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불에 타지 않는 플라스틱이 있다? [우리가 몰랐던 과학 이야기] (158)

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플라스틱은 단단하면서도 가볍고 가공성이 뛰어나 생활용품 및 전자기기, 자동차, 건축자재 등 다양한 분야에 사용되고 있는데요. 석유를 원료로 만들어지는 탓에 불에 잘 탄다는 단점을 지니고 있습니다.

특히 열이 발생하는 전자기기 및 자동차, 그리고 화재에 민감한 건축자재 등은 불에 강한 소재로 제작돼야 하기 때문에 플라스틱의 난연성은 이제 필수가 되고 있습니다. 오늘은 불에 잘 타지 않는 난연 플라스틱에 대해 알아보도록 하겠습니다.

◆화재 예방을 위한 플라스틱의 난연화

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화재가 발생하면 합성수지는 불붙는 것은 물론이고 유독 가스를 많이 일으켜 더욱 큰 문제를 야기할 수 있는데요. 이를 방지하기 위해서는 합성수지에 난연성을 부여해 불이 번지는 것을 막고 조기 진압으로 인명과 재산 피해를 최소화해야 합니다.

최근 건축물과 자동차 내·외장재, 가구, 가전제품 등에는 불에 잘 타지 않는 난연 복합수지가 적용돼 안전성이 강화되고 있습니다.

◆플라스틱의 난연화 방법

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출처=위즈덤 앤션트(Wisdom Ancient)

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플라스틱을 난연화하기 위해서는 합성수지를 제조할 때 반응형과 첨가형으로 크게 구분할 수 있습니다. 전자는 난연성 물질을 화학반응에 의해 부가하는 방식입니다. 이를 통해 난연성을 부여하는 것이지요. 후자는 난연제를 첨가하는 방식입니다.

또 첨가형 난연제는 재료에 따라 할로겐계와 인계, 질소계, 복합계, 무기계로 구분할 수 있습니다. 현재 주로 쓰이고 있는 난연성 합성수지는 첨가형인 할로겐계 난연제입니다.

◆유해물질 없는 친환경 난연제

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할로겐 프리 난연제 이미지. 출처=Jahresbericht annual report 2017

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주로 활용되는 할로겐계 난연제는 연소 시 유해물질인 다이옥신을 생성하는 것으로 알려져 인체와 환경에 해롭다는 문제를 지니고 있는데요.

이러한 문제점을 해결하기 위해 환경친화적인 비할로겐계 난연제에 대한 연구·개발(R&D)이 지속적으로 이뤄지고 있습니다.

◆물로 만든 친환경 난연성 탄소 플라스틱

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친환경 난연 탄소섬유강화플라스틱(CFRP). 출처=한국과학기술원

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지난 6월 한국과학기술원(KAIST·카이스트)은 식물에서 유래한 탄닌산을 이용해 불에 타지 않는 친환경 탄소섬유강화플라스틱(CFRP)을 개발했는데요.

CFRP는 강철보다 4배 가볍지만 강도는 10배 높아 자동차와 선박, 스포츠 용품 등의 소재로 각광받는 소재입니다. 기존 CFRP는 독성이 있는 할로겐계 난연제를 사용했지만, 카이스트 연구진은 식물성 재료인 탄닌산을 이용해 기계적 강도는 높이면서도 불에 타지 않게 하였습니다.

◆열과 압력에 강한 친환경 CPVC

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친환경 CPVC. 출처=한화솔루션

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기존 PVC(폴리염화비닐) 파이프는 열에 약하고 강도가 낮다는 단점을 지니고 있는데요. CPVC는 이러한 PVC의 단점을 보완하기 위해 탄생한 소재로, 뜨거운 온도와 높은 압력에 견딜 수 있도록 만들어졌습니다. 특히 인체와 환경에 무해한 친환경 소재로, 열과 압력, 부식에 견디는 성질이 우수해 소방용 스프링클러 및 온수용, 산업용 특수 배관 소재로 쓰이고 있습니다.

한화솔루션은 2015년 국내 최초로 CPVC 개발에 성공해 미국위생안전기구(NSF)와 한국소방산업기술원(KFI)에서 제품의 품질 인증을 받았는데요. 한화솔루션은 앞으로도 편리하면서도 환경을 생각한 석유화학 제품을 개발하는 데 더욱 노력하겠습니다.

한화솔루션·케미칼 블로거

*이 기고는 한화솔루션·케미칼과 세계일보의 제휴로 작성되었습니다.

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