플라스틱

목차

목 차

1. 플라스틱의 정의

2. 플라스틱의 분류와 특성

3. 플라스틱 제조방법

4. 플라스틱 성형 가공

5. 플라스틱의 역사

6. 플라스틱 폐기물의 처리

7. 앞으로의 전망

8. 재미있는 플라스틱 이야기


◈ 참고 자료

본문내용

술연구원(KIST) 박막기술 연구센터 고석근 박사 팀에 의해 세계 최초로 개발된 이 제품은 상용화 과정에서 수십 가지 응용이 가능한 획기적인 제품이다.
도대체 어떻게 이렇게 얇은 필름에서 소리가 나는 것일까? 이를 이해하기 위해서 먼저 주변에서 흔히 볼 수 있는 일반 스피커의 원리부터 이해할 필요가 있다.
기존 스피커는 입력된 전기 신호를 음파로 바꾸기 위해 자기회로를 이용한다. 자기장을 발생하는 자석과 플래이트 캡 사이로 철심을 집어넣고, 그 주위를 보이스 코일로 휘감아 입력된 전기 신호가 자기장 내에서 반발되는 진동으로 철심에 연결된 진동판을 진동시킨다. 따라서 공명상태를 유지하기 위한 일정한 크기의 틀(스피커 외피)이 필요할 수밖에 없다.
그러나 필름형 스피커는 따로 진동을 일으키는 부분이 필요 없고 필름 자체가 진동을 함으로써 소리를 만들어낸다. 이로써 큰 부피를 차지하지 않으며, 둘둘 말거나 접을 수 있어 휴대가 간편한 스피커가 가능해진 것이다. 그럼 필름 자체가 어떻게 진동해 소리를 내게 되는지 자세히 알아보자.
필름 스피커의 핵심 재료는 다름 아닌 PVDF(Poly Vinyli Dene Fluoride)라고 불리는 고분자 압전성 필름, 필름 진동의 원리를 이해하기 위해서는 PVDF 고분자 필름이 갖는 압전이라는 특성을 먼저 이해해야 한다.
압전이란 쉽게 말해 압력(물리적 변형)이 전기로 바뀌는 것으로 1880년 큐리 형제에 의해 발견됐다. 흔히 라이터돌이라 불리는 것이 바로 압전 재료다. 불을 켜기 위해 라이터의 작은 톱니바퀴를 돌리면 (힘) 순간적으로 높은 전압이 발생해 스파크(전기)가 일어나는 것을 생각하면 된다. 이와 반대로 재료의 양쪽에 전기를 흘려주면 물리적 변형(힘)을 일으키는 것도 압전 현상에 속하는데, 필름 스피커는 바로 이 원리를 이용해 얇은 압전 플라스틱 필름 양쪽에 전기를 흘려보냄으로써 필름을 진동시켜 소리를 만들어낸다. 여기까지 이해했다면 한 가지 의문이 생길만도 하다. 금속도 아닌 플라스틱 필름에 무슨 수로 전기가 흐르게 하나?
앞에서도 말했듯이 필름 스피커가 완전히 동작하려면 압전 플라스틱 양쪽으로 전기가 흐를 수 있도록 금속이나 산화물 전도체 등 전극물질을 부착시켜야 한다. 압전 현상이 100년도 전에 발견됐는데도 그동안 이런 제품이 출시되지 못한 이유가 바로 여기에 있다.
압전 필름과 같은 고분자 재료가 갖는 소수성이라는 특성 때문. 소수성이란 쉽게 말해 물방울이 잘 퍼지지 않는 성질로 토란잎 등에서 물방울이 맺혀 저지지 않는 것을 생각하면 된다. 원리는 알아도 소수성 때문에 필름 위에 전극물질을 붙이기가 어려웠던 것이 이번에 KIST 고석근 박사 팀이 개발한 표면처리 기술로 해결됐다. 고분자의 표면 구조를 손상시키지 않고 물리화학적인 변화과정을 통해 금속 산화물을 진공 증착시킨 것이다. 속이 보이도록 투명 산화물질을 부착시킨 것이 제품을 더욱 돋보이게 했다.
플라스틱으로 만든 돈
돈을 어떤 재료로 만들어 사용했는가를 인류문명의 발달사와 연관 지어 생각하면 재미있는 우연의 일치를 살펴볼 수 있다. 물론 물물교환 시절에는 돈이 사용되지 않았지만 석기시대에는 예쁜 돌이나 조개를 돈으로 썼다. 청동기 시절에는 동전을, 철기 시절에는 철전을 사용했다. 종이의 제조 및 인쇄술의 발달을 종이돈을 만들어냈다. 이제 우리는 플라스틱 돈을 사용하기에 이르렀다.
오늘날 누구나 사용하고 있는 크레디트 카드는 모두 플라스틱으로 만들어져 있지 않은가. 이는 전혀 놀랄 일이 아니다. 지금 우리는 플라스틱시대에 살고 있기 때문이다. 1980년대 중반을 고비로 인류는 철제 재료보다 플라스틱 재료를 더 많이 사용하기에 이르렀다. 플라스틱 중에서도 폴리에틸렌(PE)의 소비량이 가장 많다. 포장용 필름, 쓰레기봉투, 쇼핑백, 전기줄, 파이프, 특수섬유 및 기타 다양한 가정용품 제조에 사용되고 있다. 물론 우리가 자주 보는 비닐하우스나 농업용 플라스틱 필름도 PE이다. PE제품으로 인한 환경오염이 걱정거리로 등장하고 있지만 PE의 우수한 성질과 싼 값 때문에 그 소비량을 늘어만 간다.
PE의 용도에 관해서는 숨겨진 얘기가 한 가지 있다. 2차세 계 대전 중 영국 측이 독일전투기들의 항로를 정확히 알고 그에 대응할 수 있었던 것은 막 개발된 레이더 덕분이었다. 그런데 레이더 개발 초기에는 알맞은 절연체를 찾지 못해 레이더 이용이 힘들었다. 다행히 전쟁 발발 직전에 영국의 ICI사가 PE플라스틱을 생산하기 시작했다. 바로 이 PE가 우수한 절연체라는 사실을 알고 나서였다. 이 PE의 공헌이 없었던들 영국이 독일군의 폭격을 견디어낼 수 없었을 것이라고 많은 역사가가 단정한다.
ICI사는 어떻게 PE를 제조하게 되었을까. 1933년 ICI사 연구진을 그때 고압장치를 사용해 메틸렌 가스가 압력이 높은 상태에서 어떤 성질을 갖는지를 연구하고 있었다. 그런데 이상하게도 때때로 메틸렌 가스가 합쳐져(중합반응) PE가 되는 것이 아닌가.
그러나 이 중합반응은 다시 해 보려면 잘 되지 않았다. 따라서 연구진을 원래의 연구목표에서 벗어나 왜 어떤 때는 PE가 생기고, 어떤 때는 PE가 생기지 않는지를 밝히기로 하였다. 많은 노력 끝에 새로 들여온 고압용기에 아주 작은 깨진 틈이 있는 것을 발견했다. 즉 이 틈으로 산소가 알맞게 스며들었을 때 에틸렌 가스가 중합됐던 것이다. 그러나 알맞은 양이 얼마 만큼인지 알아내기는 그리 쉬운 일이 아니었다. 산소를 너무 적게 넣으면 중합이 잘 진행되지 않았고 또 너무 많이 사용해서 공장 전체가 폭발하는 재난을 겪기도 했다. 새로운 공정의 개발과 새로운 제품의 개발 뒤에는 이렇듯 항상 피와 땀의 역사가 숨어 있는 것이다.
◈ 참고 자료
플라스틱 패키징의 기초와 응용, 김 청, (주)포장산업, 2003
생분해성플라스틱= Biodegradable plastics 이준우, 한국과학기술정보연구원 2002
엔지니어링 플라스틱 산업기술정보원 産業技術情報院 1991
플라스틱의 역사 홈페이지 http://cont112.edunet4u.net/%7Ej9i3n/pla1/pla1_2_3.html
야후! 백과사전 http://kr.dic.yahoo.com/

키워드

플라스틱,   신소재,   공학