폴리케톤, 미래 산업을 향해 걷는 신소재

안녕하세요, My Friend 효성입니다. 얼마 전 효성에서 들린 반가운 소식! 다들 접하셨죠? 아직 이라고요? My Friend 효성 대문에도 한참 자랑을 했던 엣헴~ ^^<빛나는 혁신, 효성이 개발한 신소재 폴리케톤!?> 이야기입니다.

첨단 사회에 접어들며 재료공학 / 신소재에 대한 관심과 열망은 날로 커가고 있습니다. 우리 생활에 쓰이는 모든 제품은 소재 없이는 탄생할 수 없기 때문이죠. 새로운 소재가 개발됨에 따라 우리 생활은 순식간에 다음 단계(Depth)로 넘어가고는 합니다.

폴리케톤의 상용화는 나일론 이후 가장 혁신적인 발견이라고 일컫기도 하는데요. 오늘은 이런 신소재가 가지는 의의와 우리 생활을 변화시켰던 나일론, 그리고 변화의 주도적인 역할을 해 나갈 폴리케톤에 대해 이야기해 보겠습니다.

신소재는 우리에게 무엇을 가져다 주는가?

인간은 불을 ‘발견’한 이후로 지구라는 세계 안에서 끝없는 ‘발견’과 ‘발명’을 해왔습니다. 우리가 사는 이 별에 있는 모든 재료, 분자, 원자들은 한정적이며 제각기 다른 성질을 띠고 있지만, 인간은 이 재료를 개발하고 연구해서 전에 존재하지 않던 물질을 만들어 내거나 발견해왔죠.

재료 / 신소재 공학은 우리가 일상생활에서 접하는 물질들이 가지는 특성과 그 물질의 원자 분자 수준의 구조를 연구하고 여기에서 파생된 문제를 해결하는 데 필요한 물질을 찾거나 그런 특성을 갖게끔 하는 연구를 합니다.

 

지금 이 글을 읽는 매체인 스마트폰이나 모니터에 들어가는 디스플레이 역시 이런 소재 개발 끝에 탄생한 것이지요. 물론 지금 이 시간에도 연구소에서는 활발한 연구가 이루어지고 있고요. 재료(신소재) 공학은 사실 전문적인 지식을 쌓지 않으면 이해하기 어려운 수식과 기호, 화학의 세계입니다. 하지만 많은 연구자들이 끊임없이 연구개발을 하며 지식을 쌓고 이런 지식을 토대로 우리가 사용하는 모든 물건 역시 천천히, 혹은 빠르게 진화하고 있습니다.

 

어릴 적 영화에서 보던 많은 기술들이 지금 이루어진 것을 보면 새삼 신기하게 느껴지기도 하죠. 또 지금 개발 중인 기술 중에는 영화에서조차 보지 못한 것들도 많습니다. 휘어지는 플렉서블 디스플레이가 나오고 있고, 로봇은 조금씩 우리 생활 속으로 들어오고 있습니다. 소재 개발은 이런 모든 발전과 진화의 근간을 이루고 있으며 핵심적인 역할을 하고 있습니다.

나일론이 가져온 생활의 혁명과 스타킹 난리

나일론은 이런 소재의 개발이 우리에게 어떤 혜택을 주는 가를 실제로 보여준 좋은 사례입니다. 나일론은 폴리아미드 계열의 합성 고분자 화합물로 우리가 생활 속에서 가장 많이 접하는 소재이지요. 

고분자 화합물?

분자량이 대단히 큰 화합물로서 분자량이 작은 구조단위의 반복으로 이루어지는 것이 보통입니다. 이런 구조 단위에 따라 화합물의 성질이 다르게 되고 그것이 각 물체의 특성에 영향을 미치게 됩니다. 

나일론은 듀폰社의 윌리스 흄 캐러더스가 1935년 처음으로 개발했습니다. 나일론은 질기고 내유성 및 마모성이 강하다는 장점 때문에 처음 나왔을 때는 가히 소재의 혁명이라 할 수 있었습니다. 나일론을 통해서 의복을 비롯한 생활 전반의 양식이 크게 바뀌었으니까요. 신축성을 띠고 있는 거의 모든 소재에는 나일론이 사용됐고 현대의 ‘비단’이라 불리는 그 감촉도 환영을 받았습니다. 

 

최초 생산은 1935년이지만, 본격적으로 보급된 것으로 제2차 세계대전 중 군용물품으로 들어가면서부터입니다. 낙하산, 방탄복에 쓰이던 소재를 대체하는 용도로 사용됐죠. 이것이 성공적이어서 천 소재뿐만 아니라, 로프, 타이어 등 다른 군용 장비에도 유용하게 사용됐습니다. 미국의 백화점에서는 스타킹을 사기 위해 줄을 서기도 했습니다. 우리나라도 마찬가지로 나일론 스타킹이 처음 들어왔을 때 크게 인기를 끌어 한 때 여성들의 워너비 상품이기도 했습니다. 이런 단적인 예를 떠나 나일론은 개발된 후로 전세계 사람들의 의복 생활을 크게 바꾸어 놓았습니다. 

신소재의 선두주자, 폴리케톤이 나간다

효성의 폴리케톤 개발은 대한민국에서 세계 최초로 ‘신개념’ 고분자 소재를 개발한 것과 동의어입니다. 미국, 독일, 일본이 선도하고 있는 고분자 소재 개발 분야에서 대한민국이라는 첫 글자를 새긴 것이죠. 산업 역사적으로도 무척 의미 있는 일입니다. 첫걸음마는 힘겹게 뗐지만, 곧 걷고 뛸 수 있을 것이라는 예상을 해볼 수 있습니다. 

효성은 폴리케톤 개발을 위해 10여 년 간 500억 원의 연구개발 비용을 투자했고, 국내외에 폴리케톤에 관련한 특허출원을 완료한 상태입니다. 이만큼 공을 들인 만큼 고성능 신소재 ‘폴리케톤’은 혁신이라고 부를 수 있을 정도로 많은 장점을 가지고 있습니다. 

 

폴리케톤의 우수성!

 대기오염 물질인 일산화탄소를 사용해서 만드는 친환경 고분자 신소재

 기존 소재 대비 230% 이상 우수한 충격강도

 가솔린과 염화칼슘에 높은 저항성을 가지고 있어 내화학성이 1.4 ~ 2.5배 뛰어나다 

 현존하는 가장 단단한 소재인 폴리아세탈 대비 내마모성이 14배 우수 

 고분자 소재 중 기체 차단성이 가장 우수, 식품 포장에 사용되는 EVOH 수준

 기존 섬유 대비 고강도, 고탄성률을 가지고 있다  

이렇게 뛰어난 폴리케톤이 실제 우리 생활 속에 들어온다면 우리에게는 어떤 편리함이 있을까요? 어떤 재료에 들어가는 소재라는 특성상 우리 눈에 들어오지는 않지만, 우리가 생활하며 만지고 움직이는 제품들은 전반적으로 튼튼해지고 안전해지며 수명이 길어집니다. 그와 관련된 우리 생활 역시 안정되고 경제적일 수 있겠죠. 

나일론이나 폴리케톤 같은 뛰어난 고분자 화합물의 경우 특정한 분야의 산업에만 국한된 것이 아니라 모든 분야에 응용되어 사용할 수 있습니다. 자동차, 전기, 전자, 산업, 섬유 등 이는 사실 우리 생활의 대부분이라고도 할 수 있는 것이지요. 

 

이번 소재 개발을 통해 2020년까지 폴리케톤의 부가가치 창출 효과는 1조 원, 폴리케톤을 기본으로 한 모든 사업을 포함하면 그 부가가치는 10조 원에 이를 것이라고 전문가들은 예상하고 있습니다. 앞으로가 더 기대되는 폴리케톤이라고 할 수 있습니다. 

또 부단한 연구개발을 통해 폴리케톤을 기반으로 더 혁신적인 친구가 나온다면 우리나라의 기술은 더욱더 뻗어 나갈 수 있습니다. 폴리케톤이 앞으로 우리에게 보여줄 반짝이는 길이 무척이나 기대되는데요. My Friend 효성 가족 여러분도 우리나라 신소재 분야를 더욱 많이 응원하고 아껴주실 것이라 믿습니다. ^^

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