본문 바로가기

주간동아 로고

  • Magazine dongA
통합검색 전체메뉴열기

수리·과학 논술은 이렇게

플라스틱 시대 연 ‘베이클라이트’

  • 김정금 JK 수리논술연구소장·제일아카데미 대표

플라스틱 시대 연 ‘베이클라이트’

조물주가 세상 만물을 만들 때 유일하게 빼먹은 물질이 플라스틱이라고 합니다. 쓰임새가 너무 넓기 때문에 이를 만들어내지 못한 조물주를 희롱하는 말일 것입니다. 플라스틱은 튼튼하고 가볍고 어떤 색깔이든 마음대로 낼 수 있습니다. 또 어느 정도 열만 가하면 어떤 형태든 만들지 못하는 모양이 없습니다. 그러기에 플라스틱은 20세기를 위해 준비한 신의 축복인지 모릅니다. 플라스틱의 사전적 의미는 ‘아무 모양이나 만들 수 있다’입니다. 그리스어 ‘Plastikos’에서 유래했으며, 뜻은 ‘can be molded(or shaped)’로 성형할 수 있는, 즉 ‘가소성이 있는’입니다.

오늘날 플라스틱은 여러 가지 모양으로 다양하게 사용되고 있지만, 정작 그 출발은 당구공을 만들기 위해서였습니다. 당구 게임이 처음 등장했을 때 코끼리 상아로 만든 공을 사용했습니다. 그런데 1860년대에 이르러 아프리카 코끼리 수가 급격하게 감소하자 상아를 구하기가 하늘의 별따기처럼 어렵게 되었습니다. 그래서 미국 당구공 제조업자들은 상아 당구공을 대체할 물질을 찾기 위해 1만 달러의 상금을 걸었습니다.

상아 당구공 대체 물질로 출발 … 한때 전선 감싸는 재료로 각광

미국의 인쇄업자 하야트도 상금을 탈 욕심으로 여기에 도전했습니다. 그는 동생과 함께 톱밥과 종이를 풀과 섞어 당구공을 만들려고 했습니다. 이 과정에서 하야트 형제는 1869년 우연한 계기로 니트로셀룰로오스와 장뇌(녹나무를 증류해서 얻는 고체 성분으로 화약과 방충제의 원료로 쓰임)를 섞으면 매우 단단한 물질이 된다는 사실을 알아냈습니다. 이것이 바로 천연수지로 만든 최초의 플라스틱입니다.

하야트 형제는 1870년 자신들이 만든 플라스틱을 ‘셀룰로이드’라는 이름으로 특허를 받았습니다. 그러나 셀룰로이드는 이따금 폭발하는 단점을 지니고 있어 당구공 제조업자들이 건 상금을 받지는 못했습니다. 대신 셀룰로이드는 주로 장난감과 영화 필름을 만드는 데 사용됐습니다. 하지만 셀룰로이드의 폭발성 때문에 영화사의 필름 창고가 가끔 폭발하는 일이 생겼습니다.



본격적인 플라스틱 시대를 연 사람은 벨기에 태생의 베이클랜드(1863~1944)였습니다. 그는 미국이 기회의 땅임을 입증한 사람 중 한 명입니다. 미국으로 이민 온 베이클랜드는 햇빛을 쬐어야 하는 종래의 사진 감광지 대신 인공의 빛만 쬐어도 인화가 되는 ‘벨록스’를 발명해 큰돈을 벌었습니다. 천부적인 사업 감각을 가졌던 그는 사업 구상을 하던 중 독일의 위대한 화학자 폰 바이어(1835~1917)가 1872년에 썼던 페놀과 알데히드를 반응시키면 수지 같은 것이 생긴다는 논문을 찾아냈습니다. 그는 30여 년 동안 아무도 주목하지 않은 이 논문이 뭔가 상업적으로 큰일을 낼 것을 직감했습니다.

마침내 베이클랜드는 1909년 포름알데히드와 페놀을 이용해 최초로 합성수지 플라스틱을 만들어냈습니다. 이것은 셀룰로이드의 단점을 보완하면서 열만 가해 다양한 형태를 만들 수 있다는 장점이 있었습니다. 그는 이것을 ‘베이클라이트’라고 불렀습니다. 오늘날 플라스틱이라고 하면 일반적으로 합성수지를 뜻하므로, 베이클라이트를 최초의 플라스틱으로 보는 사람도 많습니다.

베이클라이트는 절연성이 뛰어나고 부식되지 않는 특성이 있어 전선을 감싸는 재료로 크게 각광받았고, 당시 호황을 누리던 전기사업 덕분에 베이클랜드는 또다시 큰돈을 벌었습니다.

베이클라이트가 발명된 이후 플라스틱에 관한 연구는 크게 활기를 띠었습니다. 1928년 하버드 대학 강사 출신인 캐러더스(1896~1937)는 뒤퐁사에 연구소를 차려 합성고무의 일종인 네오프렌을 발명했고, 1937년에는 합성섬유인 나일론을 발명했습니다. 1940년 4월 첫선을 보인 나일론 스타킹은 발매 4일 만에 400만 켤레가 팔리는 기염을 토했습니다.

문제) 고분자 화합물은 천연 고분자와 합성 고분자로 크게 분류한다. 그중 합성 고분자의 대표적인 예인 플라스틱의 종류에 대하여 설명하시오.

해설) 플라스틱의 종류는 크게 두 가지로 분류합니다. 하나는 열가소성수지로 가열하면 물러지고 냉각시키면 단단해지는 성질을 가진 사슬모양 구조를 이룬 플라스틱으로, 첨가 중합에 의해 형성된 폴리에틸렌과 PVC가 그 대표적인 예입니다.

다른 하나는 열경화성수지로 가열하면 굳어져 다시 가열해도 모양이 바뀌지 않는 성질을 가진 그물모양 구조를 이룬 플라스틱으로, 페놀과 포름알데히드의 축합 중합에 의해 형성된 페놀수지와 요소수지가 있습니다.

특이한 경우로 미생물에 의해 자연계에서 완전 분해되는 생분해 플라스틱도 있습니다.



주간동아 565호 (p99~99)

김정금 JK 수리논술연구소장·제일아카데미 대표
다른호 더보기 목록 닫기
1345

제 1345호

2022.06.24

우주를 향해 쏘아 올린 무결점의 완벽한 꿈 ‘누리호’

목차보기구독신청이번 호 구입하기

지면보기 서비스는 유료 서비스입니다.