플라스틱 덕후가 되어봅시다!


플라스틱의 매력에 더 깊이 빠져 봅시다!


우리는 언제부터 플라스틱을 사용하기 시작했을까요? 어떻게 이 작은 물질이 세계 구석구석까지 퍼지게 된 걸까요? 이 섹션에서는 플라스틱이 언제 어디에서, 어떻게 발견되었는지 간단히 소개하고 지금의 플라스틱이 있기까지 어떠한 과학적 발전 과정을 거쳤왔는 지에 대해 이야기해보려 해요. 그러다보면 프레셔스 플라스틱에서 오직 열가소성 플라스틱만 사용하는 이유도 자연스럽게 알 수 있을 거에요!

또한 버려진 플라스틱을 올바르게 처리하는 것뿐만아니라 이후의 재활용 방법, 즉 플라스틱의 산업적 재활용 방식에 대해 하나씩 알아가다보면 여러분도 모르는 사이에 플라스틱 덕후가 되어있을거에요! (Jerry가 그랬던 것처럼 말이죠)🤓

🍯  꿀팁
플라스틱 재활용에 관심을 기울이는 일은 여러분 뿐만 아니라 지역사회에서 함께 살아가는 사람들 또한 현명한 선택을 하게 만들거에요. 아는 것은 힘이라는 말이 있잖아요!

플라스틱에 대한 기본 상식


‘플라스틱’하면 무엇이 가장 먼저 떠오르나요? 쇼핑백, 요거트 용기, 신용카드, 핑크색 양동이? 그럼 지우개, 울 모자, 의자는 앞서 떠올렸던 플라스틱 물건들은 어떤 관계가 있을까요? 바로 ‘폴리머’라는 물질로 구성되어있다는 거에요. 폴리머(Polymer)는 단위체가 반복적으로 나열되어 매우 긴 형태를 가진 분자에요. 문자 그대로 ‘poly’는 ‘많다’라는 뜻을, ‘mers’는 ‘개체’, mono는 ‘단일 또는 하나’를 의미해요. 그러므로 폴리머라는 단어는 말 그대로 ‘한 개체의 연속’이라는 뜻인거죠. 따라서 폴리머는 ‘어떻게 형성되었느냐’가 아니라 ‘무엇으로 만들어졌는 지’가 핵심이에요. 아래 그림처럼 길고 반복적으로 이루어져있는 사슬의 형태를 떠올려보면 이해가 쉬울 거에요.

폴리머는 크게 두 가지로 나누어 볼 수 있어요. 천연 폴리머는 양모, 고무, 머리카락 섬유소, 녹말과 같은 것이고, 합성 폴리머가 우리가 흔히 이야기하는 다양한 종류의 플라스틱을 이야기하죠. 이러한 플라스틱의 경우는 탄소로 만들어진답니다.

간단하게 알아보는 플라스틱의 역사


최초의 폴리머는 100% 인공적으로 합성된 ‘폴리옥시벤질메틸렌글리콜린하이드’로, 1907년 화학자 레오 벡켈란드에 의해 발명되었어요. 이 무시무시하게 긴 이름은 곧 ‘베이클라이트 bakelite’라는 이름으로 불리게 되었죠.(휴, 정말 다행이죠?) 열에 강하면서도 낮은 전기 전도율을 가진 이 열경화성 플라스틱은 1924년 타임지에서 “천 가지 용도를 가진 물질”이라고 소개될 만큼 그 당시로서는 너무나 혁신적인 물질이었어요. (솔직하게 말하자면, 천 가지까지는 아니고 십만 가지 정도에요. 하하)

플라스틱의 과학적 발전


다시 한번 더 이야기해볼까요? 플라스틱은 합성 폴리머로 만들어졌어요. Poly는 ‘많은’, mer은 ‘개체’를 의미하는데, 자 아래 그림을 볼까요? 이렇게 중합 과정(단위체가 두 개 이상 결합하여 큰 분자량의 화합물로 되는 일)을 통해 여러 단위체들이 연속적으로 결합된 것이 폴리머랍니다.

플라스틱을 구성하는 기본 요소인 단위체는 ‘크래킹(분해 증류법)’이라고 부르는 과정을 통해 화석 연료로부터 추출되어 ‘플라스틱 폴리머’가 됩니다. 현재 우리가 주변에서 발견할 수 있는 플라스틱은 수 백가지인데, 플라스틱을 만드는 방식 자체를 바꾸거나, 폴리머 구조 자체에 변화를 주어 발전해 온 결과물이죠. 각의 플라스틱은 고유한 특징과 특성을 가지고 있어요. 화학자 안드레아 셀라는 이러한 플라스틱의 수 백가지 특징에 대해 잘 보여주었어요.

폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET)는 2기압을 견딜만큼 강한 특성을 지녔기 때문에 주로 탄산 음료를 담는 병을 만드는데 사용됩니다. 하지만 만약 부드러운 겨울용 장갑이나 꽃 포장을 위한 얇은 플라스틱이 필요할 땐 어떻게 할까요? 바로 같은 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET)을 캐스팅(조형) 방식을 바꾸어 사용하는 거에요. 달라보이지만 같은 플라스틱인거죠. 또 다른 예시 하나를 들어볼게요. 일반적인 우유병에는 폴리에틸렌과 에틸렌의 빌딩 블록 구조로 만들어진 플라스틱을 사용해요. 이 플라스틱에 탄소 하나만 첨가해도, 아주 튼튼한 폴리프로필렌이라는 플라스틱이 된답니다.

알아둘 것
플라스틱은 내구성이 좋아 쉽게 닳지않고 오래동안 사용할 수 있는 재료이면서 동시에 저렴하다는 장점을 가진 재료죠. 그래서 땜납, 종이, 유리, 세라믹 등으로 만들어지는 수 백가지의 가정 용품과 산업 용품을 대신해왔죠. 그러나 여러분이 잘 알고 있듯, 이것이 플라스틱의 치명적인 단점이기도 합니다.

좋아요, 다시 과학적인 이야기로 돌아가봅시다. 우리 주변에는 수 백가지 종류의 플라스틱이 있어요. 그리고 이 플라스틱들은 앞서 언급한 큰 세 가지 카테고리, 즉 열경화성, 열가소성 그리고 탄성중합체로 분류해볼 수 있어요. 프레셔스 플라스틱에서는 가열해서 사용하는 데에 문제가 없고 재성형에 용이한 ‘열가소성 플라스틱’만을 사용해요. 그리고 열가소성 플라스틱에는 1에서 6까지의 숫자와 재활용 로고(PET, HDPE, PP, PS, LDPE, PVC)가 표시되어 있기붙어있기 때문에 종류 구분도 쉬워요.

간단한 복습시간

열경화성 플라스틱 : 상호 교차 및 불가역적 결합이 된 폴리머입니다. 쉽게 말해, 열을 가하면 딱딱해져서 성형이 어려운 플라스틱을 말하죠. 열경화성 플라스틱을 빵이라고 생각해볼까요. 즉한 번 구워진 빵을 다시 오븐에 구우면 다 타버리고 마는 것처럼 열경화성 플라스틱은 한 번 결합하면 다시 녹일 수 없으며, 처음 만들어진 형태를 그대로를 유지합니다. 그래서 열경화성 수지 플라스틱은 재활용이 되지 않아요. 


열가소성 플라스틱 : 열가소성 수지 플라스틱은 열을 가하면 녹아 성형이 쉽게 되기 때문에 재활용이 가능해요. 열가소성 수지 플라스틱을 버터라고 생각해보세요. 몇 번이고 열을 가해 녹이거나 식혀 굳히기를 반복할 수 있죠. 


탄성중합체 : 열가소성 플라스틱과과 열경화성 플라스틱의 중간 성질을 지니고 있어요. 천연 고무, 실리콘 또는 네오프렌(잠수복을 떠올려보세요!) 등이 있어요.

산업 제조법


제품을 만들기 전 가공되지 않은 플라스틱은 대부분 알갱이 형태로 잘게 부수어져있어요. 이는 편리하게 운송할 수 있을뿐만 아니라 녹이는 데에도 효율적이죠. 플라스틱을 재활용하는 공정도 이와 비슷해요. 플라스틱을 작은 조각으로 잘게 부순 후 종류에 따라 분류하죠. 그럼 재활용 제품으로 만들어질 준비가 거의 다 된 것이랍니다!


압출


가장 간단한 제조법은 압출법이에요. 플라스틱을 스크루가 장착된 피드 부분에 넣게 되면 몰드 부분으로 나옵니다. 피드 부분이 스크루 형태로 만들어진 이유는 플라스틱 알갱이에 더 높은 열과 압력을 가할 수 있기 때문이에요. 그 과정을 통해 완전하게 녹은 액체 상태의 플라스틱이 몰드에 들어갈 수 있죠.

블로 몰딩


블로 몰딩과 같은 방식도 있어요. 압출기에서 금방 나와 따뜻한 플라스틱을 몰드에 넣고 공기를 주입해 모양을 만드는 방식이죠.

주입 몰딩


두 번째 방식은 블로 몰딩보다 조금 더 복잡한 주입 몰딩이에요. 녹은 플라스틱을 몰드에 주입하여 모양을 고정시키고 그대로 냉각시키는 방식이죠. 레고 조각이나 칫솔, CD케이스, 커트러리 등의 많은 물건들을 주입 몰딩 방식으로 만들 수 있어요.

열 몰딩


또다른 방식은 열 몰딩이에요. 플라스틱 시트를 부드럽게 구부릴 수 있을 정도로 열을 가한 뒤, 원하는 모양으로 찍어내어 식히고 다듬는 방식이에요. ‘열 몰딩’ 방식은 얇은 플라스틱 제품을 만드는 데 용이해요. 따라서 일회용 컵이나 음식 용기, 뚜껑, 쟁반 등과 같이 식품, 의료 그리고 일반 소매 산업에서 흔히 사용하죠.

회전 몰딩


회전 몰딩 방식은 수량이 적은 대형 플라스틱 제품을 만들 때 주로 사용해요. 플라스틱 알갱이를 몰드에 넣고, 고르게 열을 가하며 녹여줍니다. 이 방식은 몰드에 강한 압력을 가하지 않고 부드럽게 형태를 만들어 고정시키는 방식이에요. 따라서 다른 공정 방식보다 손이 많이 가고 시간이 조금 더 걸리죠.

3D 프린팅


비교적 새로운 공정 방식이에요. 수 겹의 평면(2D)을 쌓아 올려 입체(3D)를 만드는 이 방식은 몰드가 필요없답니다. 따라서 여러분이 원하는 만큼 자유롭게 디자인을 할 수 있다는 장점이 있어요. 하지만 속도가 매우 느리고 가정용 플라스틱 폐기물로 3D 프린팅용 필라멘트를 만들기 어렵다는 단점도 있죠.

수공예 방식


마지막으로 수공예 방식으로도 플라스틱을 재활용할 수 있어요. 마치 하나의 공예품을 만드는 것처럼 여러분이 원하는 대로 구멍을 뚫고, 으깨고, 자르고, 사포질하여 아름다운 결과물을 얻어보세요! 이 방식에 대해 더 알고싶은가요? How-To 섹션을 확인해보세요!

플라스틱의 대변신!


자, 지금까지 우리는 일상에서 흔히 보는 플라스틱을 어떤 방식으로 식별하고 분류하는 지, 그리고 새롭게 재활용할 수 있는 방법에는 어떤 것이 있는지 알아보았어요. 그리고 이러한 움직임이 지역 커뮤니티에서 지구 사회까지 뻗어나갈 수 있길 바라죠. 그러나 현실적으로 약 2%만의 플라스틱이 닫힌 순환 구조로 재활용되고 있어요. 새로운 플라스틱으로 재활용 될 수 있는 플라스틱은 오직 2%라는 말이에요. 그리고 다른 8%는 다운 사이클로 재활용되고 있는데, 낮은 품질의 플라스틱이 그보다 훨씬 더 낮은 품질의 플라스틱으로 재활용되고 있다는 뜻이죠.

만약 여러분이 가지고 있는 플라스틱에 식별 가능한 숫자나 라벨이 표기되어있지 않다면 어떻게 해야할까요?


밀도 테스트 - 플라스틱은 모두 다른 밀도를 가지고 있다는 점을 활용하는 방식이에요. 플라스틱은 고유한 밀도를 가지고 있고, 따라서 액체에 넣게 되면 모두 다르게 떠오릅니다. 이 때 사용할 수 있는 액체로는 소금물, 알코올, 식물성 오일, 글리세린 등이 있어요. 밀도를 이용한 플라스틱 식별법은 산업 분야에서 방대하게 사용되죠. 그러나 이 방식은 오직 두 가지 종류의 플라스틱만 식별할 수 있어요. 따라서 첨가제가 섞인 플라스틱을 가지고 있다면 여러번 테스트를 진행해야 할 지도 몰라요. 첨가제가 플라스틱의 밀도를 바꾸어 테스트 결과를 부정확하게 만들 수 있거든요.

적외선 테스트 - 컨베이어 벨트 위의 플라스틱에 적외선을 쏘아 그 종류를 식별하는 방식으로, 아주 효과적이에요. 플라스틱은 모두 다른 분자 구조를 가지고 있기 때문에 적외선을 쏘았을 때 반응이 아주 확실하게 나타나요. 그러나 최근 소식에 의하면 플라스틱에 포함된 어두운 색소가 신호에 영향을 미쳐 잘못된 결과를 낳을 수 있다고 해요. 따라서 프레셔스 플라스틱에서는 "Robotic Sorting" 이라는 이름으로 이에 대한 연구를 진행하고 있답니다.

열 테스트 - 작은 플라스틱 조각에 열을 가해 플라스틱의 종류를 식별하는 방식이에요. 유해 가스를 만들 수 있기 때문에 자주 하지 않는 것이 좋아요. 식별하고 싶은 플라스틱을 작게 잘라 열을 가하고, 타오르는 불꽃의 색, 모양, 냄새를 주의깊게 관찰해야해요.

수동 선별 - 컨베이어 벨트를 통해 운반되는 플라스틱을 사람의 눈 또는 SPI 코드를 이용해 종류를 식별하는 방식이에요. 아무래도 사람의 감각을 통한 식별 방식이다보니 정확도는 현저히 떨어져요. 다른 종류의 플라스틱임에도 불구하고 우리 눈에는 같은 것으로 보일 수 있으니까요. 2013년에 데이브가 이 플라스틱 식별법을 사용하고 있는 네덜란드에 방문했어요. 더 자세히 알고싶다면 이 링크를 눌러주세요.

여러분을 도와줄 유용한 정보들!


  • 화학 물질은 종종 HDPE 병에 저장됩니다.
  • PP는 매우 유연한 특성을 가진 플라스틱이에요. 여러번 구부려도 쉽게 부러지지 않죠. 따라서 접합 부분에 사용하기 좋아요. 
  • P를 망치로 힘주어 내리치면 산산조각이 납니다.
  • PE를 힘주어 내리치면 휘거나 모양이 바뀔 순 있지만 부서지지는 않아요.
  • 열경화성 플라스틱과 열가소성 플라스틱을 구분할 때, 절단면을 확인해보는 간단한 방법도 있어요. 열경화성 플라스틱은 날카로운 칼날이 지나간 절단면이 부드러운 반면 열가소성 플라스틱은 거칠죠.


커뮤니티에서 피드백을 나누거나, 플라스틱에 대해 얘기하며 더 많이 배우고 싶으신가요? Discord의 #plastic 채널을 확인하세요. 플라스틱 뿐만아니라, 안전, 가스, 그리고 재료의 특성에 대해 알아볼 수 있어요.

--