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‘미세먼지 청소기’ 광촉매 페인트 [우리가 몰랐던 과학 이야기] (64)
‘미세먼지 청소기’ 광촉매 페인트 [우리가 몰랐던 과학 이야기] (64)
미세먼지는 이제 계절에 관계없이 연중 내내 우리를 괴롭히는 불청객으로 자리 잡고 있습니다. 이 미세먼지의 농도를 낮추기 위해 원인 분석과 함께 다양한 방지 제품들이 나오고 있는데요. 그 중에서 미세먼지를 흡착하는 페인트를 아파트에 바르는 아이디어가 등장해 눈길을 끌고 있습니다. 과연 어떤 원리로 페인트가 미세먼지를 잡는 것인지 알아보도록 하겠습니다. ◆광촉매 페인트의 미세먼지 저감 효과 서울주택도시공사(SH공사)는 최근 노원구 소재 아파트 40세대의 외벽에 미세먼지 흡착 기능이 뛰어난 광촉매 페인트를 시공했다고 전했는데요. 산림청 조사에 의하면 나무 한그루가 1년에 35.7g의 미세먼지를 줄이는데, 40가구 아파트 1개동 외벽(950㎡)에 광촉매 페인트를 칠하면 연간 3.4㎏을 줄이는 효과를 얻을 수 있다고 합니다. ◆광촉매 물질은 이산화티타늄(TiO2) 광촉매(Photocatalyst)는 빛(Photo)과 촉매(Catalyst)의 합성어로, 빛을 쪼여주었을 때 화학반응을 촉진하는 물질입니다. 대표적으로 이산화티타늄(TiO2)이 있습니다. 이산화티타늄은 유해물질을 산화·분해하는 기능을 이용하여 환경 정화 즉 오염을 제거하고 항균·탈취하는 등의 효과를 내는 데 이용된다. 아울러 표면이 젖어도 물방울이 맺히지 않고 엷은 막을 만들어 내는 성질인 초친수성 기능을 응용하여 셀프크리닝 효과가 있는 유리와 타일, 청소기, 공기청정기, 냉장고, 도로 포장, 커튼, 벽지, 인공 관엽식물 등 다양한 제품에 적용되고 있습니다. ◆유해물질 청소기 광촉매 페인트의 발견 2010년 체코의 나노기술 회사인 어드밴스드 머티리얼스(Advanced Materials)의 수석 연구원인 얀 프로차카(Jan Prochazka)는 이산화티타늄(titanium dioxide)을 이용해 대기 중의 박테리아, 바이러스와 같은 유해물질을 분해하는 자가 청소능력이 있어 공기 청정에 탁월한 효과를 발휘하는 광촉매 도료 ‘FN’을 개발, 상용화에 성공했다고 발표했습니다. 광촉매 도료는 일본에서 처음 개발됐지만, 색의 지속성에 문제점이 있었습니다. 도료가 가루로 떨어진다는 것도 문제였습니다. 얀 박사는 미국 광업회사에서 연구원으로 일하다 체코로 돌아와 이 도료를 개발했다고 합니다. 이산화티타늄은 빛에 노출될 때 유기 혼합물을 분해할 수 있는 강력한 광촉매 물질로, 물리화학적으로 매우 안정적이고 은폐력이 높아 백색 안료로 많이 사용되는 제품인데요. 외벽 표면의 먼지와 박테리아, 유기 오염물을 예방하기 위한 코팅 물질로도 쓰이고 있습니다. ◆광촉매 페인트의 공기정화 원리 광촉매 페인트가 칠해진 아파트 벽면에 미세먼지가 붙게 되면 그 속의 질소산화물이 광촉매제와 화학반응을 일으키게 되는데요. 이때 질소산화물은 없어지고 이산화탄소와 물이 배출됩니다. 질소산화물은 자동차 배기 가스에서 배출되는 성분으로 미세먼지를 일으키는 물질이기도 합니다. 광촉매 페인트는 무독성 친환경 도료로, 아파트 외벽뿐만 아니라 학교나 병원, 공항, 쇼핑몰 등 공공장소의 벽을 비롯한 외관에 칠하면 공기 청정에 도움을 줘 좀 더 맑은 공기를 마실 수 있도록 도와주는 역할을 할 수 있습니다. 미세먼지를 줄이는데 화학이 도움이 된다는 사실, 흥미롭지 않은가요? 한화케미칼 블로거 *이 기고는 한화케미칼과 세계일보의 제휴로 작성되었습니다.
2020.04.18 04:36:40
인체 관절 대신하는 초고분자량 폴리에틸렌 [우리가 몰랐던 과학 이야기] (63)
인체 관절 대신하는 초고분자량 폴리에틸렌 [우리가 몰랐던 과학 이야기] (63)
 고령화에 접어들면서 인공장기에 대한 수요가 증가하고 있습니다. 피부부터 연골, 뼈 등에 이르기까지 다양한 바이오 인공장기가 개발되고 있지요. 인공장기에서 가장 중요한 것은 바로 소재인데요. 인체 내에서 거부반응 없이 반영구적으로 사용할 수 있어야 하기 때문입니다.그 중에서도 폴리에틸렌(polyethylene·PE)은 인공 관절 소재로 많이 쓰이고 있습니다. 그럼 보통 플라스틱병이나 장난감에 이용되는 것으로 알려진 PE가 인공관절 재료로 어떻게 활용되는지 알아보도록 하겠습니다.◆범용 플라스틱 소재, 폴리에틸렌출처=한화케미칼 공식홈페이지(http://hcc.hanwha.co.kr/ko/)PE는 열가소성 플라스틱으로 생활 속에서 가장 많이 사용하는 소재입니다. 고분자 밀도에 따라 저밀도 폴리에틸렌(LDPE)과 고밀도 폴리에틸렌(HDPE)으로 나뉘는데요, 여러 분야에서 다양하게 쓰이고 있어 범용 플라스틱이라고 부릅니다. LDPE는 유연한 소재로 비닐이나 포장용 필름에, HDPE는 단단한 소재로 장난감이나 화장품 병, 파이프 등에 주로 이용되고 있습니다.  ◆의료용 초고분자량 폴리에틸렌출처=MISIS National University of Science and Technology관절 부위는 신체의 움직임에 따라 인장과 압축, 비틀림 등이 반복돼 적절한 강도와 탄성, 유연성이 요구되는 부위입니다. 따라서 이 부위를 대체하는 인공관절은 내마모성과 내부식성, 인장 강도 등이 우수하고 인체에 무해한 재질이어야 합니다.인공관절에는 PE, 그중에서도 초고분자량(UHMW) PE(Ultra-high molecular weight polyethylene)이 활용되는데요. 일반 PE와 달리 슈퍼 엔지니어링 플라스틱으로 분류되는 고성능 소재입니다. 일반 PE의 분자량은 2만∼30만이지만, UHMW-PE는 100만∼700만으로 높습니다. 이 초고분자량이라는 특징 때문에 저온 환경에도 잘 견디고, 내마모성이 뛰어나며 가볍고 견고해 인공 뼈와 보철물의 재료로 사용되고 있습니다. ◆방탄 재질로 사용될 만큼 뛰어난 내충격성!출처=aeromat plasticsUHMW-PE는 여행가방이나 자동차 소재로 쓰이는 폴리카보네이트를 뛰어넘는 내충격성을 자랑할 만큼 충격에 강한 소재입니다. 또한 내마모성이 뛰어나며, 흡수율이 낮아 물이 통하지 않아 방수성도 자랑합니다. 충격에 강하고 소음을 흡수하는 만큼 방탄 재질로 이용되기도 합니다. 내약품성이 우수하고, 완전히 무해한 소재로 식품에 닿아도 안전하며 식품위생법상 인체에 무해한 것으로 인정받았습니다. ◆UHMW-PE의 다양한 용도출처=www.sukoptfe.comUHMW-PE는 철이나 스테인리스만큼 내충격성과 내마모성이 뛰어나 밸브나 컨베이어벨트의 레일, 연삭·연마용 원판 등에 사용되거나 물이나 오일, 화학 약품의 필터, 식품을 포장할 때 쓰이는 기계, 액화 가스나 극저온용 부품 등에 활용되기도 합니다. 또한 고강도 섬유 제품인 방탄복이나 헬멧, 장갑, 낚싯줄에도 이용됩니다.이처럼 우리의 일상생활 속 편리함뿐만 아니라 건강까지 책임지고 있는 PE는 한화케미칼이 생산하는 주요 제품이기도 한데요. 국내 최초로 LDPE와 선형저밀도폴리에틸렌(LLDPE)을 생산했으며, 국내 최대 LDPE와 LLDPE 생산설비도 보유하고 있습니다. 흔히 플라스틱의 소재로만 알려졌던 PE가 인공관절로 변신, 인간의 수명을 늘리는 데까지 기여한 지금 한화케미칼도 다양한 석유화학제품으로 우리 삶의 질을 향상시키기 위한 제품을 연구하고 개발하는 데 더욱 노력하겠습니다.한화케미칼 블로거*이 기고는 한화케미칼과 세계일보의 제휴로 작성되었습니다.
2018.11.19 14:25:17
플라스틱으로 만든 차세대 신소재 ‘에어로겔’ [우리가 몰랐던 과학 이야기] (62)
플라스틱으로 만든 차세대 신소재 ‘에어로겔’ [우리가 몰랐던 과학 이야기] (62)
출처=위키피디아(Wikipedia)플라스틱 쓰레기는 우리 환경을 위협하는 가장 큰 이슈인데요. 이런 플라스틱 쓰레기를 이용해 차세대 신소재를 만들 수 있다고 합니다. 바로 ‘에어로겔’(aerogel)이라고 하는데요. 대부분이 공기로 이뤄져 매우 가볍고 단열성이 우수해 방음이나 건축, 의류 등 다양한 용도로 활용될 수 있습니다. 에어로겔은 PET병 또는 버려진 의류 폐기물로도 만들 수 있다고 하는데요. 플라스틱 쓰레기 문제도 해결해주는 차세대 신소재 에어로겔은 어떤 물질인지 알아보도록 하겠습니다.◆지구상에서 가장 가벼운 고체 에어로겔출처=바이에어로겔닷컴(buyaerogel.com)에어로겔은 공기를 의미하는 ‘aero’ 와 3차원의 입체구조를 의미하는 ‘gel’이 합해진 단어로, 머리카락의 1/10000 굵기인 이산화규소(SiO2) 실이 부직포처럼 성글게 얽힌 형태입니다, 실과 실 사이에는 공기 분자가 들어 있어 전체 부피 중 대부분이 공기가 차지하고 있는데요, 2002년 기네스북에 지구상에서 가장 가벼운 고체로 등재된 에어로겔은 공기 밀도(0.001g/㎤)의 3배인 0.003g/㎤에 불과합니다. 이렇게 가볍지만 강도는 매우 강해 에어로겔 500g으로 소형 자동차 무게를 지탱할 수 있다고 합니다. 기공률이 높아 방음과 충격 완화, 단열 등의 성질이 뛰어나고 높은 투광성에 비해 열 전도도가 낮아 유리창을 대신할 투명 단열재로도 각광받고 있습니다. 빛은 통과시키면서도 열은 차단해 채광효과는 높일 수 있어 뛰어난 건축소재로도 사용될 수 있습니다.◆세계 최초로 상용화 성공한 한국인 공학자출처=에어오겔닷컴(aerogel.com)에어로겔은 1931년 미국의 화학공학자 스티븐 키슬러(Steven Kistler)가 처음 발견했는데요, 당시 에어로겔은 손가락으로 압력을 가하면 유리처럼 깨질 정도로 강도가 약했습니다. 1980년대 들어 에어로겔 실용화 연구가 본격화되었는데요. 세계 최초로 상용화에 성공한 미 아스펜(aspen)사는 한국인 공학자 이강필 박사가 세운 회사랍니다. 에어로겔에 특수 섬유를 첨가해 쉽게 깨지지 않으면서 대량 생산할 수 있도록 해 세계를 놀라게 했습니다.◆플라스틱 페트병으로 만드는 에어로겔출처=싱가포르 국립대(National Uiversity of Singapore) 싱가포르 국립대 과학자들(사진)은 플라스틱 페트병을 이용해 에어로겔을 만들 수 있다고 발표, 주목받고 있는데요. 버려진 페트병 쓰레기로 미세 섬유를 만든 뒤 여기에 실리카 소재(TEOS·Tetraethoxysilane)를 코팅해 에어로겔을 만든 것입니다. 이렇게 만들어진 페트-에어로겔은 단열과 방음 성능이 뛰어나 건축소재로 활용될 수 있는데요. 여기에 메틸 화합물로 코팅하면 기름을 흡수하는 기능이 뛰어나 기름 제거용으로도 쓰일 수 있습니다. 또한 먼지와 유독물질을 걸러낼 수 있으며, 섭씨 620도의 고온도 견딜 수 있어 소방관 방화복 소재로도 사용될 수 있다고 합니다. 플라스틱 페트병뿐만 아니라 버려지는 의류 폐기물로도 만드는 ‘코튼-에어로겔’도 개발돼 곧 출시될 것이라고 하는데요. 버려지는 폐기물에서 우리의 삶에 도움을 주는 신소재로 떠오른 에어로겔! 우리가 사용하고 버리는 페트병이 이렇게 혁신적인 소재가 될 수 있다니, 앞으로 이를 버릴 때는 한번 더 생각하고 좋은 제품으로 다시 태어날 수 있도록 깨끗이 분리수거할 수 있도록 실천하길 바랍니다.한화케미칼 블로거*이 기고는 한화케미칼과 세계일보의 제휴로 작성되었습니다.
2018.11.11 15:07:59
쓰레기 줄이는 창의적인 '플라스틱 아이디어' [우리가 몰랐던 과학 이야기] (60)
쓰레기 줄이는 창의적인 '플라스틱 아이디어' [우리가 몰랐던 과학 이야기] (60)
최근 국내뿐만 아니라 글로벌 뉴스와 사회관계망서비스(SNS)를 뜨겁게 달구고 있는 핫이슈는 바로 플라스틱 폐기물인데요. 제대로 폐기되지 못하거나 재활용되지 못한 플라스틱 쓰레기들이 곳곳에 방치되어 자연을 훼손하고 있는 탓입니다. 이렇게 플라스틱은 잘못 활용되면 자연을 훼손하지만, 한편으로는 돌이나 나무, 천연가죽 등을 대체해 천연자원과 동물을 보호하는 재료로서 우리에게 없어서는 안 될 필수 제품이기도 합니다. 이렇게 우리 생활 필수품이자 없어서는 안 될 플라스틱이 자연을 보호하기 위해 스스로 나섰는데요. 바로 플라스틱으로 환경을 지킬 수 있는 ‘플라스틱 아이디어’ 두가지를 소개하고자 합니다. ◆1회용 컵 대신 순수 플라스틱 컵 ‘프라이부르크 컵’ 이제 커피숍에 가면 테이크 아웃을 할 때에만 1회용 컵을 제공해주는데요. 바로 쓰레기를 줄이고 자원낭비를 막기 위해서인데요. 실제로 1회용 플라스틱 컵은 최근 플라스틱 쓰레기의 폐해라는 전 세계적인 이슈를 타고 각국에서 사용을 금지하고 있는 추세입니다. 하지만 독일에서는 플라스틱 컵을 오히려 1회용 컵을 대체하는 제품으로 이용하는 등 발상의 전환을 해 관심을 모으고 있는데요. 그 주인공은 바로 친환경 ‘프라이부르크 컵’(FREIBURG CUP)입니다. 독일의 친환경 도시 프라이부르크에 가면 시민들이 1회용 컵 대신 프라이부르크 컵이라는 글씨가 새겨진 컵을 들고다니는 것을 볼 수 있는데요. 다른 1회용 컵보다 조금 더 두껍고 단단하게 만들어진 이 컵은 프라이부르크 시내 커피숍에서 쉽게 구매할 수 있습니다. 이 컵을 가지고 다니면서 커피나 음료를 담아 어디서든 반복해 쓸 수 있는데요, 이용한 컵을 가져가면 카페에서 세척 후 음료를 담아줍니다. 실제 우리도 오래 재사용할 수 있는 텀블러가 있지만 상대적으로 무거운 데다 휴대하기가 귀찮고 불편하다는 이유로 잘 활용하지 않고 있습니다. 하지만 이 컵은 순수 플라스틱 재질로 가볍고 휴대가 간편한 데다 어느 카페에서도 사용할 수 있기 때문에 활용도가 높습니다. 프라이부르크 컵은 제작부터 안전과 재활용을 염두에 두고 ‘폴리카보네이트’라는 재활용이 잘 되는 소재를 썼으며, 다른 재질을 섞지 않은 순수 플라스틱으로 만들어졌습니다. 수백번 반복 이용할 수 있고, 더는 쓸 수 없을 때는 다른 플라스틱 쓰레기와 함께 재활용되어 새로운 플라스틱 제품으로 탄생하게 됩니다. 이처럼 플라스틱 컵이 환경을 지키고 나아가 도시를 홍보하는 수단으로 변신하고 있습니다. ◆페트병 재활용을 높여주는 수성점착 라벨 PET(폴리에틸렌 테레프탈레이트) 플라스틱은 가볍고 내구성이 뛰어나 다양한 제품으로 우리 생활 깊숙이 침투해 있는데요. 우리가 평소 편의점에서 사 마시는 물병과 음료수병, 음식을 담은 통도 모두 이 PET로 만들어져 있습니다. 가볍고 값이 저렴하기 때문에 포장재로 가장 많이 쓰이고 있는 PET는 하지만 플라스틱 쓰레기의 주범으로 낙인 찍혀 있는데요. 재활용할 수 있는 소재임에도 실제 그렇게 되는 사례가 매우 낮은 탓입니다. 페트병 재활용률이 낮은 이유 중 하나는 바로 라벨 점착제에서 비롯되는데요. 페트병에 붙은 라벨을 떼기 위해서는 90도가 넘는 고온의 양잿물에 10번 정도 처리해야만 합니다. 라벨이 없다면 페트병은 2~3번 세척만으로도 ‘특A급’ 원료로 재활용될 수 있다고 하는데요. 미국의 에이버리 데니슨(Avery Dennison)사의 ‘클린플레이크’(CleanFlake™) 점착은 PET 플라스틱 용기의 재활용을 높이기 위해 쉽게 분리되도록 하는 수분리성 라벨링 기술입니다. 수성 점착제로, PET 플라스틱 재활용 과정에서 깔끔하게 분리되는 것이 특징인데요. PET에서 표면지와 점착제를 깔끔하게 분리하고 순수 PET 조각만 남기기 때문에 자원을 보존하고 매립 폐기물을 절감할 수 있습니다. 한화케미칼 블로거 *이 기고는 한화케미칼과 세계일보의 제휴로 작성되었습니다.
2023.11.12 22:24:00
미세먼지 막아주는 ‘안티더스트’ 기술 3 [우리가 몰랐던 과학 이야기] (59)
미세먼지 막아주는 ‘안티더스트’ 기술 3 [우리가 몰랐던 과학 이야기] (59)
봄의 불청객이라 불리던 미세먼지는 이제 계절에 관계없이 사시사철 우리의 건강을 위협하고 있는데요. 이에 따라 ‘안티더스트’(anti-dust) 시장도 점점 커지고 있습니다. 미세먼지를 차단하는 제품으로는 마스크와 공기청정기를 제일 먼저 떠올리실 텐데요, 이 외에도 유해물질로부터 피부를 보호하는 화장품과 의류, 그리고 의류에 묻어 있는 먼지와 유해물질을 관리해주는 건조기, 청소기 등 다양한 안티더스트 제품과 기술이 쏟아져 나오고 있습니다. 과연 이들 제품은 어떤 원리로 미세먼지를 제거하는지 궁금해지는데요. 우리에게 익숙한 마스크부터 창호와 보도 블록 등에 적용된 미세먼지 제거 기술에는 어떤 것이 있는지 알아보도록 하겠습니다. ◆미세먼지 마스크의 정전기 필터 기술 미세먼지를 차단해주는 마스크는 일반 제품과 과연 어떻게 다를까요? 미세먼지 마스크는 ‘KF80’, ‘KF94’, ‘KF99’ 등의 표시가 되어 있는데요. KF는 ‘한국 필터’(Korea Filter)를 뜻합니다. 뒤의 숫자는 얼마나 작은 미세먼지 입자를 걸러낼 수 있는지 의미합니다. KF80은 평균 0.6㎛(1㎛은 100만분의 1m) 크기의 입자를 80% 이상 걸러낼 수 있으며 KF94와 KF99는 평균 0.4㎛ 크기의 입자를 각각 94%, 99% 이상 걸러냅니다. 따라서 뒤 숫자가 크면 클수록 미세먼지를 잘 차단해주는데요. 미세먼지 마스크는 일반 제품보다 조직의 틈이 작아 입자를 걸러낼 수 있는 걸로 여기는 분들이 많을 텐데요, 미세먼지를 차단해주는 핵심기술은 따로 있다고 합니다. 미세먼지 마스크의 핵심 기술은 바로 정전기를 활용한 필터인데요. 이 마스크에는 미세먼지를 걸러 내기 위해 2만5000볼트(v) 이상의 초고압 전류로 정전 처리된 필터를 사용합니다. 자석을 보면 서로 다른 극이 붙듯이 양전하나 음전하로 극성을 띠는 미세먼지를 정전기가 붙잡는 원리입니다. 마스크 전기는 멈춰 있기 때문에 실제 이를 느낄 수는 없다고 합니다. ◆미세먼지 차단 창호의 나노 섬유 방진망 기술 공기청정기를 집안에서 아무리 틀어도 창문을 통해 밖에서 안으로 유입되는 미세먼지를 막지 못하면 아무 소용이 없는데요. 그렇다면 미세먼지 차단을 위해 필터형으로 기존 창호에 끼우거나 방충망에 필름 형태로 붙이는 방식의 제품을 이용하는 것도 좋은 방법입니다. 이와 같은 제품들은 기존 방충망의 구멍 크기를 줄이거나 항균 필터를 적용해 미세먼지를 막아주는 형태로 구성돼 있습니다. 창문을 열지 않아도 환기를 할 수 있고, 열어 놔도 미세먼지가 들어오지 않는 창호가 있습니다. 한화 L&C의 ‘브리웰’(사진)에는 미세먼지를 막아주는 유해먼지 저감 방충망인 ‘먼지잼’이 설치돼 있는데요, 나노 파이버 기술을 적용해 만든 방진망을 부착해 미세먼지 포집률을 높였습니다. 창문을 닫지 않아도 외부 미세먼지를 약 86% 차단할 수 있으며, 창 상단에 환기 키트가 설치돼 있어 열지 않아도 환기를 할 수 있어 미세먼지와 유해물질을 손쉽게 차단할 수 있습니다. ◆대기정화 보도 블록의 광촉매 기술 ‘미세먼지 맑음’으로 표시된 날 맘 놓고 외출을 했는데, 길에 예의 미세먼지가 묻어 있다면 아무 소용이 없데요. 보도 블록이 알아서 미세먼지를 제거해 준다면 얼마나 좋을까요? 최근 한 보도 블록 기업이 미세먼지를 잡는 대기정화 제품을 개발해 관심을 모으고 있는데요. 이 제품은 햇빛에 반응하는 광촉매 기술을 적용해 미세먼지의 ‘씨앗’인 질소산화물을 흡착합니다. 흡착된 산화물은 비나 물을 뿌리면 자연적으로 씻겨 나가 대기 정화에 도움을 줄 수 있도록 고안됐습니다. 이 제품은 축구장 1개 넓이(7140㎡) 만큼 설치했을 때 시간당 17.35g의 질소산화물을 분해할 수 있습니다. 이 블록은 현재 부산 영도구에 시범적으로 설치되어 있습니다. 미세먼지를 막아주는 마스크와 창호, 보도 블록 등의 제품은 모두 석유화학 기술이 함께하고 있는데요. 미세먼지 제거 기술이 환경 보호와 우리 삶의 질을 위해 노력하듯 한화케미칼도 깨끗한 대기질 조성에 앞장서고 있다는 사실 알고 있나요? 한화케미칼은 2013년도부터 에너지 절감 활동사업 190건 이상 추진하는 등 온실 가스 감축활동을 지속적으로 추진 중이며, 2009년부터 탄소정보공개 프로젝트(CDP·Carbon Disclosure Project)에 참여해 2011년과 14년에 ’카본 매니지먼트 인더스트리(Carbon Management Industry·탄소 원자재 부문) 우수기업’으로 선정되었습니다. CDP란 주요 상장기업의 탄소경영 관련 정보를 전세계 금융기관과 외부에 투명하게 공개해 저탄소 경영 수준을 향상시키는 전 세계적인 사업인데요, 맑은 공기와 지구환경을 위해 노력하는 한화케미칼에 많은 응원 보내주길 바랍니다. 한화케미칼 블로거 *이 기고는 한화케미칼과 세계일보의 제휴로 작성되었습니다.
2023.12.10 23:08:51
물소·거북이 보호한 플라스틱 안경 [우리가 몰랐던 과학 이야기] (57)
물소·거북이 보호한 플라스틱 안경 [우리가 몰랐던 과학 이야기] (57)
얼마 전 코에 빨대가 박혀 괴로워하는 바다 거북이가 발견되어 플라스틱 쓰레기에 대한 전 세계인의 경각심을 일깨워주었는데요. 이에 플라스틱 대신 종이 빨대를 쓰자는 여론이 빗발쳤습니다. 아울러 플라스틱 쓰레기를 먹고 숨진 채 발견된 고래나 새 등 동물들의 피해사례를 자주 접하게 됩니다. 그럴 때마다 플라스틱은 동물을 해치는, 지구를 아프게 하는 물질이라고 여기기 쉬운데요. 혹시 아시나요? 플라스틱이 동물을 보호하는 역할을 한다는 사실! 우리가 평소 자주 사용하는 플라스틱 안경은 물소의 생명을 살린 고마운 물건입니다. ◆동물의 뿔과 껍데기로 만들었던 안경 테두리가 상대적으로 두꺼운 뿔테안경은 요즘엔 시력 보호와 더불어 패션 아이템으로도 각광받고 있는데요. 뿔테는 플라스틱으로 만들어집니다. 검정부터 빨강, 하양, 노랑 등 다양한 색상을 자랑해 눈이 나쁘지 않은 이도 하나쯤은 갖추고 있는 아이템이죠. 뿔테는 원래 물소 등의 뿔이나 코끼리의 상아, 거북의 등 껍데기로 만들었다고 해요. 그래서 뿔테라는 이름이 붙여졌다고 합니다. ◆안경의 기원 안경의 기원은 정확히 밝혀지지 않았지만 한국특허학회지(2008)에 따르면 이탈리아 화가 토모소 다 모데나(Tommoso da Modena·1325~79)가 그린 위고(Hogo) 대주교 초상화(사진)에 등장하는데요. 안경 쓴 인물이 나오는 그림 가운데 가장 오래된 것이라 합니다. 여기에 나오는 안경은 나무나 동물의 뿔, 뼈 등으로 테를 만들고, 수정이나 유리로 된 렌즈를 알로 활용한 것이었습니다. ◆조선시대의 뿔테안경 우리나라는 조선시대 중기인 17세기부터 안경을 직접 만들어 사용하기 시작했다고 합니다. 서울역사박물관은 조선시대 안경의 재질이 골각패갑(骨角貝甲), 즉 동물의 뼈와 뿔, 조개껍데기라고 소개했는데요. 실제 전시 중인 안경(사진)은 동물의 뿔(角)로 테를 만든 것이라 합니다. ◆과거 안경은 상류층 전유물 동물의 뿔이나 상아 재질의 안경테는 과거 만들기도 어려워 소량만 생산됐고, 따라서 가격이 비쌀 수밖에 없었던 만큼 신분이 높은 몇몇 상류층만 쓸 수 있었습니다. 눈이 나빠도 안경을 꿈꾸지도 못했던 때였습니다. 하지만 1960년대 기술과 소재 혁신으로 가볍고 저렴한 플라스틱 소재의 안경테가 개발되면서 안경은 누구나 사용할 수 있게 되었습니다. 덕분에 안경은 이제 아이웨어(eyewear)라고 할 만큼 우리 몸의 일부가 된 것입니다. ◆보호안경부터 콘택트렌즈까지…플라스틱 안경의 진화 플라스틱은 안경의 기능을 더욱더 다양하게 발전시켰는데요. 시력 교정을 위한 것부터 자외선을 차단해주는 선글라스, 위험한 작업을 할 때 눈을 보호해주는 용도까지 종류도 다양합니다. 수술할 때 이용하는 의료용 보안경과 실험용 고글도 있습니다. 이렇듯 플라스틱이 동물의 뿔이나 가죽을 대체함으로써 보호하는 역할도 한다는 사실, 이제 아셨죠? 그러나 인간이 무분별하게 버린 쓰레기로 동물들이 고통받고, 환경이 오염되고 있는 현실은 안타까운 문제임에 분명하죠. 인간에게 편리함을 주고, 자연과 동물을 대체하는 플라스틱! 이제 우리는 플라스틱을 ‘어떻게’ 활용하고 잘 처리할 것인지 더욱 고민해 봐야 할 것 같습니다. 한화케미칼 블로거 *이 기고는 한화케미칼과 세계일보의 제휴로 작성되었습니다.
2023.12.10 23:11:40
지구 환경 생각한 종이 기술 [우리가 몰랐던 과학 이야기] (56)
지구 환경 생각한 종이 기술 [우리가 몰랐던 과학 이야기] (56)
친환경과 재활용에 대한 이슈가 날마다 화제가 되는 요즘 스타벅스에서 플라스틱 대신 종이 빨대를 사용할 것이라고 밝혔는데요. 이처럼 지구의 쓰레기를 줄이기 위한 노력으로 100% 분해가 되는 종이를 활용한 다양한 아이템이 주목받고 있습니다. 과연 종이는 어떤 제품까지 대체할 수 있는 것일까요? 빨대뿐만 아니라 가구와 옷, 신발까지. 실제 종이로 만들 수 없는 제품은 세상에 존재하지 않은 것 같습니다. 책이나 상자 등을 뺀 다른 물건에서 종이로 만든 제품을 접한다는 것은 아직은 익숙하지 않은데요. 지구 환경을 위해 조금씩 종이로 바꿔나가는 것은 어떨까요? 그래서 오늘은 종이로 만든 아이템을 소개하려고 합니다. ◆페이퍼 가구 종이로 만든 가구라 하면 왠지 튼튼할 것 같지 않을 것 같다는 선입견이 드는데요. 종이로 만든 가구는 100% 재활용할 수 있어 친환경적이고, 가격도 목재 제품보다 저렴해 실용성을 추구하는 1인 가구 사이에서 점점 인기가 올라가고 있습니다. 목재 가구를 버릴 때에는 비용이 드는데, 종이 가구는 별도 부담이 없습니다. 한해 가구를 버리는 데 드는 비용만 연간 200억가량이라고 하니, 쓰레기 배출 부담도 줄일 수 있습니다. 최초의 종이 가구는 1972년 캐나다 건축가이자 디자이너인 프랑크 게리가 골판지를 겹쳐 만든 ‘이지 에지’(Easy Edge)인데요, 92년에는 가구회사 비트라가 ‘위글 사이드 체어’를 선보여 관심을 모았습니다. 이후 미국의 스마트 데코 퍼니처(Smart Doco Furniture)와 호주의 카톤(Karton)에서 종이 가구를 생산하면서 좀 더 알려지기 시작했는데요, 이케아에서도 종이 가구를 선보이기도 했습니다. 국내 한 종이 가구 업체에서는 책장과 선반 등을 ‘DIY’(Do-It-Yourself·가정 용품의 제작·수리·장식을 직접 하는 것) 형태로 조립해 만드는 종이 가구와 야외용 등받이 의자 등으로 젊은 세대들에게 호소하고 있습니다. 저렴한 가격에 튼튼하고 멋진 디자인을 갖췄는데, 게다가 친환경적이라니, 이렇게 매력적인 종이 가구가 좀 더 대중화하기를 바랍니다. ◆종이섬유로 만든 한지 티셔츠 종이로 옷을 만들어 입으면 어떨까요? 실제 종이로 만든 티셔츠가 있습니다. 바로 친환경 천연 소재인 한지를 이용한 제품인데요. 뽕나무과인 닥나무에서 추출한 천연 소재에 레이온과 폴리에스테르를 섞은 티셔츠가 2016년 선보인 바 있습니다. 이 티셔츠는 여름에는 시원하고 겨울에는 보온력이 우수할 뿐만 아니라 냄새를 제거하고, 세균 발생을 차단해줍니다. 종이가 의류 소재로 본격 떠오르기 시작한 때는 99년으로, 프리미에르 비종(Premiere Vision·프랑스 파리에서 열리는 세계 최대의 섬유 전시회)에서는 이듬해 봄·여름(SS) 의류 소재로 소개되면서 세계적으로 주목받기 시작했습니다. 세계적인 명품 브랜드인 루이비통에서도 2005년 종이섬유로 만든 신사복을 선보였으며, 벨기에 브랜드 메종 마틴 마르지엘라는 2010년 봄·여름 컬렉션 무대에 종이와 일반실을 섞어 만든 드레스를 선보여 주목받기도 했습니다. 종이로 만든 옷은 가벼운 것은 물론이고 단열성과 내마모성, 흡습성(吸濕性), 소취(消臭·악취를 없앰) 및 자외선(UV) 차단 효과가 뛰어나다는 장점이 있는데요. 시간이 지나면 자연스럽게 썩어 사라지기 때문에 친환경적인 소재인 종이섬유로 만든 의류에 대한 연구가 계속되고 있습니다. ◆재활용 종이로 만든 ‘페이퍼 펄프 헬멧’ ‘페이퍼 펄프 헬멧’(Paper Pulp Hemet·사진)은 영국 런던 시민들을 위해 만들어진 재활용 제품입니다. 이 헬멧의 소재는 바로 신문지에요. 매일 버려지는 신문지를 모아서 물과 섞어 만드는데요. 표백제나 접착제는 넣지 않고 유기농 첨가제와 천연 색소를 넣는다고 합니다. 이 헬멧(사진)은 6시간 동안 비를 맞아도 괜찮을 정도로 방수 기능이 뛰어나며, 매우 튼튼하고 가벼운데요. 종이로 만들어졌기 때문에 재활용하려면 쉽게 분리배출하면 됩니다. ◆종이로 만든 터치 키보드 2012년 영국에서 스마트폰용 종이 키보드(사진)가 등장했는데요. 아이폰에 ‘진동 가상 키보드’라는 애플리케이션을 설치한 뒤 종이 위에 올린 다음 그 종이에 그려진 키보드를 누르면 글자가 입력됩니다. 이 키보드는 아이폰에 내장된 가속도계가 딱딱한 표면을 두드릴 때 발생하는 진동 주파수를 읽고 발생 위치까지의 거리를 측정해 특정 문자로 변환시키는 원리를 이용했습니다. 국내에서도 한국연구재단이 지난해 종이로 만든 3차원 터치 키보드(사진)를 개발했는데요. 종이의 거친 표면을 활용해 정전식 압력 센서를 구현하고, 손가락 끝에 흐르는 정전기로 반응을 이끌어내는 방식을 채택했습니다. 종이 키보드의 각 키는 개별 압력 센서로 구성해 눌리는 세기를 인식하도록 했는데요, 터치 세기에 따라 대·소문자를 구분해 출력할 수 있습니다. 이 키보드는 얇고 가벼운 것은 물론, 1000번 이상 구부려도 성능에 전혀 문제가 없을 정도로 유연성이 뛰어납니다. 종이는 저럼하고 대규모로 만들 수 있어 제작 비용도 낮출 수 있는데요. 앞으로는 종이로 만든 컴퓨터도 나오지 않을까 기대됩니다. ◆종이 가공제품을 위한 화학기술의 총체 염소 종이를 다양한 제품으로 가공하기 위해서는 목재로부터 펄프를 먼저 하나하나 분리시키는 작업이 필요한데요. 용도에 따라 작업 중 표백 과정이 필수로 따르기도 합니다. 표백에는 주로 염소계 약품을 쓰고, 과산화수소 등을 같이 이용해 펄프의 원래 색을 우리가 원하는 흰색에 가깝게 바꿔줍니다. 염소는 종이를 표백하는 역할뿐만 아니라 수돗물을 정화하는 용도로도 활용되는데요. 대표적으로 ‘락스’가 바로 염소계 표백제입니다. 한화케미칼은 우리나라 염소 및 가성소다(CA) 업계 1위를 달리고 있는데요. 한화케미칼의 가성소다는 제지와 섬유, 세제, 금속, 식품, 전기 등 광범위한 산업 분야에 쓰이며, 주로 수질이나 대기 오염 방지를 위한 수처리 용도로 사용됩니다. 지속가능한 미래를 위해 화학기술을 더해주는 한화케미칼의 활약을 기대해주길 바랍니다. 한화케미칼 블로거 *이 기고는 한화케미칼과 세계일보의 제휴로 작성되었습니다.
2023.05.06 11:19:13
에너지 생산하는 태양광 방음벽 [우리가 몰랐던 과학 이야기] (55)
에너지 생산하는 태양광 방음벽 [우리가 몰랐던 과학 이야기] (55)
 이탈리아 이세라(Isera)의 브레너 고속도로(Brenner motorway). 출처=www.autobrennero.it방음벽은 도로에서 발생하는 소음을 차단하고 미세먼지를 억제시켜 쾌적한 도시생활 환경을 조성하는 역할을 하는데요. 최근 서울시에 접수된 소음 관련 민원 중 도로에서 비롯된 비중이 40%를 넘을 정도로 해마다 관련 민원은 증가하고 있는 추세입니다. 층간이나 공사장보다 더 큰 비중을 차지하고 있는 도로 소음은 수면 장애와 심리적 스트레스 등의 피해를 주는데요. 이 때문에 도로 소음을 막기 위해 설치된 방음벽도 점점 늘어나고, 그 기술도 발전하고 있습니다.최근에 등장하고 있는 방음벽은 단순히 소음을 차단하는 것뿐 아니라 태양광 시설을 설치해 에너지를 생산하는 등 그 기능이 점점 다양해지고 있습니다. 지난달 말에는 서울 올림픽대로 성산대교 부근에 태양광 방음벽과 방음 터널이 국내 최초로 설치돼 주목을 받고 있습니다. 소음도 차단해주고, 에너지까지 생산해 소비 전기까지 절감해주는 똑똑한 방음벽에 대해 알아보도록 하겠습니다.◆발전 기능을 갖춘 태양광 방음벽태양광 방음벽. 출처=메리츠테크놀로지서울 영등포구 올림픽대로 인근에 설치된 태양광 방음벽은 발전 기능을 갖추고 있습니다. 양면으로 에너지를 생산할 수 있는 양면 태양광 방음벽입니다. 2016년 서울시 신재생 에너지 특화사업 공모에 선정된 사업인데요. 태양광 및 투명 방음, 흡음 방음 패널로 구성된 혼합형 방음벽 형태입니다. 길이 143m, 높이 4m의 방음벽 상단에 240W의 양면 태양광 패널 54장이 설치됐습니다.태양광 방음벽. 출처=메리츠테크놀로지태양광 패널을 통해 연간 1만6600㎾h 전기를 생산할 수 있는데, 이를 이용하면 연간 150만원 정도의 전기 사용료를 절감할 수 있다고 합니다. 여기에 태양광 패널을 양면 수직구조로 방음벽에 설치해 소음뿐 아니라 먼지까지 감소시키는 효과를 제공합니다. 도로 소음을 13dB 이상 줄일 수 있어 주변 생활환경을 개선하고, 태양광을 통한 친환경 에너지 생산으로 전기료도 절감할 수 있어 차세대 미래 방음벽으로 주목받고 있습니다.◆소음과 미세먼지 차단 태양광 방음 터널태양광 방음 터널 이미지. 출처=한국도로공사태양광 방음벽에 이어 방음 터널도 등장했는데요. 한국도로공사는 경기 수원시 영통구 이의동 소재 영동고속도로 광교 방음 터널 1.3㎞ 규모 천장 위에 태양광 패널을 설치하고, 올 1월부터 본격 전기 생산에 들어갔는데요. 발전 용량은 2.6㎿ 규모로 일반 가정 1000여 가구가 연간 쓸 수 있다고 당합니다. 이를 환산하면 연간 약 1500t의 이산화탄소와 5t의 미세먼지를 줄일 수 있는 규모입니다.태양광 방음 터널 이미지. 출처=한국도로공사최근 동부간선도로 확장공사 구간인 서울 노원구에도 태양광 방음 터널을 설치해 2020년 완공할 계획을 서울시에서 밝혔는데요. 태양광 발전 설비의 용량은 993.6㎾ 규모로, 331가구가 이용할 수 있는 약 83만㎾h의 전력을 생산하게 됩니다.◆태양광 에너지의 핵심 기술 폴리실리콘폴리실리콘. 출처=한화케미칼친환경 태양광 에너지가 이제 방음벽과 만나 도시생활 환경을 더욱 쾌적하게 만드는 데에도 기여하고 있다는 사실이 놀랍지 않은가요?태양전지에서 빛 에너지를 전기 에너지로 전환하기 위해서는 기초 원료인 폴리실리콘(Polysilicon)이 필요합니다. 한화케미칼은 전남 여수공장에서 태양광 산업의 핵심 기초 소재인 고순도 태양전지용 폴리실리콘을 생산하고 있습니다. 폴리실리콘은 탄소 배출이나 소음이 없는 친환경 에너지원으로, 석유를 대체할 수 있는 가장 이상적인 미래자원으로 여겨지는데요. 도로 소음을 없애는 방음벽 등 다양한 곳에서 점점 더 활용 범위를 넓혀가고 있는 태양광 에너지의 활약과 함께 그 원료를 생산함으로써 미래 삶의 가치를 높이기 위해 노력하는 한화케미칼도 지켜봐 주길 바랍니다.한화케미칼 블로거*이 기고는 한화케미칼과 세계일보의 제휴로 작성되었습니다.
2018.09.23 13:01:46
암 진단부터 터치 스크린까지! ‘스마트 잉크’ 기술 [우리가 몰랐던 과학 이야기] (54)
암 진단부터 터치 스크린까지! ‘스마트 잉크’ 기술 [우리가 몰랐던 과학 이야기] (54)
인류는 언제부터 잉크로 글씨를 쓰거나 그림을 인쇄했을까요? 인간이 잉크를 사용해 문자를 기록한 것은 BC 4000년대 말 무렵부터라고 하는데요. 당시 이집트에서는 수지나 아교에 숯이나 매연을 섞어 만든 잉크를 활용했다고 합니다. 현재 우리가 이용하고 있는 잉크는 필기용과 기호용, 인쇄용으로 분류할 수 있는데요. 또 수용성과 유성으로 나눌 수 있습니다. 최근 잉크는 단순히 글씨나 색을 인쇄하거나 코팅하는 것을 넘어 건강을 체크해주고 전자기기를 통해 제품을 인식하고 터치스크린까지 구현해준다고 하는데요. 오늘은 점점 똑똑해지고 있는 잉크에 대해 소개하도록 하겠습니다. ◆당뇨와 암을 체크해주는 ‘스마트 타투 잉크’ 지난해 미국의 MIT(매사추세츠공과대)는 건강상태에 따라 타투(문신) 색이 변하는 ‘더말애비스’(DermalAbyss) 잉크 기술을 선보였는데요. 이 타투는 바이오 센서 기능을 지닌 특수 ‘스마트 잉크’를 사용해 혈당과 나트륨, 산성도(PH) 수치 등을 색으로 보여줍니다. MIT와 미 하버드대에서 개발한 이 바이오 센서는 동물 실험까지 현재 마친 상태라고 하는데요. 만약 당뇨가 있다면 채혈 없이 이 타투를 통해 바로 알 수 있습니다. 마틴 퍼세니거 스위스 취리히공대(ETH) 생물공학과 교수 연구팀도 지난 4월 암을 진단하는 ‘스마트 타투’를 개발해 발표한 바 있는데요. 평소 몸이 건강할 때는 보이지 않다가 건강이 악화할수록 타투 부위가 점점 진한 색으로 변하게 됩니다. 이 스마트 타투 잉크에는 칼슘을 감지하는 수용체가 들어 있어 몸속 칼슘 농도를 확인할 수 있는데요. 암세포가 뼈에 스며들 때 뼈에서 칼슘이 나오게 되는데, 이처럼 암세포가 심장의 칼슘 처리를 방해하면서 생기는 원리를 스마트 잉크에 적용해 암을 진단할 수 있도록 한 것입니다. 별도 건강검진을 받지 않아도 몸 상태를 확인할 수 있는 이 스마트 타투 기술은 한국과학기술기획평가원(KISTEP)에서 ‘스마트 소사이어티를 구현할 미래 유망기술 10개’ 중 하나로 선정되기도 했습니다. ◆화상 및 노화 치료해주는 ‘박테리아 잉크’ 최근 살아 있는 박테리아를 이용한 3차원(3D) 프린팅 잉크가 개발돼 화제가 됐는데요. ETH 복합물질실험실의 안드레 스튜다르(Andre Studart) 교수 연구팀은 살아 있는 박테리아를 잉크로 활용하는 3D 인쇄 장치를 개발했다고 밝혔습니다. 잉크에 쓰인 박테리아는 화학산업에서 대규모로 생성되는 독성 페놀 물질을 파괴할 수 있는 ‘슈도모나스 퓨티다’(Pseudomonas putida)와 높은 순도의 나노 사이즈의 셀룰로오스(섬유질)를 분비하는 ‘아세토박터 자일리늄’(Acetobacter xylinum)인데요. 이들 박테리아는 통증을 완화하고 안정적으로 수분을 유지해줘 화상 치료에 사용될 수 있습니다. 잉크에 들어간 박테리아는 인체에 해를 끼치지 않아 의학 및 생명공학 분야에서 다양하게 활용될 것으로 기대를 모으고 있습니다. 예를 들어 화상을 치료하거나 노화 치료에도 쓰일 수 있는데요. 마시는 물에 있는 독성을 감지할 수도 있습니다. 왠지 박테리아 하면 해로울 것만 같은데, 이렇게 우리의 건강과 안전을 지켜주는 용도로 변신하고 있습니다. ◆전기가 통하는 전도성 잉크(Conductive Inks) 전도성 잉크는 입자의 전자기적 성질을 이용해 수백만개나 되는 둥근 모양의 초소형 캡슐로 이뤄진 미래형 제품인데요. 간단히 설명하자면 ‘전기가 통하는 잉크’입니다. 캡슐 속에는 염료와 함께 전극으로 불리는 두겹의 전도체 사이에 작은 칩이 들어가 있는데요, 이들 캡슐은 ‘마이너스 전기’를 받으면 흰색으로, ‘플러스 전기’를 받으면 검은색으로 각각 변해 글씨가 새겨집니다. 플라스틱과 금속, 종이 등 거의 모든 물체에 인쇄할 수 있습니다. 전도성 잉크는 전자책, 시계, 휴대폰뿐만 아니라 무선인식(RFID)용 태그와 인쇄회로기판, 터치 디스플레이, 전자파 차폐(EMI) 장치, 태양전지 등 전자산업에서 다양하게 활용되고 있는데요. 전자 잉크로 인쇄해 건조만 시키면 전극을 형성할 수 있어 제조시간을 단축하고 원가를 낮출 수 있습니다. 덕분에 차세대 미래 잉크로 점쳐지고 있습니다. 최근 한국전기연구원(KERI) 나노융합기술연구센터는 전도성 잉크의 가격을 기존보다 1/10로 낮춘 새로운 복합 제품을 개발했다고 전했는데요. 그래핀과 구리를 합성하는 방법으로 제조단가는 낮추고 전기 전도성은 높인 ‘구리-그래핀 복합 잉크’로, 구리 표면에 여러 층의 그래핀을 합성할 수 있는 액상합성법을 적용한 기술로 탄생했습니다. 대량생산 공정기술도 확보해 제조단가를 확 낮춰 앞으로 더 많은 곳에서 쓰일 것으로 기대됩니다. ◆친환경 잉크 기술 ASR(알칼리수용성수지) 친환경은 모든 산업에 중요한 이슈인데요. 잉크도 예외는 될 수 없습니다. 친환경 잉크는 지구환경 문제가 대두하면서 지속적으로 개발·발전되어 왔는데요. ASR(Alkali water Soluble Resin, 알칼리수용성수지)는 인쇄 잉크와 종이 코팅용 수용성 수지 및 에멀전(유화액)으로 이용되는데요. 기존의 유성제품을 수성화한 친환경적인 수지로, 목재와 금속 코팅에도 활용되고 있습니다. ASR는 세계적인 환경보호 요구에 따라 그 수요가 점점 커지고 있는데요. 한화케미칼은 자체 기술·개발을 통해 수성 잉크를 제조할 때 사용되는 친환경 ASR(알칼리수용성수지)를 태국 공장에서 생산하고 있습니다. 한화케미칼의 ASR는 수성 잉크와 코팅액 제조 시 안료 분산, 안정성 및 인쇄성이 양호하며 내화학성과 내구성도 우수하고, 뛰어난 외관과 물성을 자랑하고 있습니다. ‘스마트’한 제품부터 친환경까지 인간과 자연을 생각한 잉크의 무한한 발전과 함께 한화케미칼에도 많은 관심을 부탁합니다. 한화케미칼 블로거 *이 기고는 한화케미칼과 세계일보의 제휴로 작성되었습니다.
2023.12.10 23:16:05
유해물질 차단하는 친환경 벽지와 ‘에코데치’ [우리가 몰랐던 과학 이야기] (53)
유해물질 차단하는 친환경 벽지와 ‘에코데치’ [우리가 몰랐던 과학 이야기] (53)
최근 환경 호르몬을 함유한 매트리스 때문에 침구뿐만 아니라 벽지와 바닥재도 친환경 소재인지, 인체에는 무해한지 꼼꼼하게 따져보고 고르게 되는데요. 이러한 추세를 반영한 듯 환경 호르몬 등 유해물질이 전혀 없는 친환경 제품부터 실내 유해물질을 제거해주거나 화재가 났을 때 이를 알려주는 ‘스마트한 제품까지 우리의 건강과 안전을 지켜주기 위해 벽지도 진화하고 있습니다. 벽지 하나만 바꿔줘도 실내 공기 질은 물론이고 화재 예방까지 된다니 신기한 따름입니다. 이처럼 똑똑한 벽지 속에 숨은 화학기술을 살펴보도록 하겠습니다. ◆유해물질 없애주는 벽지기술의 핵심 광촉매 집안 공기 중에는 건축자재나 벽지에서 나오는 유해성분들이 떠다니는데요. 지금 소개하는 벽지는 공기 중 유해물질을 줄여 줍니다. 이 벽지 표면에 광촉매인 이산화티탄(TIO₂) 소재를 코팅했는데요. 이산화티탄은 햇빛이나 형광등의 불빛을 받으면 산소 음이온(O²-)을 발생시키는 반도체 물질입니다. 이 음이온은 실내 공기 중에 있는 휘발성 유기화합물(VOC)이나 포름알데히드(HCHO) 등의 유해물질들과 닿으면 수분(H₂O)으로 바뀌면서 이들 물질을 분해해줍니다. 한국건자재시험연구원 실험 결과 유해물질 제거 벽지는 40여분 만에 실내 공기 중 유해물질의 농도를 25% 정도 낮추는 것으로 조사됐습니다. ◆화재경보 울려주는 나노 그래핀 중국 과학원 산하 상하이규산염연구소에서는 최근 화재가 발생하면 자동으로 경보를 울려주는 ‘스마트’ 벽지를 개발했는데요. 이 실내 벽지는 기다란 인회석 나노전극소재(HNs·Hydroxyapatite Nanowires)와 산화그래핀(GO·Graphene Oxide) 기반의 내화성 무기 종이 형태로 제작된 화재 경보용 제품입니다. 실온에서는 GO 열 응력 센서가 전기적으로 절연 상태에 있지만, 고온에서는 전도성을 가지게 됩니다. 화재 시 고온으로 올라가면 GO 그룹에 포함된 산소 함유 원자단을 빠르게 제거하여 구조화학적으로 전기 절연 상태에서 전도성 상태로 전환하는 과정이 이어집니다. 이렇게 하면 GO 열적 센서에 연결된 알람 램프와 버저가 비상 조치를 취하도록 즉시 경보를 보내게 되는 원리입니다. 스마트 화재 경보용 벽지는 여러 모양과 색상으로 가공될 수 있어 앞으로 가정과 산업에서 다양하게 활용될 것으로 보입니다. ◆환경 호르몬 없는 친환경 벽지기술 ‘에코데치’(ECO-DEHCH) 벽지의 원료가 되는 PVC(폴리염화비닐)를 가공할 때 사용되는 환경 호르몬 물질인 프탈레이트 가소제 성분이 전혀 없는 친환경 제품이 나왔는데요. 바로 ‘프탈레이트 프리(Free)’ 가소제인 ‘에코데치’(ECO-DEHCH)를 적용한 기술 덕분입니다. 프탈레이트계의 일반 가소제는 일반적으로 새집 증후군으로 알고 있는 냄새를 풍기는데요. 한화케미칼은 국내 최초로 8년간의 연구 끝에 기존 친환경 가소제로 알려진 DOP(디옥틸테레프탈레이트) 가소제에 수소 첨가 기술을 적용해 프탈레이트 계열 성분을 완전히 제거한 프리미엄 친환경 가소제를 개발하는 데 성공했습니다. 에코데치는 식품 포장용 랩과 음료수 병뚜껑 소재, 어린이용 장난감 등에서 미국 식품의약국(FDA)과 위생안전기구(NSF), 유럽연합(EU) 화학물질 규제 기준(REACH) 테스트를 통과해 앞으로 벽지뿐만 아니라 우리 생활 속 다양한 제품에 적용될 예정인데요. 기존의 석유화학 제품이나 기술에 안주하지 않고 지속가능한 미래를 위해 끊임없이 연구·개발(R&D)에 매진하고 있는 한화케미칼에 많은 응원을 부탁합니다. 한화케미칼 블로거 *이 기고는 한화케미칼과 세계일보의 제휴로 작성되었습니다.
2023.11.12 22:48:22