기술v 재료의 이용 1.재료의 특성 (3)플라스틱(플라스틱의 특성)

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■ 플라스틱의 뜻

플라스틱은 합성 수지라는 말과 같이 사용되는데, 합성 수지란 플라스틱 재료를 비롯해서 도료, 접착제 등 여러 가지를 총칭하는 말이다. 플라스틱이라는 용어는 원래 영어 'plastics'에서 유래된 것으로, 형용사인 소성(塑性)이라는 뜻의 'plastic'이 그 어원이다. 이것은 쉽게 성형할 수 있다는 의미를 내포하고 있다. 소성(plasticity)이란 점 토와 같은 성질로서, 힘을 가하면 변형되고, 힘을 제거해도 변형된 상태로 남아 있는 성질, 즉 탄성과 반대되는 성질을 말한다. 플라스틱은 열이나 압력, 또는 열과 압력을 함께 가했을 때 녹아서 유동성을 가지게 되는데, 이것은 플라스틱이 고분자 물질을 주원료로 하기 때문이다. ※ 대부분의 플라스틱 원료는 석유로부터 나온다.

■ 고분자 물질

화합물을 분자량에 의해 분류하면, 분자량이 적은 저분자 화합물과 분자량이 매우 큰 고분자 화합물로 나눌 수 있다. 일반적으로 유기 화합물의 분자량은 100∼300 사이에 있는데, 대부분 500 이하를 저분자 화합물이라 하며, 고분자 화합물은 10,000 이상의 것이 보통이고 수 만에서 수십 만에 이른다.
① 천연 고분자 화합물

종이 펄프, 녹말, 단백질, 핵산, 셀룰로오스, 송진, 천연 고무 등과 같이 자연에서 산출되는 고분자 물질을 말한다.

② 합성 고분자 물질

나일론, 합성 고무, 규소 수지, 이온 교환 수지 등과 같이 인공적으로 합성되는 고분자 물질을 말한다. 일반적으로 플라스틱이라 하면 합성 고분자 물질을 말하며, 고분자 물질이 플라스틱의 원료로 사용되는 경우에 수지라고 한다.

■ 플라스틱의 성질
플라스틱이 현재 우리 생활이나 산업 현장에서 널리 사용되는 이유는 다음과 같은 여러 가지 우수한 성질을 가지고 있기 때문이다.

① 유리나 금속에 비하여 가볍다.

금속 재료는 비중이 2.7∼9(알루미늄 2.7, 철 7.9) 정도로 가장 크며, 유리 재료·자기 재료 등과 같은 세라믹 재료가 2.1∼5.3 정도의 값을 가지나, 플라스틱은 0.9∼1.6 정도의 것이 많다. 플라스틱 중에서 가장 무거운 것은 불소 수지로 2.2 정도이고, 가장 가벼운 것은 폴리프로필렌으로 0.9∼0.91 정도이다.플라스틱폼은 내부에 기체를 포함하고 있으므로 이들보다 훨씬 가볍다.

② 열과 전기를 잘 전달하지 않는다.

대부분의 고분자 물질은 열을 잘 전달하지 않으며, 전기 절연성이 좋고 고주파 전기에 우수한 저항성을 나타내기도 한다. 그러나 플라스틱에 전도성 물질을 적당히 혼합하면 전도성을 나타낼 수도 있으며, 저항성을 조절하여 낮출 수 있으므로 전기 재료에 많이 이용된다.

③ 물이나 기름·약품에 잘 견딘다.

일반적으로 화학적 안정성이 크기 때문에 산이나 알칼리 등에 잘 분해되지 않으며, 물이나 기름 등에 잘 견디므로 오랫동안 사용할 수 있다.

④ 유리와 같이 빛을 잘 통과시킬 수 있다.

유리와 똑같은 용도로 사용할 수 있으며, 투명도가 높은 것, 광택이 좋은 것, 채색이 아름다운 것 등으로 선택하여 이용할 수 있다.

⑤ 가소성이 크므로 여러 가지 모양을 쉽게 만들 수 있다.

사출 성형·압축 성형 등의 방법을 이용하면 다양한 형태의 성형을 할 수 있으므로, 금속 재료로 제품을 만드는 것보다 가공비가 극히 저렴하다. 또한, 가공 방법에 따라 여러 가지로 다른 성질이 얻어진다. 예를 들어, 염화 비닐 수지는 경질 제품이 만들어지나, 가소제를 첨가하여 성형하면 연질 제품이 얻어진다.

⑥ 표면 광택이 좋으며, 색소에 의해 여러 가지 색깔을 낼 수 있다.

플라스틱은 대부분 표면 광택이 좋으며, 착색이 쉬워 색소에 따라 다양한 색깔을 낼 수 있다.

⑦ 그 밖의 성질

플라스틱은 이 밖에도 섬유 또는 얇은 막을 만드는 성질, 강력한 접착성, 낮은 마멸성 등 다양한 성질을 가지고 있다. 그러나 열에 약하여 높은 온도에서 사용하기 곤란하고, 기후에 민감하여 온도 변화에 따라 변형과 변색, 노화 등이 발생하며, 충격에 약하여 깨지기 쉬운 단점이 있다. 또한, 대부분의 플라스틱은 썩지 않아 자연 환경을 오염시킬 수 있다.

전도성 플라스틱 우리가 일상 생활에서 사용하는 플라스틱은 일반적으로 전기가 통하지 않지만, 특정 물질(예를 들어, 요오드)을 첨가하면 금속처럼 전도성을 띠게 된다. 이 혁명적인 발견은 컴퓨터의 백업 전지나 휴대 전화 축전지, 플라스틱 전지를 만들고, 노트북 컴퓨터를 시계만큼 작게 만드는 데 활용할 수 있다. 전기 전도성 플라스틱의 응용 가능성에 관한 연구는 지난 1980년도 초부터 매우 활발히 진행되고 있다. 특히, 일본에서는 정부 및 기업체가 각기 병행하여 1980년부터 10년간 정부는 국책 과제로, 기업은 여러 기업들이 연합된 형태로서 장기 연구 개발 과제로 이 분야 응용 연구에 대단한 열성을 보이고 있다. 전기 전도성 고분자는 기존 플라스틱 종류와는 달리 금속과 비슷한 종류의 높은 전기 전도도를 갖기 때문에 금속과 대체시킬 수 있는 가능성을 가지고 있다. 또, 현재 쓰이는 전력선의 덮개, 전기를 만들고 저장하는 소자(태양 전지, 각종 반도체 접합 소자 등), 플라스틱 전지, 전자파를 송·수신하는 데 필요한 장치 등에 이용할 수 있다. 이 밖에도 전도성 플라스틱은 광화학적 효과, 반도체적 접합 소자, 촉매적 성질 등 여러 가지 응용 가능성을 가지고 있다. 우리 나라에서도 표면 개질 기술을 이용하여 휴대용 컴퓨터의 접는 모니터 등에 사용할 수 있는 전도성 플라스틱 제조 기술이 개발되었다. 한국 과학 기술 연구원 박막 기술 연구 센터에서는 2000년 3월 12일에 표면 개질 기술을 응용해 폴리카보나이트 등과 같은 플라스틱 위에 전도성 재료인 인듐주석산화물(InSnO3)을 도포해 플라스틱에 전기를 통하게 한 전도성 플라스틱을 개발하는 데 성공했다고 밝혔다.