에틸렌은 석유 원유를 분류하여 나프타 부분(100∼200도 유출 부분)을 분리시키고, 이것을 분해하여 얻습니다. 석유·화학산업의 가장 기본적인 물질인 에틸렌은 다양한 화합물로 가공·사용될 수 있기 때문에 ‘산업의 쌀’이라고 불리기도 합니다. 에틸렌의 중합으로 생기는 사슬 모양의 고분자가 바로 폴리에틸렌입니다. 위 사진은 폴리에틸렌을 확대한 모습인데요, 실제로 쌀 알갱이처럼 보이기도 하죠. 폴리에틸렌은 1933년 영국의 유기화학자가 에틸렌과 벤즈알데하이드 혼합물에 수백기압의 압력을 가하던 중 발견했는데요. 이후 화학자 마이클 페린(Michael Perrin)이 폴리에틸렌을 생산하기 위한 고압 합성공정의 개발에 성공했습니다. 이는 저밀도 폴리에틸렌을 상업적으로 생산하는 기초가 되었습니다. 폴리에틸렌은 용도에 따라 저밀도에서 고밀도까지 다양하게 생산되는데요, 포장재와 건축자재, 전선 절연재, 장난감 등 산업 전반에 걸쳐 널리 쓰이고 있습니다. 우리 생활에서 묵묵히 각각의 역할을 수행하고 있는 폴리에틸렌의 종류와 그 특징에 대해 좀더 자세히 알아보도록 하겠습니다. ◆단단한 플라스틱 고밀도 폴리에틸렌(HDPE·High Density Polyethylene) 고밀도 폴리에틸렌(HDPE)은 밀도가 높기 때문에 단단하고 충격에 강한 특징을 지니고 있습니다. 이처럼 가볍고 내충격성과 내한성도 강해 제품을 보호하기 위한 각종 용기나 병, 페트병 뚜껑, 포장재, 파이프와 같이 외부 충격을 잘 견뎌야 하는데 주로 활용되고 있습니다. ◆투명한 비닐 제품류 저밀도 폴리에틸렌(LDPE·Low Density Polyethylene) 저밀도 폴리에틸렌(LDPE)은 상온에서 투명한 고체이며, 결정화 정도가 낮아 가공성과 유연성, 투명성이 우수한데요. 우리가 생활에서 자주 이용하는 비닐과 필름, 코팅 제품들이 LDPE로 만들어집니다. 또한 방수성과 내구성을 지니고 있어 병뚜껑 라이너, 농업용 비닐 하우스, 음식의 신선도를 유지해주는 지퍼백, 병원에서 사용하는 수액 팩 등에도 LDPE가 쓰입니다. ◆타포린 코팅 선형 저밀도 폴리에틸렌(LLDPE·Linear Low Density Polyethylene) 선형 저밀도 폴리에틸렌(LLDPE)는 LDPE와 비슷한 성질을 지니고 있으나 강도와 가공성, 광학성, 환경 적응력이 우수해 각종 산업용 및 식품 포장재와 타포린 코팅 등의 원료로 활용됩니다. 타포린은 비닐만큼 가볍고 유연하면서도 질긴 방수 원단입니다. ◆친환경 소재 EVA(Ethylene Vinyl Acetate Copolymer) 에틸렌과 초산 비닐 모노머(VAM·Vinyl Acetate Monomer)를 공중합시켜 얻는 중합체를 EVA라고 하는데요. VAM의 함량에 따라 저함량 EVA는 포장재나 라미네이트(2개 이상의 층이 결합한 금속체) 필름의 접착제로, 10~20%의 EVA는 신발용 소재나 농업용 필름, 고함량 접착제의 원료로 이용됩니다. 또한 고밀도 EVA는 물을 흡수하지 않는 방수 기능을 지니고 있어 여름철에 자주 신는 아쿠아 슈즈와 레인부츠, 방수 신발로도 만들어집니다. 특히 맨살에 닿아도 인체에 무해한 친환경 소재로, 다양한 제품군에 활용되고 있습니다. EVA는 VAM의 함량이 높을수록 가격이 비싸고 높은 기술력을 필요로 하는데요, 한화케미칼은 현재 VAM이 40% 이상 포함된 고함량 EVA의 생산기술을 보유하고 있습니다. ◆초고압 케이블 전선수지(Wire Cable Compound) 전선수지(W&C)는 전기적 특성과 기계적 물성, 가공성이 뛰어난 고기능성 제품으로 전력과 통신 케이블의 절연 및 피복에 사용됩니다. 한화케미칼은 기존 전량 수입에 의존하던 전선수지를 국내 최초로 개발했습니다. 특화 제품인 전선용 복합수지 중 초고압 케이블 소재인 XLPE를 세계에서 세번째로 생산에 성공하면서 W&C 분야에서 높은 경쟁력을 확보하고 있습니다. 우리 생활에서 항상 쓰이는 플라스틱 용기와 병, 비닐 제품, 신발과 초고압 케이블까지 석유화학산업이 미치지 않는 곳이 없는데요. 한화케미칼은 이처럼 눈에 보이지는 않지만, 생활 곳곳에서 우리의 삶을 더욱 편리하게 해주기 위해 활약하고 있답니다. 한화케미칼 블로거 *이 기고는 한화케미칼과 세계일보의 제휴로 작성되었습니다.

가성소다는 화학식이 ‘NaOH’로 수산화나트륨을 가리킵니다. 이렇게 화학식명만 보면 화학물질인 것 같지만, 사실은 소금물을 전기분해하여 제조한 천연물질이랍니다. 수산화나트륨은 영국에서 무수탄산나트륨(소다회)과 수산화칼슘(소석회)을 반응시켜 공업적으로 생산하는 데 처음 성공했다고 알려져 있는데요. 부식성이 강해 가성(苛性)소다라고 합니다. 현재 수산화나트륨(사진)은 알칼리원으로 광범위하게 사용되고 있는 기초 화학제품으로, 섬유와 비누, 제지, 식품, 전자 등 거의 모든 산업 분야에서 광범위하게 쓰이고 있습니다. 오늘은 가성소다가 산업에서 어떻게 활용되고 있는지 살펴보도록 하겠습니다. ◆비누와 세제서 단백질 분해 양잿물은 수산화나트륨의 염기성 수용액입니다. 수산화나트륨이 물에 녹으면 강염기가 되는데, 단백질 분해성이 매우 강해 때를 녹여 없애는 역할을 합니다. 이와 같은 단백질 분해능력을 이용해 만든 것이 비누인데요. 비누를 만드는 기본적인 원리는 올리브오일 같은 지방산을 가성소다로 중화하는 방식입니다. 강알칼리성인 가성소다는 음이온 계면 활성제 역할을 합니다. 강한 자극에도 세정력이 좋다는 장점이 있죠. 가성소다의 이와 같은 단백질을 녹이는 원리를 이용해 세탁과 청소에 사용되는 세제를 만드는 것입니다. ◆폐수 중화제 폐수는 물에 액체·고체·기체성의 폐기물이 혼합되어 있습니다. 때문에 환경오염 방지를 위해서도 폐수 처리는 매우 중요한 이슈죠. 폐수가 강산성이나 강알칼리성이면 산과 염기를 가해 중화작업, 즉 PH를 조절해야 합니다. 액성이 산성이면 알칼리를, 알칼리성이면 산을 중화제로 각각 첨가해 폐수를 중화시켜야 합니다. 그 중 산성 폐수의 중화제로 가성소다가 쓰입니다. ◆제지와 펄프서 표백 처리 종이를 가공하려면 먼저 목재로부터 펄프를 분리시킵니다. 이때 용도에 따라 표백 과정을 거치게 되는데, 가성소다로 이런 처리를 하면 목재의 갈색에서 흰색에 가까운 종이로 변합니다. 뿐만 아니라 가성소다는 원하는 발색과 광택 효과를 높여주는 약품이 잘 스며들게 하는 역할을 해 종이의 질을 더욱 향상시켜 줍니다. ◆화학 섬유 전처리 실을 재료로 천을 짜는 제직 후 직물은 회색섬유 상태인데요, 불순물이 포함돼 있어 섬유로 가공할 때 이를 제거하는 과정은 필수입니다. 이를 ‘전처리’라고 하는데요. 강알칼리의 가성소다는 원단의 표백에 주로 이용됩니다. 가성소다로 전처리를 하게 되면 흡습성이 좋아져 염료 흡수 반응성을 높이는 한편 유연성과 매끄러움, 광택이 향상됩니다. 가성소다는 이렇듯 우리의 생활과 산업 깊숙한 곳에서 활약하고 있는데요. 따라서 없어서는 안 될 필수 물질입니다. 한화케미칼은 우리나라 염소 및 가성소다(CA) 업계 1위를 차지하고 있습니다. 가성소다가 산업의 숨은 만능 조력자인 것처럼 우리의 삶을 더욱 편리하게 하고 더 나은 환경을 제공하기 위해 끊임없이 연구하고 노력하는 한화케미칼을 응원해 주길 바랍니다. 한화케미칼 블로거 *이 기고는 한화케미칼과 세계일보의 제휴로 작성되었습니다.

최근 전 세계적으로 페트병이 1회용 쓰레기 문제의 주범으로 대두하고 있죠. 페트병은 재활용할 수 있는 소재의 상품이나 포장 과정에서 색이 입혀지고 잘 뜯어지지 않는 라벨까지 부착되면서 실제 재활용률이 매우 낮다고 합니다. 1회용 쓰레기 문제를 해결하기 위해서는 무엇보다 재활용률을 높여야 하는데요. 이를 위해 업계에서는 페트병에서 쉽게 분리되는 ‘에코 라벨’을 개발, 적용하는 등 다양한 노력을 하고 있습니다. 페트병 재활용을 위해 쉽게 분리가 되는 라벨로는 ‘수분리성 접착식 라벨’과 ‘비접착식 라벨’이 있는데요. 두 가지 모두 재활용을 위한 분리를 쉽게 해 쓰레기를 줄이는 데 도움을 줄 수 있는 방법입니다. 우리나라에서 플라스틱 폐기물의 재활용 비율은 약 5%로 매우 낮은데요. 오늘은 재활용 비율을 높일 수 있는 친환경 라벨에 대해 자세히 알아보도록 하겠습니다. ◆재활용을 쉽게…플라스틱 재활용 가이드 미국 플라스틱재활용협회(APR·The Association of Plastic Recyclers)는 페트병 재활용률을 높이기 위한 디자인 가이드를 제시했는데요. 이 가이드에 따르면 어떤 안료도 첨가하지 않은 페트가 가장 좋으며, 뚜껑은 폴리프로필렌이나 폴리에틸렌 등 물 위에 뜨는 소재가 적합하다고 합니다. 또 라벨을 붙일 때 이용한 접착제를 제거하는 작업 비용이 가장 많은 탓에 이를 최소한으로 사용하는 한편 그 소재는 폴리프로필렌이나 폴리에틸렌이 재활용하기 쉽다고 합니다. ◆국내 페트병의 라벨 등급 페트병 라벨에도 등급이 매겨지는데요. 환경부에 따르면 국내에서는 물에 뜨는지 여부인 비중 기준을 기본으로 하고 있습니다. 절취선이 있고 비접착식의 물에 뜨는 비중이 1 미만인 재질은 ‘최우수’, 절취선이 있고 물에 뜨는 비중 1 미만의 재질(수분리 접착제)은 ‘우수’, 물에 가라앉는 비중 1 이상 재질(일반 접착제 사용 또는 비접착식 라벨)에는 ‘어려움’으로 각각 표시됩니다. 즉 접착제를 썼다면 재활용이 어렵다는 뜻입니다. ◆물에 쉽게 녹는 수분리성 접착식 라벨 수분리성 접착식 라벨은 일반 접착제가 아닌 물에 잘 녹아 쉽게 분리가 되는 점착제를 활용합니다. 현재 페트병 재활용 과정이 물을 이용한 세척과정을 거치기 때문에 물에서 쉽게 분리되는 수분리성 접착식 라벨이 가장 선호되고 있습니다. ◆절취선을 떼면 쉽게 제거되는 비접착식 라벨 환경부가 최우수 등급으로 정한 비접착식 라벨은 그 옆에 점선으로 된 절취선이 있어 쉽게 제거할 수 있습니다. 다만 절취선이 없는 비접착식 라벨은 보통 분리되지 않은 채 재활용업체로 간다면 일일이 제거하는 작업 비용이 더 들어 비효율적입니다. ◆비접착식 라벨은 재활용이 어렵다? 환경부 기준에 의하면 라벨이 비접착식이더라도 비중 1 이상이면 ‘어려움’ 등급을 받게 되는데요. 이는 세척과정에서 분리되도록 하는데 중점을 둔 기준을 따르기 때문입니다. 비접착식은 소비자가 직접 떼 분리 배출하면 문제없지만, 재활용 업체에 제거되지 않은 채 전달된다면 하나씩 뗄 수 없어 세척을 통해 제거해야 하기 때문입니다. 일본은 현재 소비자가 직접 제거하는 방식인 비접착 라벨 방식을 도입하고 있는데요, 제도화하는 데까지는 많은 시간이 걸렸다고 합니다. 과연 우리나라에서는 비접착 라벨이 얼마나 잘 적용될 수 있을까요? 환경부에서 지난해 5~8월 대형 할인매장 등에서 페트병 출고량을 조사한 결과 비접착식이 약 30%로 나타나 이전 1%대였던 것과 비해 많은 폭으로 늘어났다고 합니다. 환경부는 올해까지 생수와 음료 등의 페트병은 ‘무색’만 쓰도록 품목별 포장재의 재질과 구조 등을 개선하고 있습니다. 병 본체에 직접 인쇄하거나 접착제 등의 사용 등도 제한된다고 하는데요. 앞으로는 생수나 음료수를 구입할 때 내용물뿐만 아니라 재활용이 용이한지에 대해서도 한번 더 생각하고 고르는 것이 좋겠죠? 한화케미칼 블로거 *이 기고는 한화케미칼과 세계일보의 제휴로 작성되었습니다.

날이 조금씩 따뜻해지기 시작했지만, 사시사철 불청객처럼 찾아오는 미세먼지 탓에 창문도 제대로 열지 못하고 마스크가 없이는 외출조차 힘든 요즘입니다. 미세먼지에는 중금속이나 유해 화학물질 등이 있어 호흡기는 물론, 혈관에도 침투해 뇌졸중과 치매, 우울증까지 유발한다는 연구 결과까지 나와 있어 국민의 불안감이 가중되고 있습니다. 이에 다양한 미세먼지 저감 정책과 연구들이 이뤄지고 있지만, 아직 실질적인 효과를 거두지는 못하고 있습니다. 전 세계적으로도 미세먼지에 대비하기 위한 기술이 연구·개발(R&D)되고 있는데요. 도시 공기를 정화하는 벤치와 타워부터 초미세먼지를 걸러내는 필터까지 아이디어 넘치는 세계 곳곳의 공기정화 기술을 소개합니다. ◆독일의 공기 정화 벤치 독일의 환경기술 기업 그린시티 솔루션(Greencity Solutions)은 2017년 9월 공기를 정화하는 벤치를 소개해 시선을 끌었는데요. ‘시티 트리’(City Tree·사진)라 이름 지어진 이 공기 정화 벤치 뒤에는 이끼가 가득한 초록색 패널이 설치된 벽이 세워져 있습니다. 이끼는 미세먼지와 이산화질소, 오존가스를 정화하는 역할을 하는데요. 벤치 2개당 하루 약 250g의 미세먼지를 흡수하고, 연간 240t의 이산화탄소를 없앤다고 합니다. 1개당 나무 275그루의 몫을 한다고 하니 매우 놀랍습니다. 벤치 양쪽에 설치된 대시 보드(사진)는 토양 습도와 온도, 수질을 측정하는 것은 물론, 오염 센서가 장착돼 있어 주변 공기 질을 점검해 얼마나 정화하고 있는지 실시간으로 보여줍니다. 태양광 에너지를 이용해 자동으로 물이 분사되며, 24시간 멈추지 않고 작동합니다. 이 벤치는 독일 베를린과 프랑스 파리, 네덜란드 암스테르담, 노르웨이 오슬로 등 유럽 20여개국의 도시에 설치돼 있으며, 지난해 우리나라 서울 마포구에서도 시티 트리와 비슷한 공기 정화 벤치 ‘애프터 레인’이 설치된 바 있습니다. ◆네덜란드의 공기 정화 탑 네덜란드 수도 로테르담의 단 로세하르데 스튜디오 뒤편에는 7m 높이의 거대한 타워가 세워져 있는데요. 바로 미세먼지를 45% 줄여준다는 ‘스모그 프리 타워’(Smog Free Tower·사진)입니다. 스튜디오 건물 뒤편에 들어선 이 타워는 야외에 설치된 거대한 공기 청정기라고 할 수 있는데요. 정전기를 활용해 공기 중 떠다니는 먼지를 빨아들여 미세먼지를 걸러낸 뒤 깨끗한 공기를 탑 아래로 배출합니다. 시간당 3만㎥의 공기를 걸러낼 수 있다고 합니다. 네덜란드 에인트호번 기술대 연구팀이 이 타워(사진)의 미세먼지 저감 효과를 분석한 결과 10m 떨어진 곳까지 PM 10 기준 45%, PM 2.5 기준 25%가량 각각 줄어든 것으로 확인됐습니다. PM 10은 지름이 10㎛(1㎛=100만분의 1m)보다 작은 먼지로, 보통 미세먼지라 한다. 초미세먼지라 불리는 PM 2.5는 지름이 2.5㎛ 이하다. 다만 바람이 많이 불면 미세먼지 저감 효과가 떨어진다고 하네요. ◆유럽연합(EU)의 벌집 필터 유럽연합(EU)과 중국 기술연구소 연구팀이 공동 개발한 벌집 모양의 세라믹 필터를 활용한 공기 정화 시스템(사진)은 자동차 배기 가스를 걸러내는 필터를 응용한 기술인데요. 벌집처럼 작은 구멍이 촘촘하게 뚫려있는 원통 모양의 필터 안으로 들어간 미세먼지는 그 벽에 달라붙습니다. 이어 깨끗한 공기만 필터 밖으로 나오는 원리입니다. 이 제품을 작동시킨 뒤 미세먼지 간이 측정기로 측정한 결과 초미세먼지 농도는 0㎍/㎥까지 떨어졌습니다.(1㎍=100만분의 1g) 이 제품은 실제 파리와 중국 상하이에 설치됐는데, 이후 ‘매우 나쁨’(76㎍/㎥ 이상) 수준이었던 초미세먼지 농도는 WHO(세계보건기구) 권고치인 10㎍/㎥ 이하로 낮아진 것으로 확인됐습니다. 이 필터를 이용해 10m 높이의 정화설비를 설치하면 날마다 360만㎥의 공기를 깨끗하게 할 수 있다고 하는데요. 오는 2024년 열릴 예정인 파리 올림픽에 맞춰 상용화를 목표로 하고 있다고 합니다. ◆대한민국의 이산화탄소 포집 기술(KIERSOL) 국내에서도 미세먼지 발생량 중 14% 넘게 줄일 수 있는 기술이 개발됐다는 반가운 소식이 들려왔습니다. 바로 지난 12일 한국에너지기술연구원은 자체 개발한 이산화탄소 포집 기술(KIERSOL)을 이용해 미세먼지를 줄일 수 있다고 밝혔습니다. 이 기술은 굴뚝에 나오는 가스를 흡수 탑으로 보내 미세먼지를 액체와 만나게 해 잡게 하는 방식인데요. 미세먼지 배출을 막고 동시에 이산화탄소도 포집할 수 있다는 일거양득의 장점이 돋보입니다. 화력 발전소에만 적용돼도 국내 미세먼지 발생량의 14.8%를 줄일 수 있다고 해요. 전 세계적으로 미세먼지를 줄이기 위한 다양한 연구가 진행되고 있는 가운데, 한화 그룹은 ‘미세먼지 방지숲’을 몽골과 중국, 국내에 조성하는 프로젝트를 7년째 진행해오고 있습니다. 국립산림과학원의 자료에 따르면 1만㎡ 규모의 숲은 연간 미세먼지 46㎏을 포함한 대기오염 물질 168㎏을 흡착·흡수한다고 합니다. 국내외에서 이 같은 저감 노력이 빛을 발해 하루빨리 미세먼지 없는 깨끗한 공기를 마음껏 마시는 날이 오기를 바랍니다. 한화케미칼 블로거 *이 기고는 한화케미칼과 세계일보의 제휴로 작성되었습니다.

물건을 붙이거나 밀봉할 때 사용하는 점·접착제는 우리 일상 생활에 꼭 필요한 물질인데요. 특히 우리 몸에 직접 닿는 위생용품과 식품을 포장할 때 쓰이는 접착제는 안전성이 가장 중요합니다. 인체에 안전하면서도 친환경적인 점접착제의 원료로 이용되는 기능성 고분자인 ‘수소첨가석유수지’에 대해 자세히 알아보도록 하겠습니다. ◆우수한 점착수지인 석유수지 석유수지(Petroleum Resins)는 나프타(naphtha) 분해에서 생성된 혼합물 중에서 C5 및 C9(저부가가치의 방향족 성분)으로 구성된 올레핀 성분을 분리하여 정제하고, 이를 원료로 활용하여 열 또는 촉매를 통해 중합·제조한 고체상의 열가소성 수지입니다. 분자량(Mw)은 300~3000으로 비교적 낮은 축에 속하는 수지이며, 제품을 구분하는 물성인 연화점(Softening point·열에 의해 변형되기 시작하는 온도)은 50~150도까지 제품에 따라 다양한 범위를 가집니다. 석유수지는 우수한 점착 특성이 있어 SIS(Styrene isoprene styrene), SBS(Styrene butadiene styrene), EVA(Ethylene vinyl acetate copolymer), APAO(Amorphous poly alpha olefin) 등의 베이스 폴리머(중합체)에 혼합하여 점착 또는 접착제 제조를 위한 점착부여제(Tackifier)로 사용됩니다. ◆천연수지를 대체하는 C5 석유수지 C5란 나프타를 열분해 할 때 나오는 유분 중의 하나로 탄소 연결고리가 다섯개로 이루어져 있습니다. 원유에서 분리한 나프타에 열과 압력을 가하면 유분이 분리되는데, 탄소 연결고리의 개수에 따라 2개는 C2(에틸렌), 3개는 C3(프로필렌), 4개는 C4(부타디엔), 5개는 C5라 합니다. C5 석유수지는 높은 접착력과 안정적인 접착 성질, 적당한 내열성을 지니고 있어 천연수지를 대체해 타이어, 호스 등 고무제품과 페인트, 인쇄용 잉크, 도로용 페인트, 열 용융 및 감압 접착제(근소한 압력으로 순간적으로 붙는 접착제) 등에 널리 쓰이는 필수 부자재입니다. ◆기능성 고분자, 수소첨가석유수지란? 위생용과 식품용에 이용되는 접착제는 고품질과 안전성이 고도로 요구되는데요. 내열성과 내광, 냄새, 색상 품질, 독성 등 일반적으로 석유수지가 가지고 있는 취약한 부분을 해결하기 위해 고온 고압으로 수소를 첨가해 안정화 처리한 것이 바로 수소첨가석유수지입니다. 줄여 수첨수지라 하는데, 나프타 분해과정에서 생산되는 유분의 일종인 C5로 만든 석유수지에 수소를 첨가했다고 보면 됩니다. 수소를 첨가하는 과정에서 원래 가지고 있던 냄새와 색깔, 독성이 사라져 무색투명을 띄는 데다 빛과 열에 대한 안정성이 뛰어납니다. 따라서 위생제품과 식품포장용 점접착제, 의료용품 등에 주로 활용되고 있습니다. 한화케미칼 블로거 *이 기고는 한화케미칼과 세계일보의 제휴로 작성되었습니다.

고부가 화학제품을 만드는 차세대 촉매인 ‘메탈로센’(Metallocene)을 소개한 바 있는데, 이처럼 촉매를 이용해 환경을 지키는 새로운 연구와 기술이 개발되고 있어 소개하고자 합니다. 최근 연이어 최악의 미세먼지와 초미세먼지가 우리의 건강을 위협했었는데요. 촉매 기술을 통해 환경 오염물질을 없애고, 새 원료나 청정 에너지를 생산할 수 있는 기술이 개발되고 있다고 합니다. 미래환경을 생각한 촉매 기술에는 어떤 것들이 있는지 알아보도록 하겠습니다. ◆화학 에너지 핵심기술 촉매 촉매의 사전적인 의미는 ‘자신은 변화하지 않으면서 다른 물질의 화학반응을 매개하여 반응 속도를 빠르게 하거나 늦추는 일 또는 그런 물질’입니다. 화학과 에너지 산업의 핵심 기술이라고 할 수 있지요. 이 촉매 기술을 이용해 미래형 에너지와 깨끗한 공기를 만드는 기술이 개발되고 있는데요. 이것이 바로 ‘그린나노’ 촉매 기술입니다. ◆친환경 그린나노 촉매 기술 이산화탄소는 환경을 위협하는 주요 물질 중 하나인데요, 석유나 석탄 등을 에너지로 사용하기 때문에 발생하는 물질입니다. 그래서 태양광 등 환경을 생각한 신재생 에너지의 개발이 한창인데요. 그린나노 촉매 기술은 환경 오염물질을 배출하지 않으면서 에너지를 생산하고, 환경문제를 일으키는 물질을 없애 깨끗한 공기를 만드는 데 기여할 수 있습니다. 현재 전 세계 기업들과 연구기관에서는 그린나노 촉매 기술을 이용한 다양한 친환경 기술을 개발하고 있는데요, 그 중 몇가지 주목할 만한 기술을 소개하겠습니다. ◆이산화탄소를 석유화학 원료로 바꾸는 기술 이산화탄소는 대기오염과 지구 온난화를 일으키는 주요 원인물질인데요. 나노 촉매 기술을 이용해 이산화탄소를 석유화학 제품으로 탈바꿈시키는 기술이 개발됐습니다. 한국연구재단은 지난 1월 이산화탄소로부터 석유화학 중간체를 생산하는 촉매 기술을 개발했다고 발표했는데요. 이산화탄소를 효율적으로 쓰기 위해서는 최종 산물의 전 단계인 메탄올이나 디메틸에테르 등의 중간체로 전환해야 합니다, 문제는 이를 위해 촉매로 이용되는 금속 나노 입자가 쉽게 비활성화된다는 점입니다. 연구팀은 산화알루미늄과 구리 나노 구조를 합성한 촉매를 개발해 기존 기술보다 효율을 30% 이상 높였는데요. 이 기술을 이용해 이산화탄소도 줄이고 새로운 원료를 생산할 수 있게 되었습니다. ◆친환경 수소연료 만드는 기술 수소 자동차는 전기차와 함께 친환경 미래차로 주목받고 있는데요. 수소차의 핵심 연료인 수소를 친환경적으로 생산할 수 있는 나노 촉매 기술이 개발됐다고 합니다. 한국기초과학지원연구진은 울산과학기술원(UNIST) 교수팀과 공동으로 물을 분해해 수소를 얻을 때 생산 효율을 높일 수 있는 새로운 전극 촉매를 개발했다고 지난해 11월 발표했는데요. 물을 전기분해 할 때 필수인 전극 촉매는 대부분 희귀한 금속을 활용해 가격이 비싸고 내구성은 낮은 게 단점이었습니다. 하지만 연구진은 백금-니켈-루테늄을 합성한 새 물질을 개발했습니다. 이 물질은 기존 이리듐-백금 촉매 방식보다 활성도를 15배 높여 수소 생산율을 높이고, 성능 또한 장시간 사용해도 변함없이 유지되는 등 내구성도 확인됐습니다. 이 기술을 이용하면 더 낮은 비용으로 수소를 대량으로 얻을 수 있어 수소차의 대중화에 기여할 수 있을 것으로 기대됩니다. 한화케미칼 블로거 *이 기고는 한화케미칼과 세계일보의 제휴로 작성되었습니다. *지난주 기고는 편집 실수로 출고되지 않았습니다. 독자 여러분께 죄송합니다.

플라스틱은 가구와 가전, 정보기술(IT) 기기, 자동차에 이르기까지 거의 전 생활용품에 적용된 화학 소재입니다. 우리의 삶을 편리하게 해주지만, 무분별하게 버려진 플라스틱 쓰레기는 자연을 훼손하고 있는데요. 폐플라스틱이 환경을 훼손하지 않으려면, 올바른 수거와 재활용을 통해 다시 제품으로 사용될 수 있도록 해야 합니다. 이제는 재활용을 넘어 업사이클링까지 발전한 플라스틱 제품들이 나오고 있는데요. 플라스틱 쓰레기를 줄이는 친환경 업사이클링 제품에는 어떤 것들이 있는지 알아보도록 하겠습니다. ◆리사이클(재활용)을 업그레이드한 업사이클링 업사이클링이란 개념은 1994년 10월 독일의 산업 디자이너 라이너 필츠(Reiner Pilz·사진)가 잘보 뉴스(Salvo News)에서 처음 제시했는데요. 그는 이 기고에서 리사이클링을 나무와 벽돌 등으로 만들어진 제품을 부수어 다시 모으는 것, 즉 ‘다운사이클링’(Downcycling)이라고 정의하고, 환경을 위해서는 업사이클링이 필요하다고 언급습니다. 리사이클링이 수명을 다한 제품을 대상으로 재처리 방식을 통해 새 제품의 원료로 만드는 것이라면, 업사이클링은 새로운 제품의 형태로 다시 재탄생하는 형태라고 할 수 있습니다. 최근에는 버려지는 폐플라스틱이 의류나 가방, 신발, 가구 등으로 재탄생하고 있는데요, 환경을 지키고 쓰레기를 줄이는 친환경 업사이클링 아이디어 제품들로 어떤 것이 있는지 살펴보겠습니다. ◆업사이클 블록 상자 업사이클 기업 터치포굿이 만든 업사이클 블록 상자(사진)는 버려진 폐플라스틱을 이용해 만들어지는데요. 장난감 레고를 연상시키는 귀여운 디자인과 알록달록한 컬러 덕분에 인테리어 수납함으로 활용하기에 적당합니다. 진짜 레고 블록을 쌓듯 하나씩 위로 쌓을 수 있어 아이들 장난감이나 작은 소품, 옷의 정리 등에 활용해 공간을 알뜰하게 활용할 수 있답니다. 재생 폴리프로필렌(PP) 소재로 100% 만들어져 업사이클 블록 1개마다 약 1.2㎏의 플라스틱 폐기를 지연시킬 수 있다고 해요. ◆업사이클링 캐리어 페트병 재활용 소재로 100% 만들어진 친환경 캐리어 가방도 나왔는데요. 쌤소나이트는 지난해 11월 폐플라스틱으로 만든 업사이클링 캐리어 ‘스파크 SNG 에코’(사진)를 선보였습니다. 이 회사는 재활용 플라스틱으로만 만들었지만, 폴리에스터 섬유만큼 내구성이 뛰어난 리사이클렉스(Recyclex™)를 개발했는데요. 이 캐리어 하나에는 버려진 플라스틱병 40만개 이상이 쓰인다고 합니다. 캐리어 핸들과 로고 부분은 코르크 소재를 활용했습니다. ◆업사이클 백팩 날마다 메는 가방이 바다의 생명을 살릴 수도 있는데요. 바로 해양 플라스틱 쓰레기로 만든 ‘데이팩’(Daypack·사진) 얘기입니다. 해양 쓰레기는 물고기나 바다 생물의 생명을 위협하고, 미세 플라스틱으로 잘게 쪼개져 다시 우리의 몸 속으로 들어오는데요. 데이팩에는 2.3㎏의 폐플라스틱이 사용되는데요. 바다에서 수거한 플라스틱을 분쇄해 원사를 만들어, 이로 만든 원단을 이용해 가방을 만든 것입니다. ◆업사이클링 가구 지난해 4월 이탈리아 밀라노 국제가구박람회에 어린이용 업사이클링 가구 브랜드 에코버디(Ecobirdy)가 소개됐는데요. 벨기에 디자인 스튜디오 VYDC가 제작한 에코버디는 플라스틱 폐기물, 그 중에서도 학교에서 아이들이 쓰지 않는 장난감을 기증받아 만들어집니다. 학교에서 수거된 장난감은 종류별로 분류돼 가구 생산 공장으로 보내지는데요. 의자(사진)와, 테이블(사진), 수납장(사진)부터 램프(사진)까지 만들어내고 있습니다. 특히 가구를 만들 때 실리콘을 이용하지 않고, 오직 1가지 종류의 플라스틱으로만 만들어 100% 다시 재활용할 수 있도록 했습니다. 장난감을 기증한 아이와 그 부모에게는 가구로 탄생하는 순간을 전자우편으로 알려주는데요. 이를 통해 어린이에게 재활용의 의미도 일깨워주고 있습니다. 우리의 생활을 편리하게 도와주는 플라스틱 제품들. 하지만 잘못 버려진다면 자연환경뿐만 아니라 우리에게까지 위협이 될 수 있는데요. 이제 플라스틱 제품을 구매하거나 쓸 때는 어떻게 만들어졌으며, 또한 사용 후 어떻게 처리할 지까지 한번 더 고민해야할 것 같습니다. 한화케미칼 블로거 *이 기고는 한화케미칼과 세계일보의 제휴로 작성되었습니다.

우리 몸에 꼭 필요한 물! 물은 인체의 약 70%를 차지하고 있으며, 생물이 생명을 유지하기 위해 꼭 필요한 요소입니다.물이 체내에서 제 역할을 하기 위해서는 소금이 필요합니다. 소금은 나트륨과 염소의 화합물로 체액에 존재하면서 삼투압 유지라는 중요한 역할을 수행하고 있습니다.그래서 우리는 다양한 음식을 통해 나트륨을 섭취하고 있는데요. 이제는 이런 소금이 생물의 생명뿐만 아니라 전자제품의 에너지원으로도 사용될 것으로 보입니다. 소금으로 배터리를 만들 수 있다니 신기한데요. 지금부터 가까운 미래에 만나게 될 소금 배터리에 대해서 알아보도록 하겠습니다.◆‘스마트 기기’의 생명 리튬 이온 배터리현대인에게 ‘스마트 기기’는 필수품이 되어버렸습니다. 스마트폰 알람을 듣고 일어나 AI(인공지능) 기반 음성 인식 디바이스로 날씨를 확인하고, ‘스마트 시계’로 운동량을 확인합니다. 태블릿 PC가 알려주는 레시피에 따라 요리를 하는 등 일상생활 전반에 걸쳐 스마트 기기의 도움을 받고 있습니다.이런 스마트 기기에 생명력을 불어넣는 것이 바로 리튬 이온 배터리입니다. 리튬 이온 배터리는 충전해서 쓸 수 있는 2차 전지로, 가볍고 출력이 우수하며 관리가 쉽기 때문에 스마트 기기에 많이 활용되고 있습니다.이 같은 리튬 이온 배터리의 다양한 장점으로 현재 세계에서 가장 많이 활용되는 전지가 되었지만, 온도에 민감하고 리튬의 고갈로 추후 공급이 어려워질 수 있다는 문제점이 있습니다. 특히 원재료인 리튬의 고갈은 제품 공급과 가격 안정성에 직접적인 영향을 미치는 탓에 많은 기업이 새로운 배터리 개발에 박차를 가하고 있습니다.◆리튬 이온 배터리의 대체재 소금 배터리리튬 이온 배터리가 리튬을 이용하는 것처럼 소금 배터리는 소금을 이용합니다. 소금 배터리의 정식 명칭은 소듐 이온 배터리인데요. 소듐은 원소기호 Na, 원자번호 11로 우리에게 나트륨으로 더 잘 알려져 있습니다. 소듐 이온이 주목받고 있는 이유는 리튬 이온과 비슷한 화학적 성질이 있으면서도 해수에 녹아 있어 지구상의 어느 곳에서나 생산할 수 있다는 장점이 크기 때문입니다.특히 국내 연구진에 의해 소듐 이온 배터리의 성능을 크게 향상시킬 수 있는 기술도 개발되었는데요. 김희진 한국기초과학지원연구원 박사 연구팀과 정유성·최장욱 한국과학기술원(KAIST) 교수 연구팀은 소듐 이온의 농도를 조절해 배터리의 전압을 늘리는 데 성공하여  약 3V에 불과했던 기존 소듐 이온 배터리의 평균 전압이 4.3V까지 높였습니다. 이 연구로 대용량 전력이 필요한 전기자동차나 태양광 및 풍력발전 저장용 2차 전지에 소듐 이온 배터리를 활용할 수 있게 되었습니다.◆소금물을 이용한 랜턴 출처=www.hydralight.net소듐 이온 배터리와는 조금 다른 방식이지만, 시중에는 소금물을 사용해 불을 켤 수 있는 랜턴이 판매되고 있습니다. ‘PL-500’이라고 불리는 이 랜턴은 일반적인 배터리가 아닌 카본 필름과 파워 로드(Power Rod)로 구성된 에너지 셀이 들어있습니다. 작동 원리는 간단한데요. 에너지 셀이 소금물에 노출되면 파워 로드가 산화되면서 에너지가 생성되어 랜턴에 불이 들어오게 됩니다. 소금물은 대신 바닷물을 써도 되며, 물에 소금을 타서 활용할 수 있기 때문에 어디서든 쉽게 사용할 수 있습니다.음식 재료로만 여겼던 소금을 써 앞으로는 배터리를 만들 수 있다고 하니, 다시금 소금이 새롭게 보입니다. 소금이 한화케미칼과도 밀접한 관계가 있다는 사실 알고 있나요? 한화케미칼에서는 소금물을 전기분해하여 가성소다(수산화나트륨)와 염소, PVC(폴리염화비닐)의 각각 중간 원료와 원료인 이염화에틸렌(EDC)과 VCM(비닐클로라이드모노머), 에폭시 수지의 원료 ECH(에피클로로히드린), 락스에 들어가는 HYPO(차아염소산소다) 등 다양한 제품을 생산하고 있습니다. 이들 제품은 광범위한 산업 분야에 활용되어 우리의 생활을 편리하게 해주고 있습니다.한화케미칼 블로거*이 기고는 한화케미칼과 세계일보의 제휴로 작성되었습니다.

출처=Printed Electronics World종이는 주로 기록하는 매체로 인식됩니다. 디지털이 발전하면서 종이를 이용한 매체는 점점 사라질 것이라는 예측이 빗발칩니다.그러나 기술이 발전하면서 종이도 첨단과학을 입고 차세대 신소재로 주목받고 있는데요. 탄소 나노튜브와 셀룰로오스(섬유소) 기술 등을 통해 배터리와 반도체, 컴퓨터 등으로 그 영역을 넓혀가고 있습니다. 첨단 정보기술(IT) 발전과 함께 점점 사라지는 게 아닌, 더욱 진화한 모습으로 변신을 계속하고 있는 ‘스마트’ 종이에 대해 알아보도록 하겠습니다.◆환경을 지키는 종이 배터리출처=www.printedelectronicsworld.com종이로 배터리를 만들 수 있습니다. 휴대기기에 대량으로 쓰이는 리튬이온 배터리를 교체할 수 있는 친환경 제품으로 주목받으면서 지속적인 연구와 개발이 이뤄지고 있는데요. 2007년 미국 렌셀러 폴리테크닉대의 연구진은 검은색 탄소나노튜브를 입힌 종이 배터리를 만들었으며, 2010년 들어 스탠퍼드대 연구팀이 종이나 섬유 등에 탄소 나노 페인트를 칠해 전지로 사용할 수 있는 기술을 개발했습니다. 이 배터리는 기존 리튬이온 제품보다 10배나 많은 4만회의 충반전을 할 수 있다고 합니다.출처=대한민국 정책 브리핑(www.korea.kr)국내에서는 2012년부터 국립산림과학원에서 종이 배터리의 원천기술을 연구해왔는데요. 2014년 나무에서 추출한 초극세 섬유 ‘나노셀룰로오스’를 이용해 휘어지는 종이 배터리를 개발하는 데 성공했습니다. 2018년 11월에는 사용 기간이 3배 이상 향상된 차세대 ‘리튬-황 종이전지’(사진)를 개발해 기존 리튬이온 배터리보다 에너지 용량은 2배 이상 늘리고, 원료 가격은 35분의 1로 줄였습니다.◆첨단 웨어러블 기기를 위한 종이 반도체종이 반도체 이미지. 출처=핀터레스트(Pinterest)2011년 인하대 기계공학과 연구진은 셀룰로오스로 구성된 종이 양면에 전기를 가했을 때 떨림이 발생하는 현상을 발견하고, 생체 모방 종이 작동기(Electro-Active Paper·EAPap)를 개발했는데요. EAPap 기술을 통해 초소형 로봇과 비행체뿐만 아니라 종이 반도체도 만들 수 있다고 합니다. 또한 2016년 한국과학기술원(KAIST) 물리학과 연구팀은 정밀 반도체 회로를 종이로 만든 칩 위에 얹은 초소형 종이 반도체를 선보였습니다.종이 반도체는 기존 칩에 비해 가격이 저렴합니다. 자유자재로 구부릴 수 있고 여러번 접었다 펴도 끊어지지 않기 때문에 차세대 웨어러블 및 플렉서블 기기에 적용할 수 있습니다.◆음악을 들려주는 종이 컴퓨터출처=Marcelo Coelho studio2007년 8월 미 매사추세츠공과대(MIT) 미디어랩의 마르첼로 코엘료(Marcelo Coelho) 박사는 국제 유비쿼터스 컴퓨팅 학회에서 ‘종이 기반 컴퓨터’(Pulp-based computing·사진) 제조 기술을 소개했는데요. 종이 위에 전기가 흐르는 전도성 잉크로 전자회로를 그려 컴퓨터를 완성했습니다. 출처=Marcelo Coelho studio종이로 만든 첨단제품은 원가도 획기적으로 절감할 수 있을 뿐 아니라 얇고 잘 휩니다. 덕분에 최근에 현실화되어 관심을 받는 휘는 디스플레이에 적용할 수 있어 향후 플렉서블 스크린과 스마트폰, 웨어러블 기기 등의 발전을 더욱 가속화할 수 있을 것으로 기대됩니다. 종이의 화려한 변신, 생각보다 우리 가까이에서 느낄 수 있겠죠?한화케미칼 블로거*이 기고는 한화케미칼과 세계일보의 제휴로 작성되었습니다.

 안경은 물체가 잘 보이지 않거나 햇빛 또는 자외선으로부터 눈을 보호하고 싶을 때 또는 패션 아이템으로 다양하게 사용되고 있습니다. 안경을 고를 때 가장 중요한 것은 바로 렌즈인데요, 렌즈는 가벼우면서도 얇고 선명한 것을 선호하는데, 더 가볍고 얇을수록 비싼 게 보통입니다.2017년 12월 한화케미칼은 그간 수입에 의존했던 고굴절 렌즈인 고순도 XDI(자일릴렌 디이소시아네이트·Xylylene Diisocyanate)를 개발해 국내 프리미엄 시장을 새롭게 열어가고 있는데요. 오늘은 기존보다 30% 더 얇으면서도 선명한 렌즈를 만들어내는 XDI 기술에 대해 소개하겠습니다.◆압축 렌즈와 굴절률안경 렌즈를 맞출 때 우리는 흔히 ‘압축 렌즈’라는 표현을 듣는데요. 실제 렌즈를 압축하는 것은 아닙니다. 굴절률이 다른 것을 압축 렌즈로 이야기합니다. 굴절률에 따라 안경 렌즈의 두께가 달라지는데요, 굴절률 1.55 ~ 1.64는 ‘중굴절 렌즈’, 1.65~1.70은 ‘고굴절 렌즈’, 1.71~1.76 이상은 초고굴절 렌즈라고 각각 이릅니다.굴절률이 클수록 렌즈 두께가 얇아지는데요, 렌즈가 두꺼우면 안경테에 들어가기 어렵고 무거워지는 탓에 굴절률이 큰 제품을 선호하게 됩니다.◆렌즈의 소재출처=호야비전닷컴(hoyavision.com)렌즈는 보통 플라스틱과 유리로 만들어지는데요. 유리 렌즈는 투명하고 잘 긁히지 않으며 열에 강한 반면, 플라스틱 소재에 비해 무겁고 떨어뜨리면 깨진다는 단점이 있습니다. 플라스틱 렌즈는 잘 긁히며 열에 약하지만 다양한 색을 낼 수 있고 가볍고 착용감이 좋아 많이 쓰입니다.플라스틱 렌즈는 광선 투과율 및 긁힘 방지 기능을 향상시키기 위해 보통 표면에 코팅을 하는데요, 코팅이 쉽게 벗겨지지 않으면서 단단하고 고온에서 잘 견딜 수 있도록 기능을 강화시킨 제품을 선택해야 합니다.◆얇고 가벼운 고굴절 렌즈란?출처=Online Opticians UK일반 렌즈보다 굴절률이 높은 재질을 이용한 것이 바로 고굴절 렌즈인데요. 주로 유리나 플라스틱을 소재로 이용합니다. 빛을 보다 효율적으로 굴절시킬 수 있다면 초박형, 초경량 안경 렌즈를 만들 수 있는데요, 일반 렌즈에 비해 얇고 평평하면서도 동일한 시력 교정을 제공합니다.◆고급 렌즈 신기술, 고순도 XDI란?스판덱스로 대표되는 폴리우레탄은 이소시아네이트와 폴리올(분자 중 3개 이상의 수산기를 가진 알코올)의 반응으로 이뤄지는데요. XDI는 이러한 폴리우레탄 반응에 활용되는 이소시아네이트의 하나입니다. 다른 이소시아네이트에 비해 굴절률이 높고 코팅을 했을 때 밀착성이 우수한 특성이 있습니다. 굴절률이 높기 때문에 렌즈 원료로 사용되었을 때보다 얇게 만들 수 있으며, 금속과 같이 부착하기 어려운 소재의 코팅이나 접착제로서도 우수한 성능을 발휘합니다.한화케미칼은 2년간의 연구 끝에 고순도 XD I제조기술을 개발해 2017년 12월21일 국가기술표준원으로부터 신기술 인증을 획득했는데요. 이번에 개발한 XDI는 일반 렌즈에 쓰이는 원료와 달리 시간이 지날수록 누렇게 변색하는 황변 현상이 없고, 렌즈를 얇게 만드는데 중요한 요소인 굴절률이 높아 고급 소재로 적합합니다.XDI로 안경 렌즈를 만들면 기존 두께의 2/3 정도로 얇고 가벼우면서 선명한 프리미엄 제품을 구현할 수 있습니다. 또한 디스플레이 소재와 고급 코팅제, 점·접착제의 원료 등 다양한 분야에 적용할 수 있는데요. 기존에 전량 수입에 의존하던 것을 한화케미칼이 처음 국산화에 성공해 국내 업체들의 프리미엄 렌즈 시장 진출이 더 쉬워졌습니다.한화케미칼은 앞으로 생산성을 향상하는 연구와 코팅 및 점접착제, 경화제로 이용되는 XDI 부가체(Adduct)를 개발할 계획인데요. 앞으로 또 어떤 신기술 개발을 통해 새로운 부가가치를 만들어낼지 지켜봐 주길 바랍니다.한화케미칼 블로거*이 기고는 한화케미칼과 세계일보의 제휴로 작성되었습니다.