1. 개요2. 어원3. 물성4. 역사
4.1. 한국에서
5. 종류 및 용도5.1. 열가소성 수지
6. 논쟁7. 식물제 플라스틱8. 강화 플라스틱9. 이름과 어원10. 기타11. 관련 문서5.1.1. 폴리스티렌(PS)5.1.2. ABS5.1.3. 폴리아세탈(POM)5.1.4. 폴리에틸렌(PE)5.1.5. 폴리염화 비닐(PVC)5.1.6. 폴리카보네이트(PC)5.1.7. 나일론5.1.8. 폴리카프로락톤(PCL)5.1.9. 폴리비닐알코올(PVA)5.1.10. 중합젖산(PLA)5.1.11. 아크릴(Acrylic resin)5.1.12. 폴리프로필렌(PP)5.1.13. 폴리에스테르5.1.14. 셀룰로이드5.1.15. 테플론
5.2. 열경화성 수지5.3. 복합소재1. 개요
| 플라스틱을 활용해 제작한 제품들 |
2. 어원
어원은 원하는 모양으로 가공할 수 있다는 의미의 그리스어 πλαστικός이다.대부분의 플라스틱 이름 앞에 붙는 "poly-"는 중합체(polymer)라는 뜻이다. 자세한 것은 고분자 및 고분자공학 문서 참조.
3. 물성
내산성이 가장 뛰어난 물질이다. 강철도 손쉽게 녹여버리기로 유명한 3대 강산에 속하는 염산, 황산, 질산에는 절대 녹지 않고 금마저도 녹이는 왕수와 유리까지 녹이는 불산에도 끄떡없다. 심지어는 마법산이나 카보레인산, 플루오린안티몬산 같은 초강산도 견디는 물질은 오직 플라스틱만이 유일하다.강산뿐만 아니라 강염기에도 매우 강하다. 수산화나트륨은 유리를 아주 약간이나마 녹이는 반면 플라스틱은 수산화나트륨에도 견딜 수 있다.
이렇게 강산이나 강염기에는 매우 강하지만 허무하게도 유기용매에는 너무나도 취약한 물질이다. 플라스틱은 아세톤이나 시너 등의 유기용매에 취약해서 매우 잘 녹아버린다.
상당한 내산성과는 비교해서는 내열성이 좋지 못한 물질이기도 하다. 일상에서 널리 쓰이는 보는 PP와 PE는 100℃를 넘어서는 서서히 변형이 오기 시작한다. 특히 섬유로 많이 쓰이는 나일론이 250℃ 정도. 이는 목재가 열 분해가 되는 240℃ 와 비슷한 정도이며, 불에 매우 강한 소재인 강철은 1,500℃까지도 견딘다. 다만 이는 테플론(PTFE), PEEK, PEI 와 같은 300도 이상의 녹는점을 가지고, 현대에는 일상에서도 가끔씩 보이는 특수플라스틱으로 오면 얘기가 달라진다. 특히 PEEK나 PEI 같은 경우 V-0등급의 난연성능을 지닐 수 있기 때문에, 불이 쉽게 붙지 않으며, 붙더라도 쉽게 꺼지게 된다. #
내구성은 확실히 목재와 유리보단 뛰어나다. 도끼나 망치 등의 공구류의 나무 자루는 내구성이 약해 부러지기 쉬울뿐더러 썩기도 쉬워서 요즘에 만들어지는 도끼나 망치는 자루가 플라스틱 재질인 경우가 많다. 플라스틱 자루는 목재와 달리 잘 썩지 않고 내구성도 목재보단 좋아서 잘 부러지지도 않는다. 또한 백열등과 형광등은 유리라서 깨지기 쉽지만 LED는 플라스틱이라서 잘 깨지지 않는다. 하지만 플라스틱은 금속류보다는 내구성이 훨씬 떨어지는데 그 무르다는 알루미늄만 해도 플라스틱보다는 내구성이 좋고 강철의 내구성은 넘사벽이다.
간혹 안전이라는 이유로 철이나 알루미늄, 특히 유리를 대체하기도 한다. 당장 야구장만 가도 유리병이나 캔 음료는 반입을 금지하고 페트병만을 허용한다는 걸 알 수 있고[1] 소년원에서는 식기도구가 일반학교와는 달리 스테인리스강이 아닌 플라스틱이다.[2] 비행기 역시 플라스틱 식기도구가 제공되고 유치원이나 어린이집은 창문이 유리 대신 플라스틱 재질인 경우도 있다. 코스프레 분야에서도 찾아볼 수 있는데, 서울 코믹월드에서 제 아무리 날이 없고 뭉뚝한 가검이라 할지라도 스테인리스강이나 알루미늄 재질의 가검은 흉기로 쓸 수 있기에 이같은 가검은 반입을 제한하고 그 대신 플라스틱 재질의 가검만 반입을 허용한다. 자동차 역시 금속재질의 캥거루 범퍼[3]는 보행자를 중상 또는 사망을 일으켜서 승인, 검사절차가 필요하나 플라스틱 재질의 전투범퍼는 2019년부터 승인, 검사절차를 받지 않아도 된다.
특히 기존의 나무와 철로 시공했던 창문을 2000년대부터 창틀과 창문 새시의 경우 단열과 소음 등의 문제로 플라스틱 등의 합성수지 소재로 시공한다.
아이러니하게도 환경을 보호하면서도 환경을 파괴하는 물질이기도 한다. 플라스틱이 없었던 예전에는 코끼리 상아를 노려서 코끼리를 학살하는 밀렵꾼들이 들끓었다. 그래서 코끼리가 순식간에 멸종위기가 되었는데 플라스틱이 개발되어서 코끼리 상아를 대체하면서 밀렵할 필요가 없어져서 코끼리가 다행히도 멸종 위기로부터 탈출했다. 또한 플라스틱이 목재를 대체하면서 벌목이 감소해 산림 파괴 역시 감소했다. 하지만 현대에 들어서는 플라스틱의 잘 썩지 않는다는 성질과 불에 태우면 유해 물질이 나온다는 성질 때문에 오히려 환경파괴를 유발하는데, 특히 고래나 바다거북 등의 해양 생물이 플라스틱 쓰레기를 먹고 죽는 게 이제는 일상이 되었을 정도이다.
4. 역사
플라스틱이 처음 발명된 것은 1860년대에 당구공에 주로 사용되는 녹나무에서 고형분을 얻어 만들어진 셀룰로이드(celluloid)였다. 이는 큰 소음 문제를 해결하고 코끼리 상아를 대체하는 소재로 동물 보호의 역할을 하게 되었다. 1880년대에는 영화 산업에서 보존이 어렵고 훼손이 쉽게 되는 종이 필름을 대체하는 셀룰로이드 필름 롤이 개발되었다. 1900년대에는 최초의 합성수지인 베이클라이트(Bakelite)가 개발되어 폴리에틸렌 비닐을 대량 생산하여 운송과 포장의 비용을 줄이고, 코팅 처리를 통해서 음식물을 오래 보존할 수 있게 되었다. 포름알데하이드와 페놀을 합성하여 만든 베이클라이트는 어떤 환경에서도 버틸 수 있는 신소재로 각광받게 되었다. 이후 1940년대 얼 타파(Earl Tupper)는 플라스틱이 가지고 있던 미끄러운 촉감과 냄새로 인한 문제를 해결하면서 실생활에 적용할 수 있도록 개선하였다. 내구성을 갖춰 실생활에서도 사용할 수 있는 가정용 플라스틱 용기가 개발되었다. 1940년대 후반에는 미국 콜림비아사에서 PVC 소재의 LP판을 만들면서 레코딩한 기록을 대량생산하면서 광범위하게 사용될 수 있는 플라스틱의 용도를 인정받게 되었다. 1950년대에는 카세트테이프, CD 등 소형의 기계가 보급되면서 음반 산업에서 더욱 힘을 실었다. 플라스틱은 변화하는 세계의 산업에 발맞춰 다양한 환경에서 적용할 수 있는 소재이다. 1960년대에는 우주복과 우주선의 부품에 사용되어 우주산업까지 활용 범위를 넓혔다. 또한 의료 분야에서 사용하는 일회용 수술 도구나 일회용 마스크부터 인공적으로 인체의 기관을 제작하면서 보편적인 소재로 인정받게 되었다.4.1. 한국에서
우리나라의 플라스틱 공업은 국내의 석유화학 공업과 고분자 공업과 함께 발달되었다. 발달 시기는 크게 다섯 개로 나눌 수 있는데, 1930년대부터 1950년대까지의 태동기, 1960년대의 육성기, 1970년대의 도약기, 1980년대의 구조조정기, 1990년대의 성장기를 거쳐 현재의 플라스틱 생산 체계를 마련하게 되었다. 1930년대 일제강점기 시기에 페놀수지의 성형은 플라스틱 합성의 시초가 되었으며, 이후 1950년대부터 페놀수지와 요소수지가 생산되기 시작했다.1960년대부터는 박정희 정부의 추진으로 진행된 경제개발 5개년 계획과 이에 따른 중화학공업 육성정책은 합성 수지 생산력의 빠른 성장을 이끌었다. 이전까지는 가발, 의류 등의 경공업품이 주요 수출품으로 자리를 잡았는데, 당시 한국의 적자구조인 경제에서 공업 제품을 모두 수입으로 공급하는 것에는 한계가 있었다. 그리하여 중화학공업의 발전 수준을 높여서 다른 나라에 대한 의존도를 낮추고 독립적인 공급 체계를 마련하고자 했다. 여기에 중화학공업으로 격화되는 세계의 무역 경쟁에서 지속적으로 성장하기 위해서는 경공업 제품으로는 역부족이었다. 안정적인 수출 산업을 구축하기 위해서 새로운 수출품이 필요했으며, 정부는 이러한 문제점의 해결책으로 중화학공업의 개발을 내놓게 되었다. 1960년대의 제1차와 2차 계획에서는 자국의 공급량을 확충하는 것이 주요 목표였다. 1950년대 말부터 국내에서 나일론을 가지고 직조한 작물과 양말이 인기를 얻었었다. 당시 사업의 아이템을 찾고 있었던 이원천 형제는 이로부터 감명을 받아 현재 코오롱그룹의 시초인 한국나일론㈜를 설립하여 나일론을 직접 가공하는 공장을 건설했다. 이를 계기로 다른 나일론 생산사들이 들어섰고, 아크릴과 폴리에스터로 소재를 넓혀 다양한 섬유 기업들이 나타났다.
자립경제의 기반과 대규모 생산체제가 확충된 후, 국내 자체의 수요 충족으로 위한 생산에서 벗어나 수출주도공업화를 추진하기 시작했다. 1970년대부터 추진되었던 제3차 개발 계획에서는 안정적인 공급을 바탕으로 경제 성장을 이룩하고자 하는 목표를 가지고 중화학공업 건설과 대규모 수출을 진행하였다. 산업기지개발촉진법에 의해서 여러 지역에 공업단지가 들어서게 되었는데, 그 중 가장 큰 영향을 준 것이 바로 울산에 건설된 석유화학단지였다. 울산석유화학공업단지가 완공되면서 일곱 개의 계열공장이 준공되면서 국내에서 원료수지의 공급이 활발하게 일어났다. 당시 생산되었던 기초원료에는 에틸렌, 프로필렌, 염화비닐 등이 있으며, 저밀도의 폴리에틸렌이나 폴리프로필렌을 서서히 생산하며 합성수지 생산의 기초를 마련했다. 이후 제4차 개발을 진행한 1970년대 후반, 여천에 대규모의 석유화학공업단지의 건설로 기초원료를 넘어 합성수지공업의 성장을 이끌었다. 럭키화학, 한남화학, 대한유화, 호남석유화학, 대한유화 등 여러 회사들이 울산과 여천에 공장을 증설하면서 합성 수지의 생산 규모는 더욱 확대되었다. 이에 따라서 생산되는 플라스틱의 종류 또한 고밀도폴리에틸렌, 폴리스티렌, 폴리프로필렌, PVC 등으로 다양하게 나타났다.
1980년대 초에는 유가파동과 경기불황으로 인해서 어려움을 겪기도 했지만, 중반 이후에는 경기가 개선되며 관련 산업의 꾸준한 수요를 국내의 생산력이 만족하면서 지속적으로 성장할 수 있었다. 안정화된 석유화학산업을 바탕으로1990년대에는 삼성종합화학, 현대석유화학, 현대정유와 같은 민간 기업이 대산산업단지를 형성하였고, 기존 갖추어져 있던 설비를 확충하고 보완하면서 공급능력이 훨씬 뛰어나게 되었다. 급격한 생산량의 증가와 함께 설비시설의 확충을 통해서 독점시장이었던 업계가 경쟁적인 생산구조로 전환되며 플라스틱은 수출주력품목으로 자리잡게 되었다.
우리나라의 산업화와 경제발전의 큰 주축이었으며, 다양한 제품의 생산 소재로 자리잡았으나 시간이 점차 지날수록 폐플라스틱으로 인한 환경 오염이 대두되었다. 1970년대부터 생활용품에서의 플라스틱 소비가 증가하면서 폐플라스틱이 급증하게 되었다. 그러나 단일 수거로는 쓰레기를 제대로 재활용할 수 없어 결국 매립을 했어야 했다. 혹은 소각을 하는 과정에서 대기오염을 유발하여 ‘플라스틱 공해’라는 2차 환경오염을 유발한다는 주장도 나왔다. 1980년대에는 폐플라스틱이 수거되는 비율이 절반 가량을 조금 넘는 정도였고, 소각 시설이 부족해서 그대로 버려지는 사태가 발생했다. 1990년대에는 분리배출이나 쓰레기 처리에 대한 제대로 된 의식이 부족했다. 무엇보다 일회용품의 사용량이 늘어나면서 분해가 가능한 대체 소재에 대한 필요성을 느끼게 되었다. 생분해성 플라스틱 등 관련된 기술이 개발되고, 정부 차원에서도 일회용품을 사용을 규제하고 재활용의 인프라를 구축하고 있다. 뿐만 아니라, 업사이클링 제품을 통해서 새로운 대중 문화를 형성하는 등 플라스틱으로 인한 환경문제를 새롭게 접근하는 움직임도 나타나게 되었다. 그럼에도 불구하고, 오늘날 자연으로 흘러들어간 플라스틱이 녹거나 압축되어 (주로 바다에서) 마치 암석처럼 발견되고 있다. 이것이 긴 세월이 지나면 인류세의 증거가 될 것이라는 이야기가 있을 정도로 계속해서 폐플라스틱은 쌓이고 있다.# 여기에 코로나-19 이후 플라스틱 사용이 급증하였고, 여전히 폐플라스틱의 처리에 대한 많은 노력이 필요한 상황이다.
5. 종류 및 용도
싸고, 튼튼하고, 가공도 쉬우므로 대부분의 일상용품에 빠지지 않고 쓰인다. 의외로 총기 같은 물건에도 많이 들어가는 편이다. 과거에는 금속과 나무로 만들었지만 가격과 생산성에서 유리하고, 가벼우며, 기술의 발달로 비교적 튼튼해졌기 때문에 근래에는 플라스틱을 많이 사용한다. 대표적으로 글록과 H&K G36, 슈타이어 AUG, AR-15 등이 있다.플라스틱 폭약은 가소성이 있어서 그런 이름을 가지게 된 것뿐, 실제로 폭발하는 플라스틱은 최초의 플라스틱인 셀룰로이드를 제외하면 없다. 플래스틱의 어원이 그리스어에서 주조를 뜻하는데 기원하는데 이는 성형수술에도 해당되어 플래스틱 써저리이지만 딱히 유기화학, 유화, 석유화학과는 상관이 없다.
5.1. 열가소성 수지
열을 가하면 녹아내려 다시 가소성을 띠는 수지로, 재활용하기가 비교적 쉽다.5.1.1. 폴리스티렌(PS)
5.1.2. ABS
5.1.3. 폴리아세탈(POM)
5.1.4. 폴리에틸렌(PE)
5.1.5. 폴리염화 비닐(PVC)
5.1.6. 폴리카보네이트(PC)
5.1.7. 나일론
5.1.8. 폴리카프로락톤(PCL)
5.1.9. 폴리비닐알코올(PVA)
5.1.10. 중합젖산(PLA)
5.1.11. 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 절단면이 심하게 날카롭지 않으며 경도도 낮아 유리에 비해서는 안전하다.5.1.12. 폴리프로필렌(PP)
polypropylenePE 대비 투명성과 표면광택, 인장강도, 탄성계수, 내열성, 내약품성 등이 좋지만 내충격성과 부드러움 등(LDPE)은 떨어진다. PE같이 인체에 무해하므로 (변형이 일어나지 않는 경우에만 무해하다. 어떠한 조건에서도 무해한 플라스틱은 없다.) 식품용기에 널리 사용된다. 휨에는 극단적으로 강해 종래의 기계적 경첩을 대신하여 플라스틱 경첩[4]을 만들 수 있는 성질이 있어 아직까지 대체 가능한 소재가 없다. 방진마스크의 핵심 재료인 부직포, MB필터[5]의 원료이기도 하다.
기능성 의류에도 폴리프로필렌 원단이 사용되기도 하는데, 제대로 만든 제품의 경우 원단의 구겨짐이나 변형이 없고 가벼우며 튼튼한데다 땀을 배출하는 성능도 탁월하다.
참고로, 콜드 스틸에서 만든 부러지지 않는 야구방망이가 바로 폴리프로필렌으로 만들어진 것이다. 그 밖에 각종 둔기 류도 대부분 폴리프로필렌 소재로 만들어졌다.
5.1.13. 폴리에스테르
화학 구조에 따라 열경화성 플라스틱일 수 있으나, 일반적으로 열가소성인 경우가 많다. 자연적으로도 많이 존재하며, 인공적인 폴리에스테르는 PET가 유명하다. 높은 내구성과 착색의 용이함 때문에 섬유 재질로 많이 이용되며, 물과 환경에 대한 저항력이 뛰어나다. 공업적으로는 필름이나 병재료로 활용된다. 하지만 정확한 재질 명칭이라고 보기 어렵다.5.1.13.1. PET
Polyethylene terephthalate흔히 우리가 '페트병'이라고 부르는, 플라스틱 병의 대명사로 알려진 재료. glycol modification이 된 PETG는 3D프린터의 필라멘트 재료로도 많이 쓰이고, 치아 교정 후 투명유지장치, 혹은 투명교정의 주 재료로도 사용된다. PP만큼이나 식품용으로 많이 쓰이는 플라스틱이다.
5.1.13.2. PBT
Polybutylene terephthalate열가소성 수지 중에서 녹는점이 높은 편인데, 150℃에서도 꿈쩍하지 않아 고열에 노출되기 쉬운 주방용품 등에 이용되는 경우가 종종 있다. 강도와 내마모성도 매우 강하기 때문에 공구에도 쓰인다. 이에 따라 가공하기 어렵고 단가가 비싸다는 건 당연한 결과. 가격이 좀 나가는 고급형 기계식 키보드들의 키캡에 사용되기도 한다. PBT 재질을 이용한 키캡은 ABS 재질의 키캡[6]에 비해 번들거림이 적고 염색이 가능한 장점이 있다.
5.1.14. 셀룰로이드
5.1.15. 테플론
5.2. 열경화성 수지
열을 가해도 되려 단단해지거나 타버리는 종류. 재활용이 불가능하진 않으나, 열가소성 수지보다는 까다롭다.흔히 호마이카로 잘못 알려져 있기도 하다. 호마이카(Formica)는 천이나 종이에 멜라민 수지를 함침시킨 제품의 상표명이다.[7] 멜라민 수지는 여러 가지 열 경화성 수지 중 한 종류일 뿐.
레진 피규어의 레진도 열경화성 플라스틱을 의미한다.[8]
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 열가소성 플라스틱보다 저렴하고 수지의 내열성이 매우 좋다는 것이 장점. 성형 방법은 압축 성형이나 조각, 프레스 등을 쓸 수 있다.
하지만 생산성이 떨어진다. 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. 그리고 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 반응을 일으켜서 굳는 것이고, 열 가소성 수지는 녹아있던 것이 식으면서 굳는 것이라고 생각하면 된다.
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.
5.2.1. 베이클라이트
5.2.2. 에폭시
5.2.3. 멜라민 수지
5.2.4. 기타 수지
5.3. 복합소재
- 보펙스: 목재 분말과 플라스틱을 혼합한 소재로, 스테들러의 제품에서 널리 쓰인다. 성질은 합판과 플라스틱의 중간이라고 생각하면 얼추 맞는다.
- CRFP: 흔히 카본이라고 부르는 소재의 경우 원래 이름이 Carbon Fiber Reinforced Plastic, 즉 "탄소섬유 강화 플라스틱"으로 원단 형태로 엮은 탄소 섬유를 플라스틱 에폭시로 굳혀서 모양을 잡거나, 기타 플라스틱 소재에 탄소 섬유 가닥을 미세하게 엮어서 강화한 소재다. 탄소 섬유 자체는 '섬유'라는 이름답게 전혀 단단하지 않고, 가닥이 휘거나 부러지기 쉬워서 단독으론 거의 사용하지 않는다. 그러나 이를 플라스틱으로 굳히면 매우 가벼우면서도 튼튼한 소재가 나오는 것.
6. 논쟁
| 환경 문제의 종류 | ||||
| 대기오염 | 수질오염 | 토양오염 | 해양오염 | 플라스틱 오염 |
| 빛공해 | 소음공해 | 전파공해 | 방사능 오염 | 삼림파괴 |
| 플라스틱 오염 - 플라스틱으로 뒤덮인 세계 |
6.1. 썩지 않는다
| 콧구멍에 플라스틱 빨대가 낀 바다거북 |
플라스틱 삼킨 바다거북 전 세계 바다거북의 절반 이상
- 호주 연방과학산업연구기구(CSIRO)
썩지 않는 물질로도 유명하다. 플라스틱 제품 가운데 하나인 스티로폼은 썩는 데만 500년이 넘게 걸리는데, 말이 500년이지, 폐기되는 플라스틱의 양보다 새로 만들어지는 플라스틱의 양이 압도적으로 많아서 사실상은 영구적으로 썩지 않는다고 보아도 무방하다. 플라스틱을 땅에 묻어놓으면 수백 년이 지나도 원상태 그대로 썩지 않는다고. 즉 인류가 처음으로 플라스틱을 발명한 이래로 썩은 것은 단 하나도 없이 지구에 쌓여 있다.- 호주 연방과학산업연구기구(CSIRO)
다큐멘터리 'A Plastic Ocean'을 보면 폐플라스틱이 바다에 흘러 생태계에 미치는 악영향을 잘 볼 수 있다.
이 썩지 않는다는 문제가 극단적으로 진행된 것이 미세 플라스틱 문제이다. 버려진 플라스틱이 잘게 부서져도 썩지는 않기에 눈이 보이지 않는 작은 플라스틱 조각들이 수도 없이 발생하는 것이다. 21세기 초 기준 거의 모든 식료품과 음료, 인간을 포함한 생명체의 몸 속에서 미세 플라스틱이 검출된다.
2010년대 이후로는 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 너무 잘 썩어도 문제가 된다. 플라스틱의 용도는 상상할 수 없을 정도로 많지만, 그중 상당수는 천연소재와는 비교할 수 없는 강력한 내후성(耐朽性, 썩지 않는 성질)을 바탕으로 사용된다. 만약 하수도 파이프나 주방용 밀폐용기가 부패한다면 가치가 없는 것이 된다.[9] 또한 대부분의 음식물 포장에 사용되는 플라스틱 포장은 음식물의 부패를 막아 유통기한을 획기적으로 늘리며, 음식물 쓰레기를 줄여 결과적으로 환경파괴를 방지한다는 아이러니한 점이 있다.
그리고 재활용도 한계가 있다. 수거되는 플라스틱의 5~10%만 재활용된다고 하며 따라서 일본의 일부 지자체에서는 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. 이외에도 꿀벌부채명나방 유충이 플라스틱을 소화시킬 수 있다고 한다.
강원특별자치도 춘천시의 어느 기업에서 플라스틱과 비닐에서 기름을 뽑아내는 재활용 사업을 하는 중이다.[10]
급기야는 플라스틱이 퇴적물이나 화성암 등과 섞인 새로운 종류의 암석이 발견되고 있다. 학계에서는 인류세 지층을 대표하는 암석이 될 가능성이 높다고 한다.
6.2. 미세 플라스틱
6.3. 인식
싸구려, 양산형의 대명사로써 이 단어가 들어간 명칭은 싸구려나 기성품이라는 의미를 내포하고 있다고 볼 수 있다. 실제로 생산, 재료 단가를 낮추는 가장 좋은 방법이 바로 제품의 주요 소재를 플라스틱으로 만드는 것이다.[11]물론 플라스틱도 단가를 투입하고 얼마나 잘 만드냐에 따라서 고급스러운 느낌과 우수한 내구도를 가질 수 있지만[12] 생활전반에서 보이는 플라스틱 제품의 대부분이 이런 마구잡이로 찍어낸 싸구려 생활용품인 관계로 '플라스틱으로 만든 건 싸구려다'라는 인식이 붙어버렸다.
6.4. 특수 플라스틱
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, 열가소성이면서도 사용 온도 범위가 자그마치 -200~400℃이다. 개발 직후 당시에는 금보다도 비싼 몸값을 자랑했다.물론 현재는 기술력이 발전했기 때문에 매우 보편적으로 사용된다. 일부 가전제품, 자동차 등에도 플라스틱이 쓰이기도 한다. 스마트폰을 뜯어보면 나오는 연갈색의 투명한 필름 같은 게 폴리이미드 재질이다. 따라서 스마트폰을 들고 다니는 사람들은 모두 폴리이미드를 접한다고 볼 수 있을 정도로 매우 널린 재료다. 직접 접해보고 싶으면 KAPTON(듀퐁이 붙인 필름화 폴리이미드의 상표명) 테이프를 구매해 볼 것. 금보다는 싸졌다지만 여전히 비싼 편.
다른 예로, 폴리에테르에테르케톤(PEEK)은 있어 보이는 이름만큼 실제로 고가이다. 유명한 다이슨 청소기의 회전부품에 사용되고, 인공위성과 우주개발에 꼭 필요한 재료다. 그러나 케톤계열 수지는 원료 자체가 고가이고 가공온도도 높지만 미래엔 많이 접하게 될 수도 있다. 일부 3D 프린터의 노즐 부품에 쓰이기 때문. 어지간한 물건은 이걸로 만드느니 알루미늄 합금을 쓰는 것이 더 싸다. 그러나 금속에 비해 현격히 낮은 무게와 비전도성 같은 플라스틱만의 특징 때문에 쓰이는 것으로 다른 특수한 플라스틱들도 마찬가지로 다른 재료와의 비교를 거쳐 더 나은 것이 사용될 뿐이다.
석유를 사용해 만들기 때문에 일부 학자들은 석유가 고갈되면 교통, 운송 수단의 연료보다도 플라스틱이 더 이상 생산되지 않는 상황이 더 문제가 된다고도 주장한다. 석유의 에너지 사용량은 현대 인류 사회에서 압도적으로 많은 것은 사실이지만, 2010년대 후반부터 차츰 대체에너지를 강구하고 있기 때문에, 효율성 문제만 따지지 않으면 다른 에너지원으로 전환할 수 있다.
실제로 효율성, 배터리, 안전성만 개선되면 석유 대신 원자력과 전력을 쓰면 된다. 이미 인류는 선박 같은 곳엔 원자로를 넣을 수도 있고, 내연기관이 사용되는 곳에도, 모터와 배터리를 넣고, 원자력 발전이나 태양광 전지로 충전하면 된다. 석유가 가진 에너지로서의 역할은 현시점에서도 충분히 효율적으로 예견되는 대체안이 제시되고 있으며, 다양한 연구와 실험을 통해 사용 가능성도 점차 늘어나고 있다.
그러나 당장 당신 주변에서 플라스틱이 없다고 생각해보자. 지금 이 글을 읽고 있는 컴퓨터(또는 핸드폰)의 케이스, 기판 등 무수히 많은 플라스틱이 사용되고 있다. 플라스틱이 사용되는 범위가 워낙 넓기 때문에 현대 문명에서는 어디에 플라스틱이 안 쓰이는지를 찾는 게 더 빠를 것이다. 심지어 철의 영역이던 무기 산업도 플라스틱이 먹어치우고 있다. 상술했다시피 기술의 발전이 진행되고 제조와 가공능력이 증대된 이후로 플라스틱의 우수성과 더불어 압도적으로 가벼운 무게 덕분에 현대무기의 기본인 총기류에는 플라스틱이 뗄 수 없는 분야가 되었다.
석유와 성분이 비슷한 편인 석탄을 사용해서 만들 수도 없는 것은 아니지만 제작 효율이나 다양성, 품질 등 모든 점에서 비교되지 않으며, 환경오염도 더 심하다. 일례로, 사람 몸의 70%가 물이라면, 외출할 때 걸치는 물품의 70%는 석유화학 산업에서 비롯됐다고 한다.
석유는 언제는 고갈될 것이며, 이는 절대로 부인할 수 없지만 석유를 대체할 연료는 현재 여러 가지가 계속 연구되고 또 과학기술의 발달로 유전이 계속해서 발견되므로 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 대체되어도 플라스틱을 만들기 위하는 광물질로서의 가치는 고갈되는 그날까지 계속 갖고 있을 수 있는 것이 문제.
하지만 나프타 문서에서 설명한 것처럼, 플라스틱이 원유 고갈로 그 가치가 상승하면 결국 대체될 것인 점은 분명하다. 지금은 플라스틱의 물성을 유지하면서도 원유를 원료로 하지 않는 소재를 찾으려고 한다. 하지만 진짜로 갑자기 원유가 고갈되면 원유 기반 제품은 물성에 관계 없이 일단 대체할 수 있는 재료로 대체될 것이다. 이를 테면, 스마트폰의 케이스는 모두 천연고무나 나무로 대체될 것이고, 프레임은 알루미늄을 가공해 장착하게 될 것이다. 가격은 당연히 상승하겠지만 그렇다고 해서 플라스틱 기반 제품이 멸종하지는 않을 것이 분명하다.
옛 면실유가 같은 우려를 낳은 적이 있는데, 너무 다양한 분야에 쓰여서 면화가 불필요해도 목화재배를 멈출 수 없을 거라는 우려였다. 하지만 현실은 보란듯이 대체재가 발명되어 윤활유의 역할을 하고 있다. 이미 플라스틱 분야에서도 바이오플라스틱처럼 석유가 아닌 식물성 원료로 플라스틱을 만드는 산업이 발전중이고 원유 생산량이 줄어 플라스틱 가격이 상승하면 이에 발맞춰 시장에서 플라스틱을 대체할 물질, 혹은 새로운 플라스틱 제조법을 찾아서 기업과 연구소들이 움직일 것이다.
이 플라스틱 관련 기사에는 종이이건 플라스틱이건 아나바다가 최선이라고 했다. 또한, '지구를 위한다는 착각' 저자는 플라스틱은 진보라기도 한다.
7. 식물제 플라스틱
플라스틱을 합성수지로 부르는 것만 봐도 알겠지만, 플라스틱은 애당초 천연수지(즉 그냥 수지 resin)를 흉내내 인간이 만든 물질이다. 당연히 식물을 비롯한 천연 소재로 수지(플라스틱)를 만들 수 있으며, 인간이 만들지 않더라도 식물이 스스로 만들어내는 수지도 많다. 대표적인 것이 호박(보석)과 송진이다. 심지어 인간이 아닌 생물(꿀벌)이 식물에서 채취한 소재로 만들어낸 수지(밀랍)도 있다.만약 식물제 플라스틱을 직접 만들어보고 싶으면 감자로 플라스틱 만들기 실험을 해볼 수 있다. 감자를 씻고 껍질을 벗긴 후 작게 깍둑썰기해(대략 한 변이 2~3센티미터 정도인 입방체로 썬다) 이를 물에 넣고 젓가락이 푹 들어갈 정도로 연해질 때까지 삶는다. 우리가 원하는 재료인 전분(과 셀룰로스)은 감자가 아니라 감자 삶은 물에 들어있으니 물을 버리지 말자. 감자는 건져서 매시트 포테이토 같은 것을 만들어 먹고, 감자를 삶은 물을 수분이 거의 다 증발할 때까지 끓인다. 여기에 식초(산)를 넣고 저어주며 계속 가열하면 점성이 높은 끈적한 액체가 되는데, 이를 일회용 알루미늄 접시같은 것에 부어서 식히면 전분 플라스틱이 된다. “생물분해(biodegradable)” 플라스틱으로 만든 일회용 봉지 같은 것도 이런 식으로 만든다.
물론 감자로만 만들 수 있는 것은 아니며 공업적으로는 대개 옥수수를 사용한다(PLA 참조). 옥수수가 감자보다 훨씬 싸기 때문이다. 이 실험에서 감자를 사용하자고 한 것은 물에 삶은 옥수수는 맛이 없지만[13] 삶은 감자는 맛있기 때문이다. 실제 재료로 사용할 만한 식물제 플라스틱을 만들려면 여기에 가압 시설이 있어야 하며(압력솥) 식초같은 유기산 대신 무기산(미네랄산)을 이용해야 한다. 셀룰로스를 제거한 공업용 전분을 이용하면 플라스틱의 품질이 더 좋아진다.
문제는 이렇게 만든 식물제 플라스틱에 비해 석유로 만드는 플라스틱이 훨씬 싸고 재료로서의 물성도 뛰어나다는 것. 생물분해가 안된다는 점을 제외하면 모든 면에서 식물제 플라스틱과 비교가 안되게 우수하다.
스타벅스에서는 일부 품목의 비닐 포장을 PLA로 교체했다. 그러나 이는 친환경 열풍에 편승한 업체들의 마케팅 수단에 불과하다는 지적이 있다. 현용 생분해성 플라스틱은 대부분 58도, pH값 7 등 다양한 조건을 충족시켜야 겨우 분해가 된다. 바닷물과 땅 속에 58도의 온도를 내는 곳이 있는가 생각해보면 간단한 문제. 게다가 생분해성 플라스틱은 기존 플라스틱 재활용 체계에 편입이 안 되므로 그냥 버려진다. 비싼 비용을 지불하고도 달라지는 게 없는 셈.
8. 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. 위 열 경화성 수지 문단에 언급한 섬유강화플라스틱 (약자 FRP: Fiber Reinforced Plastics)은 수지 자체가 강한 것이 아니라, 탄소섬유, 유리섬유, 심지어 종이나 면사 등의 여러 가지 섬유에 플라스틱을 적시거나(함침) 섞어서 성형한 것으로, 강화 플라스틱과는 다르다.9. 이름과 어원
| <colbgcolor=#CCC,#222>【언어별 명칭】 | |
| 한국어 | 플라스틱 |
| 영어 | plastic[14] |
| 프랑스어 | plastique |
| 독일어 | kunststoffe |
| 스페인어 | plástico |
| 러시아어 | пластик |
| 중국어 | 塑料 |
| 일본어 | プラスチック プラスティック |
| 에스페란토 | plasto |
현재는 기술의 발전으로 다양한 고분자 화합물이 만들어져 소재에 따라 다양한 물성을 보인다. 많은 플라스틱은 엘라스틱(elastic, 탄성)하며 과연 이를 '플라스틱'으로 부를 수 있을까 의문을 제기하는 이도 있다.
석고 회반죽, 깁스, 반창고를 '플라스터(plaster)'라 한다. 또한 성형수술은 영어로 "plastic surgery"이다. '금형(성형)하다'의 어원을 따르며 꼭 보톡스나 인공코뼈 같은 플라스틱을 삽입하기 때문에 붙여진 이름은 아니다.
플라스틱 폭약은 플라스틱으로 만들었다거나 플라스틱 껍데기로 만든 폭약이라는 뜻이 아니라 어디인가에 붙일 수 있는 찰흙 같은 가소성을 띠는 폭약을 의미한다. 즉, 위에서 설명한 플라스터식 폭약으로 보는 게 더 적합할 수도 있다. 이 가소성은 마치 코딱지를 판 뒤에 조물락거리고 책상 다리에 붙여버리듯 플라스틱 폭약을 조물락거린 후 교각 다리에 붙여버리면 별다른 추가 장비 없이 간편하게 타깃에 부착/밀착시키며 함정을 팔 수 있다는 장점이 있다.
10. 기타
지금까지 생산된 플라스틱 대부분이 쓰레기로 버려졌다고 했다(지금까지 플라스틱 총생산량 83억 톤 대부분 쓰레기로 버려져). 교통사고 따위로 파손되기도 하고, 정리정돈을 잘 해도 태풍, 홍수 같은 재해로써 쓸려나가 바다로 흘러갈 위험성도 있다.유색석일람표 72번에 플라스틱이 기재되어 있는데, 플라스틱이 보석이어서 있는 게 아니고 보석을 감별하려면 플라스틱의 성질을 알아야 하기 때문에 있는 것이다. 애초에 플라스틱 같은 인조 물질은 광물이 아니다.
11. 관련 문서
[1] 유리병을 경기장 안으로 던질 경우 선수가 부상을 입을 위험이 있어서 그렇다.[2] 교도소나 구치소도 식기도구 재질이 플라스틱이다. 이렇게 식기도구에 금속을 사용하지 않는 이유는 다름아닌 흉기로 만들 수 있는 위험이 있기 때문이다. 드라마 야망의 전설에서도 이를 반영하듯 56화에서 이정태(최수종 분)가 금속 수저를 갈아서 흉기로 만들어 자살을 시도하는 장면이 나오기도 했다.[3] 보조범퍼, 전투범퍼로도 부른다.[4] 락앤락 뚜껑을 생각해보자.[5] 멜트블로운 필터. PP를 250℃ 정도로 열을 가해서 녹인 뒤, 바람으로 섬유처럼 만든다.[6] 저렴한 키보드들의 키캡에 많이 사용된다. 해피해킹 키보드 등 고가의 키보드들도 스페이스바 한정으로 ABS 재질의 키캡을 사용하기도 한다.[7] 4차, 5차 교육과정 중학교 국어 교과서에 실렸던 이어령의 수필 '삶의 광택'에 나오는 '포마이커 책상'이 이를 뜻한다.[8] 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.[9] 당연하겠지만 이걸 해결하려 금속제 관을 묻으면 녹이 슨다(...) 금속관의 녹 때문에 수도관을 플라스틱 재질로 바꾸는 사업을 진행하고 있는 것.[10] 대략적으로 전자레인지와 비슷한 원리의 장치에 잘게 자른 플라스틱과 비닐을 넣어 270도의 온도로 12시간을 구우면서 거기서 나오는 수분과 증기를 뽑아내어 액화하고 불필요한 물질을 걸러내서 기름을 만드는 것. 심지어 기름을 뽑고 남은 잔재물도 탄화돼서 숯이나 코크스 같은 고형 연료로 사용이 된다고 한다.[11] 반대로 프리미엄을 강조하는 제품은 거꾸로 원래 플라스틱으로 만들던 제품을 목재, 금속, 유리, 세라믹, 가죽등 일명 '프리미엄 소재'를 사용하여 만들고 이걸 마케팅에 써먹는다. 대표적으로 스마트폰이 있다.[12] 대표적으로는 Montblanc과 같은 고급 만년필에 사용되는 폴리메틸 메타크릴레이트(일명 Plexiglas)가 있다. 스마트폰 분야에서도 삼성이 갤럭시 노트3에 플라스틱을 가지고 가죽 느낌이 나는 배터리 커버를 만들어서 플라스틱 깎는 장인이라는 평가를 들은 바 있다.[13] 찐 옥수수가 훨씬 맛있다.[14] ˈplæstɪk