오늘도 합성섬유 입는다 [우리가 몰랐던 과학 이야기] (331·끝)

합성섬유는 석유나 석탄, 공기, 물 등을 출발 원료로 하여 섬유를 형성하는 긴 분자를 화학적으로 합성해 만든 고분자 물질입니다. 우리의 의생활에 없어서는 안 될 가장 중요한 소재죠.

폴리에스테르와 아크릴, 나일론 등은 한번쯤 들어보셨죠? 지금 이 순간에도 합성섬유의 역할은 다양한 특성을 갖춘 채 기능성 의류시장에서 쑥쑥 커가고 있습니다.

◆여성 필수품이 된 합성섬유

치마를 입은 여성들이 잊지 않고 챙기는 건?

바로 다리를 감싸주는 고탄력 스타킹(위 사진)입니다.

불과 100년 전만 해도 누에를 키워 얻어낸 비단으로 만들었던 여성 옷과 장갑 등을 대체한 합성섬유가 나일론이에요. 석유화학 분야의 대표적인 기업 듀폰의 과학자 윌리스 캐러더스는 폴리아미드에서 긴 실을 뽑아냈는데, 그게 바로 나일론이었어요.

나일론은 실크처럼 부드럽지만 이보다 훨씬 질기고 가벼워요. 게다가 착용감도 좋고 세탁도 편해 실용적인 옷감이라 할 수 있지요.

처음 나일론으로 만든 스타킹은 실크보다 2배가 넘는 값이었지만 불티나게 팔려나갔다고 하지요. 섬세하고 아름다운 무늬를 넣은 나일론 스타킹은 지금도 쇼윈도를 장식하며 여성의 눈길을 빼앗고 있답니다.

듀폰에서 개발한 또 하나의 필수품은 뭘까요?

스판덱스로 만든 속옷(바로 위 사진)입니다.

늘 입는 속옷이 피부에 닿을 때 거칠게 느껴지거나 몸을 너무 꽉 죄고 있으면 얼마나 불편할까요? 가볍고 몸에 부드럽게 밀착되면서 신축성이 좋아 활동하기 편한 섬유는 어디 없을까요?

그런 합성섬유가 바로 스판덱스입니다! 듀폰에서 만든 폴리우레탄 섬유인 스판덱스 덕분에 신축성이 좋으면서 가볍고, 코르셋처럼 몸을 옥죄지 않으면서 아름답게 몸매를 보정해주는 속옷을 만들 수 있게 되었답니다. 이 합성섬유는 고무줄처럼 탄성력이 좋으면서 강도도 뛰어나요. 그래서 여성들의 속옷이나 수영복에 널리 쓰이고, 쫀쫀한 탄성력이 필요한 밴드를 만들 때도 이용되고 있습니다. 또한 기름기나 땀에 얼룩이 잘 지지 않기 때문에 세탁하기도 무척 편리하답니다.

◆군사작전의 첨병이 된 합성섬유

군인들의 군사작전에 없으면 안 될 이것은?

활동하기 좋은 군복입니다. 석유화학의 발전에 힘입어 획기적으로 바뀐 의복. 그중 하나가 군복입니다. 거친 환경에서 군인들의 몸을 보호하면서 무게 부담을 주지 않고, 땀을 잘 흡수하면서 잘 찢어지지 않는 군복을 만들 수 있었던 건 다양한 합성섬유가 개발되었기 때문입니다.

면직물은 저렴하고 땀과 수분을 쑥쑥 잘 빨아들이지만 구김이 잘 가고 빨면 줄어드는 경향이 있어요. 양의 털로 만든 모직은 대량으로 군복을 만들기에는 값이 비싸고 다루기가 상대적으로 까다롭지요. 특히나 면이나 모직으로 두껍게 만든 군복은 여름에 너무 덥고 움직이기 불편해요.

이에 비해 합성섬유는 가볍고 얇아서 활동이 편하고 방수와 방습 효과가 뛰어나 병사들의 몸을 보호하는 데 제격이랍니다.

특히 방수 코팅이 된 합성섬유로 제작한 장갑과 군화는 혹한기 작전 수행을 할 때 걸릴 수 있는 동상으로부터 군인들을 보호해주고 있지요.

◆날아오는 총알을 막는 합성섬유

날아오는 총알을 막아내는 섬유가 있다면 믿겠어요?

‘케블라’(Kevlar)는 강철보다 몇배 높은 강도를 가진 합성섬유입니다. 듀폰의 화학자 스테파니 퀄렉은 고분자에서 실을 뽑아 딱딱하고 강도 높은 섬유를 만들어냈습니다. 이 섬유는 열에 강하고 화학 약품에도 잘 녹지 않으며 외부의 힘을 잘 견뎌서 충격 흡수제나 방탄제로 널리 활용되고 있습니다.

이 섬유는 활용도가 무척이나 높아요. 군인은 물론이고 ‘범죄와의 전쟁’을 벌이는 경찰의 몸을 보호하는 방탄 조끼를 만들 때 사용됩니다.

또 강도 높은 밧줄을 만들 수 있기 때문에 배의 돛과 로프로도 이용되며, 광섬유 케이블로도 쓰이고 있답니다.

외부의 극한 환경에서 견딜 수 있는 능력 때문에 우주 관련 용품을 만드는 데도 활용되고 있어요. 섬유지만 건축 분야에도 쓰여서 콘크리트 건축물의 보강재로도 사용되고 있습니다.

◆신나는 야외 스포츠를 가능케 한 합성섬유

에베레스트 등반하기, 한겨울 스키 타기, 깊은 산속에서 캠핑하기에 필수인 건?

바로 고어텍스입니다. 고밀도 합성수지인 고어텍스는 플라스틱의 일종이에요.

테플론이 바로 이들 의류의 주 소재랍니다. 열과 전기적인 자극에 무척이나 안정적인 테플론은 이제 특수복을 만드는 데 필수적인 물질이에요. 테플론을 아주 얇게 늘이면 미세한 많은 구멍을 가진 천인 고어텍스를 얻을 수 있는데, 이 구멍은 공기는 통과할 수 있지만 물방울은 못하지요. 그래서 방수복과 방한복(바로 위 사진)을 만드는 데 이용되고 있어요.

극한 환경에서 야외 활동은 이런 합성섬유의 발달이 없었으면 가능하지 못했을 거예요.

테플론의 박막인 고어텍스가 있어 한겨울 추위를 잊게 해주는 스키복(바로 위 사진)을 입고 스키를 타고, 산악지대 캠핑을 할 때 추위 걱정 없는 캠핑복과 캠핑 장비를 구비할 수 있게 되었답니다.

◆우주여행의 동반자가 된 합성섬유

영하 270도를 견딜 수 있는 옷은?

우주는 특수한 옷 없이는 인간이 단 1초도 견딜 수 없는 극한의 환경입니다. 우주는 영하 270도 정도인데 태양빛이 내리쬐면 순식간에 온도가 올라가는 탓에 인간이 견딜 수 없답니다.

이런 환경을 극복할 수 있는 우주복은 폴리에스테르로 만듭니다. 열을 차단하는 능력이 좋은 폴리에스테르를 여러 겹 겹쳐 우주복을 만들면 외부 온도 변화를 거뜬히 견딜 수 있고 우주의 해로운 광선까지 막아낼 수 있거든요.

우주뿐만 아니라 우주에서 귀환할 때도 합성섬유로 만든 특수복은 반드시 필요하지요. 우주에서 지구로 귀환할 때 지구 어느 곳으로 불시착할지 모르기 때문이랍니다. 눈 덮인 고산지대에 떨어질 수도 있고 호수나 강에 착륙할 수도 있어요. 그래서 우주선에서는 영하 60도가 넘는 추위에도 거뜬하게 견딜 수 있는 특수복을 준비해 둔답니다. 이렇게 극한 환경을 견디도록 제작된 우주복과 구명복에 바로 테플론이 코팅되어 있답니다.

스타킹, 속옷부터 각종 스포츠복과 우주복, 전투복까지. 우리의 의복 세계를 혁명적으로 바꾼 합성섬유, 정말 우리 삶의 동반자가 아닐 수 없죠?

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