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기술이야기
 
작성일 : 05-03-15 20:58
플라스틱 이야기
 글쓴이 : 오규찬
조회 : 12,739  

  최초의 플라스틱으로 불리는 물질은 셀룰로이드라는 것인데, 이는 천연물인 셀룰로오스로 만든 천연수지였다. 그리고 그 다음으로 만들어진 것이 베이클랜드가 발명해 낸 베이클라이트였다. 완전한 합성수지의 시작인 이 베이클라이트가 바로 지금의 플라스틱의 조상이 되는 셈이다.
  1863년, 미국에서는 상류사회의 오락으로 당구가 몹시 유행하고 있었다. 그들은 아프리카산 코끼리에서 얻은 상아로 당구공을 만들어 사용했는데 아프리카 코끼리의 수가 점차로 줄어들면서 미국으로 수입되는 상아의 양이 줄어들자, 그렇지 않아도 엄청나게 비싼 당구공의 값은 하루가 다르게 치솟아 올랐다. 그렇게 되자 당구공을 만들던 회사는 상아를 대신할 다른 재료를 찾아야 했고, 결국 1만 달러의 상금을 걸고 현상모집 광고를 내게 되었다.
  미국의 곳곳에 나붙은 이 상아 대용품에 대한 현상광고 앞에는 언제나 많은 사람들이 모여들었다. 그 가운데는 인쇄공이었던 '하이아트'라는 청년이 있었는데, 그는 벌써 며칠째 이 광고 앞에서 머뭇거리며 무언가를 생각하고 있었다.  '그래, 내가 한번 해봐야겠어! 재미도 있을 거야.'
마침내 결정을 내린 듯 그는 중얼거리며 돌아서서 집을 향해 걸음을 옮겼다.
  집으로 돌아온 하이아트는 나무를 말려 가루로 만든 것과 물에 불린 종이, 헝겊, 아교풀, 콜로디온, 셀 등 여러 가지 재료를 섞어 반죽한 다음, 단단하게 압축을 해서 당구공과 같은 모양으로 만들어보았다. 그러나 상아 당구공처럼 단단하지도 묵직하지도 않은 실패작이 되고 말았다. 실패를 거듭하며 실험을 계속한 지 3년이 지난 어느 날, 하이아트는 지금까지 자신이 만들어왔던 당구공들과는 달리 정말 상아와 비슷한 당구공을 만들었다.
  그는 곧 현상을 내건 회사로 찾아갔으나 회사에서는 만족할 만한 제품이 못된다며 상금의 일부만 지급했다. 하이아트는 실험을 다시 시작했다. 종이가루와 셀과 콜로디온으로 단단하게 만든 공은 건조되면서 곧 줄어든다는 것에 하이아트는 주의를 기울였다.

  하이아트의 연구가 다시 시작되기 전 영국에서는 '파크스'라는 사람이 이미 상아 대용물질을
만들어내고 있었다. 광산에서 금속제련을 하던 그는 독일의 화학자인 쇤바인이 보내준 질산섬유소를 가지고 실험을 했다. 에테르와 알코올에 질산섬유소를 용해시켜 만든 콜로디온을 틀에 넣어 모양을 떠서 건조시키면 원하는 모양대로 만들 수가 있었다. 그는 이 물질에 자신의 이름을 따서 '파크신'이란 이름을 붙였다.
  그러나 파크스의 파크신도 하이아트의 당구공처럼 건조하면 줄어드는 결점이 있었다. 파크스는 여러 차례에 걸친 실험과 연구를 통해 장뇌를 넣어 향상된 파크신을 만들었다. 그는 그 후 회사를 만들고 품질 좋은 파크신을 생산했으나 잘 팔리지 않아 곧 문을 닫고 말았다.
  한편, 미국의 하이아트는 콜로디온 속에다 질산섬유소를 잘 녹일 수 있는 약품을 넣으면 훨씬 좋은 재료가 될 것임을 알아냈다. 그는 온갖 약품을 써서 실험을 했지만 질산섬유소를 녹이지는 못했다. 그러던 어느 날, 그는 피부약인 캘퍼 정기를 팔에 바르다 말고 그것을 콜로디온에 넣어보았다. 그런데 그의 장난스런 실험이 효과를 내었다. 캘퍼정기란 알코올에다 장뇌를 녹여 만든 의약품인데, 그 가운데 장뇌가 질산섬유소를 녹이는 작용을 한 것이다.
  이렇게 해서 하이아트는 최초의 플라스틱 당구공을 만들었다. 하이아트는 자신이 만든 이 물질에 '셀룰로이드'라는 이름을 붙였고 동생과 함께 회사를 설립했다.

1900년에는 전기화학회사를 운영하던 베이클랜드가 더 완전한 절연체를 만들기 위해 새로운 물질에 대한 연구를 시작했다. 그 동안 절연체로 쓰이던 셀은 전기가 많이 새기 때문에 절연체의 재료로는 부적당했다.
  그는 연구 도중에 1872년 독일의 화학자 바우어가 두 가지 화학제를 혼합해서 천연수지인 셀과
비슷한 물질을 만들었음을 알게 되었다. 바우어가 만든 물질은 석탄산(페놀)과 포르말린을 섞고 여기에다 약간의 산을 첨가해 만든 것인데, 천연수지인 셀과 달리 단단하고 열에 강하며 화학약품에 잘 녹지 않는 성질을 가지고 있었다. 베이클랜드는 바우어의 물질이 열에 잘 녹지 않는다는 결점을 알아내고 산 대신 알칼리인 암모니아를 결합시켜 보았다. 그 결과 그 물질은 빨리 굳지도 않았고 딱딱하지도 않았다.
  베이클랜드는 실험을 계속해서 결국 아주 이상적인 플라스틱을 만들게 되었다. 그가 만든 플라스틱은 열을 가하면 처음에는 물러졌다가, 더 높은 열을 계속해서 가하면 오히려 더욱 단단해지는 성질을 가졌던 것이다. 전기기구를 만드는 데 아주 편리한 열 경화성을 가진 이 새로운 합성수지 베이클라이트는 결국 '웨이팅 전기회사'나 '보우튼 고무회사'와 같이 오늘날에도 유명한 미국의 전기회사들이 사용하기 시작했다. 그 후 베이클랜드는 '제너럴 베이클랜드 회사'를 설립했고, 연구를 거듭해 더 많은 종류의 합성수지 제품을 만들었다.
 

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