‘산업의 쌀’ 에틸렌과 폴리에틸렌 [우리가 몰랐던 과학 이야기] (84)

출처=한화케미칼 홈페이지

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)

출처=Waterproof Tarpaulins

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.

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*이 기고는 한화케미칼과 세계일보의 제휴로 작성되었습니다.

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