래 스마트 시티를 구현을 앞당길 수 있을 것으로 기대되고 있습니다. 한화솔루션 블로거

전 세계적으로 물부족 문제는 심각한 이슈로 등장하고 있는데요. 유엔 보고에 의하면 전 세계 인구의 20~30%가 심각한 물부족 현상을 겪고 있습니다. 우리나라도 향후 물부족이 심화할 국가로 분류되고 있어 대비가 필요한데요. 이를 위해 지구 표면의 70%를 차지하고 있는 해수를 담수화하는 기술에 대한 연구·개발(R&D)에 관심이 모이고 있습니다. 특히 최근 태양 에너지를 이용한 담수화 기술에 주목하고 있는데요. 태양광은 무공해, 사실상 무제한의 청정 에너지인 만큼 환경을 보호하면서 담수를 확보할 수 있기 때문입니다. ◆해수 담수화란? 해수 담수화(seawater desalination)는 바닷물을 담수로 이용할 수 있도록 염분과 용해물질을 제거하여 음용수 및 생활·공업용수 등을 얻어내는 수처리 과정을 의미합니다. 이러한 담수화 기술은 다음과 같습니다. ◆주요 해수 담수화 기술 1 증발법 담수화 기술 중 가장 오래됐는데요. 간단히 설명하면 바닷물을 증발시키는 방법입니다. 열 에너지를 사용해 염수를 증발시켜 발생한 수증기를 관 속으로 보내면 수증기는 액체로 변해 신선한 물이 만들어집니다. 2. 막 기반 담수화 기술 막 기반 담수화 기술은 삼투현상을 기반으로 합니다. 반투막을 사이에 두고 동일한 양의 저농도(담수) 및 고농도(염수) 용액을 일정한 시간 동안 두면 농도가 더 진한 쪽으로 농도가 덜 진한 용액이 이동하게 되는데, 이때 발생하는 압력의 크기를 삼투압이라고 합니다. 반투막은 용액이나 기체의 혼합물에서 어떤 성분은 통과시키고 다른 성분은 그렇지 아니하는 성질이 있습니다. 그 중에서 역삼투법은 삼투압보다 높은 압력을 가해 농도가 진한 용액으로부터 담수만 빠져나오도록 하는 방법으로, 최근 많이 쓰이고 있는 담수화 기술 중 하나입니다. 3 전하 기반 담수화 기술 물속에 용해되어 있는 물질은 대부분 이온화되어 있는데요. 여기에 전극을 삽입해 전류를 흐르게 하면 양이온은 음극으로, 음이온은 양극으로 각각 이동합니다. 양이온 또는 음이온을 선택적으로 통과시키는 반투막을 활용하면 이온 성분과 물을 분리할 수 있습니다. ◆친환경 해수 담수화 기술 기존 해수 담수화 기술은 전기 또는 열을 많이 필요로 하기 때문에 에너지 비용이 많이 발생했습니다. 하지만 태양 에너지를 기반으로 한 태양광 해수 담수화는 외부로부터 전기나 열 에너지를 공급할 필요가 없고 이산화탄소가 발생하지 않아 경제적이면서도 친환경적인 기술로 주목받고 있습니다. 태양광 해수 담수화 기술은 빛 에너지를 열 에너지로 변환하는 ‘광열반응’으로 해수를 증발시켜 얻은 증기를 응축해 식수로 회수하는 방식인데요. 다만 증발 효율이 낮아 식수 생산량이 많지 않고, 해수가 증발하면서 멤브레인(분리막) 표면에 생기는 소금 결정 탓에 성능을 지속적으로 유지하기 어렵다는 단점이 있습니다. ◆초고효율 태양광 해수 담수화 기술의 등장 최근 별도의 전처리 과정 없이 높은 증발 성능을 지속시킬 수 있는 고효율 태양광 담수화 기술이 개발되어 관심을 모으고 있는데요. 포스텍 연구팀은 저렴한 각설탕으로 만든 증발용 광열 멤브레인을 개발하고, 이를 통해 태양광을 이용해 해수나 염수로부터 장기간 안정적이고 많은 양의 식수를 생산해낼 수 있는 성능을 확인했습니다. 또한 이렇게 담수화한 물은 세계보건기구(WHO)와 미국 환경보호청(EPA)의 식수 기준을 만족한다고 합니다. 기존 해수 담수화 기술은 많은 에너지를 필요로 하여 생산비용이 비싼 것은 물론이고 많은 이산화탄소를 배출하여 효율성이 낮았습니다. 이에 반해 이번에 개발된 초고효율 태양광 해수 담수화 기술을 통해 보다 친환경적으로 그리고 장시간 안정적으로 해수를 담수화할 수 있게 되었습니다. 태양광 에너지를 활용한 해수 담수화 기술이 미래 물부족을 해결할 수 있는 하나의 대안이 될 수 있기를 바랍니다. 한화솔루션 블로거

우리는 종종 뉴스에서 의자와 벽지, 매트 등에서 유해물질인 프탈레이트계 가소제가 검출됐다는 소식을 접하는데요. 프탈레이트계 가소제는 대표적인 환경 호르몬 물질로, 이 같은 뉴스를 접할 때마다 플라스틱 제품에 대한 불안감이 더욱 커집니다. 이런 가운데 프탈레이트계 성분이 전혀 들어가지 않는 친환경 가소제가 우리 기술로 개발되어 주목받고 있는데요. 수소첨가 기술로 프탈레이트 계열 성분을 없애고, 유해물질이 전혀 검출되지 않는 친환경 가소제 ‘에코데치’(Eco-DEHCH)에 대해 자세히 알아보도록 하겠습니다. ◆플라스틱의 가공성을 높이는 가소제 가소제는 고무나 플라스틱의 가공을 용이하게 하는 재료입니다. 가소성을 부여하여 압연과 압출 등의 가공성을 개선하는 역할을 하는데요. 가소성은 고체가 외부에서 탄성한계 이상의 힘을 받아 형태가 바뀐 뒤 그 힘이 없어져도 본래의 모양으로 돌아가지 않는 성질을 이릅니다. 일반적으로 플라스틱 재료는 원료인 수지만으로 성능을 발휘하지 못하는 탓에 이를 보완하기 위해 여러 첨가제를 넣어 제품을 만듭니다. 수지는 상온에서 단단하고 부서지기 쉽지만, 가소제를 첨가하면 유연성과 탄성이 향상돼 가공이 용이합니다. ◆환경 호르몬의 주범, 프탈레이트계 가소제 가소제는 프탈레이트계와 트리멜리트계, 에폭시계, 폴리에스터계 등으로 구분될 수 있는데요. 이 중 프탈레이트계 가소제는 PVC(폴리염화비닐·Polyvinyl Chloride)와의 상용성이 우수해 범용 가소제로 쓰이고 있습니다. 하지만 1990년대 말부터 프탈레이트계 가소제는 환경 호르몬 물질로 인식돼 유아용품 및 벽지, 바닥재, 자동차 등 산업 전반에 걸쳐 사용 규제가 강화되고 있는 추세입니다. ◆친환경 가소제 개발의 필요성 프탈레이트계의 유해성 논란이 커지면서 친환경 가소제에 대한 관심이 높아졌는데요. 1세대 친환경 가소제로 DOTP(Dioctyl Terephthalate·디옥틸테레프탈레이트)가 널리 이용됐습니다. DOTP는 환경규제 물질에는 해당하지 않지만, 품질이 떨어지는 단점이 있었습니다. 이에 DOTP보다 더 친환경적이고 품질이 우수한 제품에 대한 연구가 계속되었습니다. ◆수소첨가 기술로 프탈레이트 성분 완벽 제거! 한화솔루션은 2017년 8년간의 연구 끝에 디옥틸테레프탈레이트 가소제에 수소첨가 기술을 적용시켜 프탈레이트 계열 성분을 완전히 제거한 프리미엄 가소제 에코데치 개발에 성공했는데요. 탁월한 안정성을 인정받아 식품 포장용 랩과 음료수 병뚜껑 소재, 어린이용 장난감 등의 용도에서도 미국의 식품의약국(FDA)과 위생안전기구(NSF), 유럽연합(EU)의 화학물질 규제 기준(REACH) 시험을 통과했습니다. ◆고품질 범용 친환경 가소제 에코데치 에코데치는 환경 유해물질인 프탈레이트계 성분을 완벽하게 제거했으면서도 안정성과 가공성에 있어서도 뛰어난 성능을 지니고 있어 기존 가소제를 대체할 수 있는 친환경 제품으로 떠오르고 있습니다. 기존 플라스틱 제품을 활용할 때는 환경 호르몬과 유해물질을 염려해야 했지만, 에코데치의 등장으로 이런 걱정 없이 사용할 수 있게 되었습니다. 한화솔루션은 꾸준한 연구를 통해 친환경적인 제품 개발에 더욱 앞장서도록 하겠습니다. 한화솔루션 블로거

신종 코로나 바이러스 감염증(코로나19)로 1회용품 사용이 더욱 늘어났는데요. 일회용 컵부터 배달 포장재, 비닐 장갑 등 한번 쓰고 버리는 쓰레기는 제대로 재활용되지 못한 채 환경 오염을 일으킵니다. 바이러스를 효과적으로 차단하기 위해서는 1회용품 쓰기를 줄일 수도 없는데요. 이에 자연에서 분해가 되는 친환경 바이오매스 플라스틱 제품이 속속 등장하고 있습니다. 식물성 원료로 만들어져 환경에 미치는 영향이 적은 바이오매스 플라스틱은 과연 무엇이고, 어떤 제품이 나와 있는지 살펴보도록 하겠습니다. ◆바이오매스 플라스틱이란? 바이오매스는 사전적으로 생물 기원을 의미하는 ‘바이오’(bio)와 물질을 의미하는 ‘매스’(mass)의 합성어입니다. 즉 생물에서 기인한 물질을 의미합니다. 대기와 물, 토양, 태양 등 자연 조건에서 광합성을 통해 형성된 유기물은 모두 바이오매스 범주에 포함되는데요. 바이오매스 플라스틱은 그 중에서도 사탕수수와 옥수수, 감자 등 식물 유래 자원을 원료로 하여 만들어지고 있습니다. ◆바이오매스 플라스틱 PLA 바이오매스 플라스틱은 사탕수수를 이용한 바이오 폴리에틸렌과 옥수수에서 포도당, 젖산(lactic acid), 락티드(lactide) 등으로 변환과정을 거쳐 생산되는 PLA(polylactic acid)가 대표적입니다. PLA는 생분해성 고분자 물질로 폐기되면 물과 이산화탄소로 완전 분해돼 인체와 환경에 무해한 친환경 플라스틱으로 각광받고 있습니다. ◆탄소 배출이 적은 친환경 소재 바이오매스는 광합성에 의해 만들어지는데, 이 과정에서 공기 중 이산화탄소를 필요로 하는 만큼 제품 제조 시 탄소 배출량을 줄이는 효과가 큽니다. 또한 소각 시 유해물질이 발생하지 않으며, 옥수수 전분으로 만들어진 바이오매스 플라스틱은 산화 생분해가 쉬워 친환경 소재로 주목받고 있습니다. 바이오매스를 원료로 한 친환경 플라스틱은 우리가 일상생활에서 많이 사용하는 페트병, 비닐 봉투 및 장갑, 화장품 병, 식품용기 등으로 탄생하고 있는데요. 1회용품이 많이 쓰이는 편의점에서도 바이오매스 소재를 적용한 친환경 도시락으로 교체해 나가고 있습니다. 현재 바이오 폴리우레탄과 바이오 PET(polyethylene terephthalate), 바이오 PEF(polyethylene furanoate) 등이 속속 개발되고 있으며, 옥수수 외에도 비식용 작물과 섬유소, 해조류 등을 원료로 한 연구도 진행됨에 따라 앞으로 더 많은 분야에서 바이오매스를 소재로 한 플라스틱 제품이 등장할 것으로 기대됩니다. 환경문제의 주범으로 지목된 일회용 플라스틱 제품이 친환경 바이오매스로 조금씩 대체되면서 새 전환점을 맞이하게 되었는데요. 한화솔루션도 현재 바이오 베이스 합성 폴리머(고분자 화합물) 연구를 통해 포장재뿐만 아니라 자동차, 전자제품의 소재로 이용할 수 있는 친환경 엔지니어링 플라스틱을 개발하고 있습니다. 환경을 생각한 플라스틱 제품 개발을 위해 끊임없이 연구하는 한화솔루션에 많은 응원 보내주길 바랍니다. 한화솔루션 블로거

자동차는 더 가볍고 더 안전하며 더 조용하게 발전하고 있는데요. 이를 위해 자동차 소재로 각광받는 것이 바로 폴리우레탄(PU)입니다. 자동차는 달릴 때 바퀴의 충격이 떨림과 진동, 소음 형태로 차체에 그대로 전달이 되는데요. 폴리우레탄은 충격 흡수 및 소음 차단 효과가 뛰어나 운전자와 자동차 부품을 보호하여 안전한 주행을 보장하는 역할을 합니다. 또한 무게가 가벼워 자동차 경량화 소재로 사용돼 연비 향상과 이산화탄소 배출 절감에도 기여하고 있습니다. 운전자와 자동차 안전은 물론이고 환경까지 생각한 PU에 대해 자세히 알아보도록 하겠습니다. ◆폴리우레탄이란? PU는 고분자 화합물로서 알코올기와 아이소사이안산기의 결합으로 만들어집니다. 탄성과 내마모성, 가공성이 우수해 산업 및 소비재로 다양하게 쓰이고 있는데요. 대표적으로 스판덱스라 불리는 합성섬유와 침구 매트리스 폼이 있으며, 방수 페인트와 자동차 내장재, 냉장고, 건축자재, 전자제품 등 다양하게 이용되고 있습니다. PU의 대표적인 기초 원료로는 MDI(메틸렌 디페닐 디이소시아네이트·Methylene diphenyl diisocyanate)와 TDI(톨루엔 디이소시아네이트·Toluene Diisocyanate), 폴리올스(Polyols) 등이 있습니다. 이 중에서 TDI는 한화솔루션과 밀접한 관련이 있는데요. 한화솔루션은 TDI를 비롯한 TDI 유도체인 ‘L-75‘, ‘IL-50’ 및 염산(HCI), TDA(톨루엔디아민·Toluenediamine) 등을 생산하는 등 국내 PU 산업 발전에 일익을 담당하고 있습니다. 한화솔루션에서 생산된 TDI는 원료 배분을 통해 PU로 가공·제조되고 각종 생활·산업용품에 적용되어 우리가 활용하는 제품으로 탄생합니다. ◆폴리우레탄의 특징 PU는 성형방식에 따라 폼(foam)과 비폼(non-foam) 형태로 나뉩니다. 다시 폼은 연질폼, 반경질폼, 경질폼으로 구분됩니다. 연질폼은 부드러워 힘을 가해도 쉽게 원상태로 돌아오는데, 주로 쿠션재나 흡음재로 사용됩니다. 경질폼은 딱딱하고 형태가 변형되면 복원이 힘든 특징을 지니고 있으며 주로 단열재나 충전재로 쓰입니다. 마지막으로 반경질폼은 충격 흡수가 뛰어나 자동차 내장재와 전자제품 등에 이용됩니다. ◆자동차 안전을 책임지는 폴리우레탄 PU가 가장 많이 활용되는 분야 중 하나가 바로 자동차인데요. 쿠션 시트 등 인테리어는 물론이고, 부품과 타이어까지 적용되고 있습니다. ◆안락한 쿠션 시트 자동차에서 PU가 가장 많이 사용되고 있는 곳은 바로 시트입니다. 시트는 편안하고 안전한 승차감에 영향을 미치는 중요한 요소 중 하나인데요. PU는 우수한 쿠션감으로 운전자의 등과 허리를 지지하는 폼으로 쓰입니다. ◆자동차 흡·차음재 자동차는 주행 중 차체에서 다양한 소음이 발생하는데요. 이러한 소음을 없애기 위해 흡음재와 차음재가 활용되고 있습니다. 또한 이산화탄소 배출량 감소를 위해 흡·차음재 소재도 경량화가 요구되면서 무게는 가벼우면서도 효과적으로 소음을 차단할 수 있는 PU폼이 적용되고 있습니다. ◆진동과 충격 흡수 PU는 충격을 흡수하는 기능이 뛰어나 운전자에게 전달되는 진동을 흡수할 필요가 있는 곳이나 충격에 민감한 부품에 대부분 이용되고 있는데요. 자동차 바닥에 까는 카펫부터 천장, 트렁크 등에도 PU가 들어갑니다. 또한 전기차 배터리에도 PU가 적용되는데요, 진동과 충격으로부터 배터리를 보호하는 역할을 수행합니다. ◆고성능 타이어 PU 타이어는 일반 고무 제품과 비교했을 때 내마모성과 내구성, 내충격성이 뛰어난데요. 특히 소음 감소에 탁월해 최근 전기차 타이어로 주목받고 있습니다. 전기차는 내연기관이 없어 타이어의 노면 마찰에 따른 소음이 더 큰데요, PU 타이어는 노면에 의해 발생하는 타이어 내부 소음을 흡수해 최소화할 수 있습니다. PU는 자동차 외에도 휴대폰과 OLED(유기발광다이오드) 등 정보기술(IT) 제품의 충격 흡수용 부품과 소재로도 사용되고 있는데요. 이러한 PU의 기초 원료로 쓰이는 것이 바로 한화솔루션의 TD입니다. 생활의 편리함은 물론이고 안전과 환경까지 보장하는 PU 안에는 한화솔루션의 기술이 함께하고 있다는 사실도 기억해주세요. 한화솔루션 블로거

패션 및 자동차 등 천연가죽을 사용해 제품을 만드는 업계에서 최근 동물이 아닌 ‘가짜’ 인조가죽을 주목하고 있는데요. 동물에게서 가죽이나 털을 채취하는 과정에서 학대가 이뤄지고, 제품으로 생산하는 과정에서 환경에 유해한 물질이 발생하는 탓입니다. 동물과 환경을 보호하고 지속가능한 공존을 위한 움직임의 일환으로 플라스틱 합성섬유로 만들어진 인조가죽이 쓰이고 있는데요. 동물과 환경을 위해 인조가죽으로 변신한 플라스틱 합성섬유의 멋진 변신을 살펴보도록 하겠습니다. ◆인조가죽의 탄생 지금도 그렇지만 과거에도 천연가죽은 가격이 비싸고 관리가 까다로웠는데요. 2차 세계대전 후 부족한 피혁 원료를 보충하기 위해 인조가죽이 개발되기 시작했습니다. 특히 1950년 이후 PVC(폴리염화비닐·Polyvinyl Chloride)와 나일론, 우레탄 등의 각종 수지를 가공하는 방법이 개발됐습니다. 덕분에서 PVC 가죽(Leather)이 개발되어 천연가죽 대체 소재로 각광받았습니다. 63년 미국에서 부직포에 폴리우레탄이 가공된 세계 최초의 인조가죽인 ‘코르팜’(Corfam)이 구두가죽 대체품으로 등장했습니다. 이후에도 섬유의 극세화에 따른 인조가죽의 연구·개발(R&D)은 계속됐습니다. 이에 따라 점점 천연가죽이 가지고 있는 촉감과 내구성을 지니게 되었으며, 신발과 가방, 의류, 의자 등 다양한 분야로 확대 적용되고 있습니다. ◆인조가죽의 재료 플라스틱 인조가죽(사진)은 가공공법에 따라 내구성이 우수하면서도 오염에 강하고, 부드러우면서도 진짜와 같은 고급스러운 촉감을 표현할 수 있습니다. 진짜 가죽은 오염이나 스크래치(생채기)로 제품이 쉽게 손상될 수 있지만 인조제품은 그럴 염려가 없습니다. 인조가죽에 가장 많이 이용되는 재료는 플라스틱을 기반으로 한 PVC과 폴리우레탄(PU)인데요. 하지만 생산과정에서 유해물질이 발생할 수 있는 탓에 환경에 영향을 주지 않으면서 진짜와 유사한 기능성을 지닌 합성섬유가 지속적으로 연구·개발되고 있습니다. ◆고급 자동차를 완성한 고기능성 플라스틱 합성섬유 지난해 9월 독일의 포르셰는 자사 최초의 순수 전기자동차의 출시를 발표하면서 가죽이 전혀 사용되지 않은 ‘레더프리’ 인테리어를 선보였습니다. 시트와 대시 보드, 운전대 등에 천연가죽 대신 합성섬유인 ‘레이스-텍스’(Race-Tex)를 적용했는데요. 레이스-텍스는 재활용 폴리에스테르가 일부 포함된 초미세 합성 섬유로, 기존 전통적인 소재보다 이산화탄소가 80% 적게 배출됩니다. 또한 제네시스는 올해 출시하는 모델의 좌석 시트 소재로 가죽 대신 재활용을 할 수 있는 고기능성 플라스틱인 열가소성 폴리에스테르엘라스토머(TPEE)를 선택했습니다. TPEE는 고무처럼 탄성이 높으면서도 금속에 준하는 강도를 지니고 있어 자동차 부품에 많이 쓰이는 소재입니다. ◆동물가죽을 대신한 폐플라스틱 페트병 섬유 우리가 신는 운동화와 구두는 대부분 동물의 가죽으로 만들어져 있습니다. 또한 이러한 신발을 만들기 위해 수많은 오염원이 배출되고 있는데요. 이런 가운데 최근 버려진 페트병을 재활용해 만든 신발들이 인기를 끌고 있습니다. 미국의 여성화 브랜드 로티스(Rothy’s)는 폐페트병을 녹여 추출한 폴리에스테르 섬유를 이용해 신발을 만드는데요. 3개의 페트병으로 신발 1개를 만들 수 있으며, 바닥은 탄소가 포함되지 않은 고무와 독성이 없는 접착제를 사용해 친환경적입니다. 또한 가죽 대신 폐페트병으로 가방을 만들기도 하는데요. 캐나다 브랜드인 맷앤냇(Matt & Nat)은 가죽 등 동물성 소재는 전혀 쓰지 않고, 폐페트병에서 뽑은 실을 안감으로 이용했습니다. 아울러 100% 재활용을 할 수 있는 플라스틱을 사용해 가방을 만들어 환경은 물론이고 동물 보호에도 기여하고 있습니다. 올해 들어 유명한 고급 패션 브랜드는 봄·여름 컬렉션에서 실제와 구별할 수 없을 만큼 뛰어난 인조가죽 제품을 대거 선보였는데요. 재활용이 어려운 천연가죽과 달리 인조제품은 분쇄 후 천연고무와 섞어 재생 상품으로 다시 쓸 수 있다는 장점이 있습니다. 플라스틱 합성섬유는 인조가죽으로 재탄생하여 환경을 지키고 동물을 보호하는 지속가능한 소재로 각광받고 있는데요. 여기에는 한화솔루션의 기술인 PVC와 TDI(톨루엔 디이소시아네이트·Toluene Diisocyanate)와 같은 화학 원료가 이용됩니다. TDI는 PU의 원료로 인조가죽을 만드는 핵심 재료로 광범위하게 사용되고 있습니다. 우리 일상생활의 편리함은 물론, 동물과 환경까지 생각한 한화솔루션의 화학기술을 통해 앞으로 더 많은 분야에서 인조가죽이 천연제품을 대체할 수 있기를 바랍니다. 한화솔루션 블로거

기존에는 무거울수록 자동차는 튼튼하다고 여겼지만 지금은 ‘가볍지만 튼튼한 자동차’가 각광받고 있습니다. 화학기술과 함께 경량화 기술이 발전하면서 엔지니어링 및 탄소 섬유 강화 플라스틱과 같은 복합소재들이 개발되면서 가볍지만 강한 자동차가 등장하고 있는데요. 자동차가 가벼울수록 이산화탄소 배출량이 줄어들어 온실 가스 감축에 도움을 줍니다. 세계적으로 온실 가스 배출 억제 및 자동차 연비 규제가 강화되면서 연비 향상 및 경량화 기술이 주목받고 있는데요. 무거운 강철을 대신하여 자동차 경량화 소재로 떠오른 플라스틱이 어떤 역할을 하고 있는지 자세히 살펴보도록 하겠습니다. ◆자동차 경량화의 중요성 자동차 무게는 연비 효율을 결정짓는 핵심 요소인데요. 자동차 무게가 줄어들면 연료 소비와 배기 가스 배출 감소는 물론이고 주행 저항 감소, 제동성 및 조종 안정성의 향상 등 차량 전반의 성능을 높이는 효과가 있습니다. 최근 이산화탄소 배출이 없는 전기차와 수소차가 각광을 받고 있는데요. 이와 같은 친환경 자동차는 배터리 무게로 인한 중량 증가분을 상쇄하기 위해 차체 경량화는 필수입니다. ◆경량화와 이산화탄소 배출 감소 1.5t의 자동차 무게가 약 10% 줄어들면 연비는 3.8%, 가속 성능은 8% 각각 향상하는데요. 여기에다 배기 가스 배출량도 2.5~8.8% 감소합니다. 자동차가 가벼워질수록 연비는 향상되고 이산화탄소 배출은 줄어드는 효과를 가져오게 되는 것입니다. 일반적인 자동차는 2만7000여개의 부품으로 구성되어 있는데요, 사용 부위에 따라 요구되는 물성이 다르기 때문에 각 부품에 따라 적절한 소재를 적용하는 것이 중요합니다. ◆자동차용 플라스틱 소재 자동차용 플라스틱은 크게 범용, 엔지니어링, 수퍼 엔지니어링, 수퍼 섬유 등으로 나눌 수 있는데요. 범용 플라스틱은 자동차 내·외장재 등에 주로 사용됩니다. 엔지니어링 플라스틱(EP)은 인장 강도 및 내열성 등이 범용보다 우수해 금속을 대체하여 자동차 부품에 쓰이고 있습니다. 이 가운데 EP와 수퍼 섬유에 대해 조금 더 자세히 알아보겠습니다. ◆금속을 대체하는 엔지니어링 플라스틱(EP) 엔지니어링 플라스틱(Engineering Plastics)은 금속을 대체할 수 있는 고성능 수지로, 강도와 탄성이 우수하고 100도 이상에서도 견딜 수 있을 만큼 내열성도 뛰어납니다. EP에는 폴리아미드와 폴리아세탈, 폴리카보네이트, 폴리에틸렌 테레프탈레이트 등이 있으며 내충격성과 내마모성, 내열성, 내한성, 내약품성, 전기 절연성이 뛰어나 생활용품과 전기·전자 제품, 항공기 구조재 등 여러 분야에서 이용되고 있습니다. ◆철보다 가볍지만 10배 강한 탄소섬유강화플라스틱(CFRP) 탄소섬유강화플라스틱(Carbon Fiber Reinforced Plastics·CFRP)은 흑연 섬유로 만든 기재에 에폭시나 불소 수지 등을 적층·가압한 뒤 가열해 만든 복합 소재로, 탄소 섬유 외에 유리 섬유, 아라미드 섬유 등이 있습니다. CFRP는 강철보다 75% 가벼우면서도 강성과 탄성은 각각 10배, 7배 우수한 특성을 지니고 있어 철을 대체하는 경량 소재로 각광받고 있습니다. 플라스틱 하면 환경을 오염시키는 물질이라고 여기기 쉽지만, 이렇게 자동차 무게를 줄여 성능을 높이고 이산화탄소 배출을 줄여 온실 가스를 줄이는데 기여하고 있는데요. 이제 고기능 플라스틱 기술과 함께 이산화탄소 배출이 전혀 없는 친환경 자동차들이 더 많이 도로 위를 달릴 수 있기를 기대해봅니다. 한화솔루션 블로거

배관이라 하면 가장 먼저 생각나는 것이 바로 PVC 파이프입니다. PVC(폴리염화비닐·Polyvinyl Chloride)는 부식이 없고 내약품성과 단열성도 우수해 수도 배관으로 널리 사용돼 왔는데요. 하지만 고온과 저온에서 강도가 떨어지고, 충격에 대한 강도가 낮아 주의가 필요한 소재이기도 합니다. 이와 같은 PVC의 단점을 보완해 탄생한 것이 바로 CPVC(Chlorinated Polyvinyl Chloride)인데요. 오늘은 뜨거운 온도와 높은 압력에도 견딜 수 있는 강한 소재로, 배관 파이프 시장을 획기적으로 변화시키고 있는 CPVC에 대해 자세히 알아보도록 하겠습니다. ◆CPVC란? 기존 PVC에 염소화 반응을 추가해 내열성과 내압성, 내충격성, 기계적 강도 및 내식성을 획기적으로 강화시킨 열가소성 플라스틱입니다. 범용 PVC보다 염소 함량을 10%가량 늘린 것인데요. PVC는 57%, CPVC는 67∼74%의 염소 함량을 지니고 있습니다. 염소 함량이 늘면 내열성이 높아지고, 따라서 더 높은 온도에서 압력을 견딜 수 있게 되는데요. 60도까지 견딜 수 있는 PVC에 비해 CPVC는 93도에서도 이용할 수 있습니다. ◆CPVC의 특징 -내부식성 CPVC는 각종 산가 알칼리, 염 등 화학약품 등에 강한 내식성을 지녀 부식이 발생하지 않으며, 항균성 재료인 만큼 박테리아 생성을 억제해 위생적으로 쓸 수 있습니다. -자기소화성 CPVC가 연소하려면 현재 지구상의 공기 중 산소량 대비 3배가 필요합니다. 따라서 화재에도 불이 붙지 않습니다. 이를 스프링클러에 적용하면 외벽은 숯처럼 까맣게 변하지만 내벽은 손상이 없어 안전하게 작동하게 됩니다. -낮은 열전도율 CPVC는 열전도율이 낮아 보온 및 보냉 효과가 우수합니다. 덕분에 결로현상이 발생하지 않습니다. -친환경성 CPVC와 접합 본드는 인체와 환경에 무해한 친환경 소재이며, 이산화탄소 배출량이 적어 온실 가스의 감축에 기여합니다. ◆CPVC의 경제성 CPVC는 배관 방식이 본드 접합으로 시공이 간편합니다. 게다가 무게는 강철의 약 1/8로 가벼운 만큼 절단 및 조립, 설치 작업이 쉬워 비용이 저렴합니다. 또한 녹이 슬지 않아 관 교체비용이 필요 없습니다. 금속 배관 용접 시 발생하는 연기의 발암물질로부터 작업자를 보호하고, 화재를 예방할 수 있습니다. ◆CPVC의 용도 CPVC는 열을 가하면 100도까지 아무런 변화가 일어나지 않아 기존 온수배관에 활용했던 금속을 대체하는 소재로 떠올랐는데요. 1959년 미국에서 건축용으로 쓰인 뒤 아파트 및 공업·화학용, 냉·온수용 배관, 소방용 스프링클러 등에 다양하게 사용되고 있습니다. CPVC는 열과 부식에 약한 PVC와 금속 파이프를 대체하여 안전하고 위생적인 환경에서 살아갈 수 있도록 기여하고 있는데요. PVC에 염소 함량을 늘려 CPVC를 제작하는 것은 고도의 기술력을 필요로 해 기존에는 전량 수입에 의존해왔습니다. 한화솔루션은 2015년 국내 최초로 CPVC 개발에 성공해 수입 대체효과를 거두었는데요. 한화솔루션에서 개발한 CPVC는 미국위생안전기구(NSF)와 한국소방산업기술원(KFI)에서 제품 품질인증을 받았고, 지난해 ‘IR52 장영실상’을 받았습니다. 앞으로도 지속적인 연구·개발(R&D)을 통해 국내 석유·화학산업의 발전은 물론이고 삶의 가치를 향상시키는 데 기여하도록 하겠습니다. 한화솔루션 블로거