플라스틱의 발견 과정

우리는 플라스틱이 없이 살아갈 수 없습니다. 십 수년 전부터 플라스틱의 환경오염과 관련한 문제가 제기되면서 초미세플라스틱의 인체건강위협과 플라스틱 분해방법의 발견 등 관심과 우려가 적지 않습니다. 좋아하는 유튜브 채널 ‘취미는 과학’ 을 보앗습니다.

치매에 파킨슨병까지?! 과학자들이 경고한 미세플라스틱의 정체 (feat. 심원준 박사)

 

https://www.youtube.com/watch?v=9Tcry58_vqY

 

 

 

플라스틱의 출현은 좋은 의도로 탄생되었으며 아주 빠르게 모든 영역에서 지구생활의 곳곳에 잠입하였습니다.

 

플라스틱의 역사를 보다 구체적으로 알아보았습니다.

 

플라스틱 개발은 특정 한 명의 인물이 아닌, 당시 사회가 필요로 했던 상아와 같은 귀한 자연 자원의 대체재를 찾으려는 전반적인 노력의 결과로 알려져 있습니다. 특히 당구공의 재료를 대체하려는 움직임이 플라스틱 개발의 중요한 동기 중 하나가 되었다고 합니다.

 

상아 대체재에 대한 시대적 요구

 

19세기 중반, 당구는 신사들의 스포츠로 큰 인기를 끌었습니다. 그런데 당구공은 코끼리의 상아로 만들어졌답니다. 상아는 매우 귀하고 값비싼 재료였을 뿐만 아니라, 하나의 코끼리 상아로 만들 수 있는 당구공은 고작 6~8개에 불과했다고 하는군요. 게다가 무분별한 밀렵으로 코끼리 개체 수가 급감하면서 상아 공급이 불안정해지고 가격은 더욱 치솟았습니다.

 

이러한 상황 속에서 미국의 한 당구공 제조업체는 상아를 대체할 물질을 개발하는 사람에게 1만 달러의 상금을 걸었습니다. 당시 1만 달러는 어마어마한 금액이었고, 이 광고는 많은 발명가와 과학자들에게 플라스틱 개발에 뛰어들게 하는 강력한 동기가 되었다고 합니다.

 

플라스틱 개발의 주요 인물과 일화를 더 알아보았습니다.

 

플라스틱 개발의 주요 인물과 일화

 

이러한 시대적 요구에 여러 인물들이 플라스틱 개발에 기여했는데, 그중 가장 대표적인 인물은 영국의 *알렉산더 파크스(Alexander Parkes)*와 벨기에 출신 미국인 *레오 베이클랜드(Leo Baekeland)*입니다.

 

1. 알렉산더 파크스와 '파크신(Parkesine)' (최초의 인공 플라스틱)

 

일화: 알렉산더 파크스는 1862년 런던 만국 박람회에 자신이 개발한 신소재 '파크신'을 출품했습니다. 그는 평소 다양한 화학 물질을 다루는 데 능숙한 화학자이자 발명가였습니다. 특히 천연 물질인 *셀룰로스(식물 섬유)*에 질산과 알코올 등을 섞어 새로운 물질을 만들려는 실험에 몰두했습니다.

 

개발 과정: 파크스는 질산셀룰로스(nitrocellulose)를 에테르와 알코올에 용해시킨 후, 틀에 넣어 건조하면 원하는 모양으로 성형할 수 있고, 단단하면서도 탄성 있는 물질이 된다는 것을 발견했습니다. 이 물질은 열을 가하면 부드러워지고 식으면 단단해지는 열가소성의 특징을 가지고 있었습니다.

 

이로써 ‘파크신’은 인류가 인위적으로 만든 최초의 플라스틱으로 평가받습니다. 하지만 당시 기술의 한계로 인해 건조 과정에서 수축하거나 종종 충격에 약해 부서지거나 심지어 폭발하는 등 안정성이 떨어지는 단점이 있었습니다. 그래서 당구공으로는 완벽한 대체재가 되지 못했지만, 단추, 빗 등의 생활용품 제작에 활용되며 플라스틱 시대의 시작을 열게했다고 합니다.

 

2. 존 웨슬리 하얏트(John Wesley Hyatt)와 '셀룰로이드(Celluloid)'

일화: 알렉산더 파크스의 파크신 개발 이후, 미국의 인쇄 출판업자이자 발명가인 존 웨슬리 하얏트도 상아 대체재, 특히 당구공 재료를 찾기 위해 고심했습니다. 그는 형제인 아이제이아(Isaiah)와 함께 파크신의 단점을 보완하기 위한 연구에 착수했습니다.

 

개발 과정: 하얏트 형제는 질산셀룰로스에 *장뇌(樟腦, camphor)*를 첨가하여 안정성을 크게 개선한 물질을 개발했습니다. 이 물질이 바로 1869년에 개발된 ‘셀룰로이드’입니다.

 

특징: ‘셀룰로이드’는 ‘파크신’보다 훨씬 안정적이었고, 상아와 유사한 질감과 색상을 구현할 수 있었습니다. 이로써 셀룰로이드는 당구공뿐만 아니라 피아노 건반, 영화 필름, 만년필, 인형 등 다양한 제품에 활용되며 플라스틱의 상업적 성공을 이끌었습니다. 특히 영화 필름의 주재료로 사용되면서 할리우드 영화 산업 발전에 지대한 공헌을 했습니다.

 

3. 레오 베이클랜드와 '베이클라이트(Bakelite)' (최초의 완전 합성 플라스틱)

일화: 레오 베이클랜드는 벨기에 출신의 화학자로, 미국으로 건너와 사업가로 성공한 인물입니다. 그는 사진 인화지 '벨록스(Velox)'를 개발하여 큰 부를 쌓았지만, 이에 안주하지 않고 새로운 물질 개발에 대한 열정을 가지고 있었습니다. 특히 당시 전기 산업에서 중요한 역할을 하던 천연 수지인 '셸락(shellac)'의 인공 대체재를 찾고 있었습니다.

 

개발 과정: 베이클랜드는 페놀과 포름알데히드를 혼합하여 고온에서 반응시키는 실험을 거듭했습니다. 수년간의 노력 끝에 1907년, 그는 한 번 굳으면 열을 가해도 다시 녹지 않는 단단한 물질을 합성하는 데 성공했습니다. 이것이 바로 인류 최초의 완전 합성 플라스틱인 베이클라이트입니다.

 

특징: 베이클라이트는 뛰어난 전기 절연성과 내열성, 내화학성을 자랑했습니다. 이로 인해 라디오, 전화기, 전기 부품, 자동차 부품, 주방용품 손잡이 등 다양한 산업 분야에서 혁명적인 변화를 가져왔습니다. 베이클라이트의 등장은 값싸고 대량 생산이 가능한 플라스틱 시대를 본격적으로 열었으며, 이후 다양한 합성 플라스틱 개발의 시발점이 되었습니다.

 

요약해보면 우리의 생활에서 이젠 절대적으로 필요한 플라스틱 개발은 특정 개인의 지시라기보다는, 19세기 중반 이후 산업 혁명과 맞물려 귀하고 한정적인 자연 자원(상아, 고무, 거북 등껍질 등)의 대량 생산 및 보급 가능한 대체재를 찾으려는 사회 전반의 강한 요구였에 의해서였습니다. 특히 당구공 상금 사건과 같은 구체적인 계기는 발명가들에게 실질적인 동기를 부여하며 플라스틱이라는 혁신적인 소재가 탄생하는 데 결정적인 역할을 했습니다.

 

플라스틱은 처음에는 귀한 자원의 대체재이자 환경 보호적인 측면에서 환영받았지만, 대량 생산과 무분별한 소비, 그리고 자연 분해되지 않는 특성으로 인해 오늘날 심각한 환경 문제를 야기하는 역설적인 상황에 놓이게 되었습니다.

장홍제 화학박사에 의하면 플라스틱 위험은 주원료보다는 첨가물때문이라고 하는데요. 플라스틱은 그 고유의 장점이 이제 역설적으로 환경문제의 주범이 되어가고 있습니다.

 

2024. 9.5 경향신문기사

 

 

얼마전 태평양의 해양오염물질과 플라스틱 산을 보여주며 미세플라스틱의 분해물질에 관한 정보를 본 적이 있는데 그 물질을 대량으로 생산하여 효과를 가시적으로 보기에는 여러 겹의 문제가 있다고 들었습니다. 그래도 지속적인 지구환경과 생명과 건강이상에 영향을 주는 미세풀라스틱의 위험에 대한 방법찾기에 전문가들의 노력이 있고 일반인들의 절제와 분리수거 등 노력이 계속되어야할 것 같습니다.

 

당장 티백을 줄이려고 합니다. 종이컵은 거의 절대 쓰지 않아보려합니다. 생수도 사먹지 말까합니다. 스테인레스 재질과 도자기용기를 쓰고 일회용 티슈는 정말 쓰지 않으려합니다. 코로나시기 무분별하게 물티슈를 쓰던 우리의 생활모습을 정말 더는 보고 싶지 않습니다. 

 

경향 위의 기사 동일

 

플라스틱 쓰레기를 배출하는 나라 상위20개국들을 살펴보면 1위는 예상대로? 압도적으로 인도입니다.

인도는 전 세계 배출량의 약 18~20%를 차지하며 압도적 1위입니다. 우리나라는 개인별 플라스틱 사용이 어마한 것으로 알려져 있습니다. 빠른 정책의 시도가 필요합니다. 단지 분리수거만으로는 안된다고 생각합니다.

 

슬프게도! 그리고 예상하는대로! 상위 10개국 중 아시아와 아프리카 국가가 다수를 차지합니다. 선진국(미국, 유럽 등)은 폐기물 관리 시스템이 잘 갖춰져 있어 절대 배출량은 많지만, 환경에 직접 유출되는 플라스틱 쓰레기 비중은 상대적으로 낮은 편으로 결과가 나옵니다. 이 순위는 플라스틱 쓰레기 관리 정책, 인구 규모, 경제 수준, 수거·재활용 시스템의 효율성 등 다양한 요인의 영향을 받는 것 같습니다. 제 개인적으로는 우리나라의 식당내 그리고 어디나 쉽게 접하는 물티슈사용에 대한 제한이 좀 생기기를 바랍니다. 분리수거는 잘되고 있는 편이라 생각합니다. 십여년전 위싱턴의 중산층 가정에 5박을 하며 머무르는 동안 그들의 무심한 분리수거방법에 의아해한 적이 있습니다. 패트병분리가 잘 이루어지지 안하더라구요, 한 집을 보고 일반화하기는 뭣하지만! 땅이 넓어서일까요? 아님 섞여 수거한 쓰레기를 다시 분리하는 장치나 인력 장소 등등이 우리보다 더 나은 걸까요? 어제는 장가계의 계곡에서 화학물질뿐 아니라 관광객의 페트병이 계곡에 대형 산더미를 만든 현장을 보고 기겁했습니다. 어찌됐건 플라스틱 오염 문제는 경제적 배경과 무관하게 전 세계적으로 만연한 문제입니다.  아! 우리의 후손들이 걱정입니다. 위의 유튜브 채널에 게스트로 나오신 박사의 말에 의하면 2100년 우리가 들이키는 미세플라스틱의 양은 상상이 되지 않습니다. 귀를 막고 싶습니다.