플라스틱의 역사

인류의 역사를 석기시대, 청동기시대, 철기시대로 구분한다면 현대는 플라스틱 시대라 할 수 있다. 실제로 플라스틱 없이는 현대 문명이 만들어낸 혁신적인 제품들을 제조할 수 없다. 예를 들면 수십 나노미터 크기의 패턴 해상도를 가지는 반도체 소자, 얇고 화려한 색감의 LCD와 유기발광 디스플레이, 고성능 2차전지, 초극세사와 기능성 섬유, 자동차 내장재 등은 플라스틱이 개발되지 않았다면 볼 수 없었을 제품이다. 20세기를 주도한 기술 중 하나인 플라스틱의 합성과 진화는 오늘도 계속된다.

최초의 플라스틱은 셀룰로이드(celluloid)로, 이는 천연물인 셀룰로스(cellulose)로 만든 천연수지였다. 1863년 미국 상류사회에서는 당구가 유행했다. 그들은 코끼리의 상아로 당구공을 만들어 사용했는데 코끼리의 수가 급감하면서 당구공 가격이 폭등하기 시작했다. 이에 사람들은 상금을 걸고 당구공의 대용품을 찾게 됐고, 인쇄공이었던 존 하이아트(John. W. Hyatt, 1837~1920)는 여러 가지 실험 끝에 최초의 플라스틱 당구공을 만들게 되었다. 틀니, 단추, 만년필 등의 용도로도 사용됐다. 이후, 벨기에 출신의 미국인 발명가 베이클랜드(Leo Baekeland, 1863~1944)가 만든 ‘베이클라이트(Bakelite)’이다. 이는 본격적인 플라스틱 시대를 연 발명품으로, 베이클랜드는 천연원료를 사용하지 않고 만들어진 포름알데히드와 페놀을 이용해 최초로 합성수지 플라스틱을 만들어 내 1909년 특허를 취득했다.

20세기 후반으로 들어오면서 고기능성 플라스틱의 개발 속도는 더욱 가속화 됐다. 일본의 히데키 시라카와는 앨런 맥더미드, 앨런 히거와 함께 전기가 통하는 플라스틱을 개발해 2000년 노벨화학상을 받았다. 전도성 플라스틱은 광학재료나 유기물질을 이용한 전기발광소자(OLED 디스플레이), 접거나 말 수 있는 차세대 디스플래이, 가볍고 투명한 태양전지의 제조에 이르기까지 다양한 분야에서 기술 개발이 이루어지고 있다. 인공피부나 연골 같은 인공장기 역시 플라스틱으로 개발되고, 생체재료로서 플라스틱은 의학 분야에 광벙위하게 사용될 것으로 예측된다.

수백 도의 온도에 견디는 플라스틱도 만들어 졌다. 일본 혼다사는 이를 이용해 경주용 자동차 엔진까지 제작했다. 미국 듀퐁사는 철사보다 인장강도가 뛰어난 케블러 섬유와 아라미드 섬유를 개발하기도 했다. 이처럼 미래의 플라스틱 신소재 개발의 응용범위에는 한계가 없다. 또한 첨단 기능의 특수 플라스틱 시장은 매우 확대될 것으로 전망된다.

그러나 플라스틱은 환경문제에서 자유롭지 못하다. 쓰고 버려지는 수많은 플라스틱으로 지구의 환경이 오염되고 있기 때문이다. 따라서 분해성 플라스틱의 개발은 앞으로 플라스틱 기술에서 매우 중요한 과제다. 또한 플라스틱의 원료로써 사용되는 원유의 고갈 역시 플라스틱 산업이 직면한 커다란 위기 가운데 하나다. 천연 소재 기반의 플라스틱을 서둘러 개발해야 하는 이유가 바로 여기에 있다.

플라스틱의 역습---쓰는 건 5분, 썩는 데는 수 백년
 
태평양에서 발견된 거대한 플라스틱 쓰레기가 모여 만든 일명 "플라스틱 아일랜드" 한반도 면적의 7배에 달하는 어마어마한 크기이다.

작년 8월 한국에서는 전국적으로 집중호우가 쏟아져 전국 곳곳의 식수원이 쓰레기로 뒤덮였던 적이 있었다. 그 가운데 대전, 청주의 최대 식수원인 대청호에 1만5000m3의 쓰레기가 떠밀려 들어와 거대한 섬이 형성된 광경을 메스콤을 통해 본 적이 있었다.

호수 주변 산림이나 하천 등에서 방치되다가 떠내려온 부유물 중 나무나 풀을 제외하면 대부분이 플라스틱 쓰레기였다. 미세플라스틱은 잘게 쪼개질수록 독성은 더 커지는 것으로 나타나 해양생물에 축적돼 먹이사슬따라 이동되어 인간에게 악영향을 끼친다.

미세플라스틱이 잘게 쪼개져 나노미터 단위로 작아지면 독성이 더 커지고 인체에도 흡수될 수 있는 것으로 나타났다. 수돗물, 생수, 맥주 등에서 미세플라스틱이 검출되고 화장품, 치약 등 스크럽 제품에도 미세플라스틱이 검출되었다. 또 매년 800만t의 플라스틱이 바다로 흘러 들어가고 있다. 바다로 흘러 들어간 플라스틱은 파도, 자외선과 만나면서 잘게 부서진다. 바닷가에 살고 있는 미생물도 플라스틱을 섭취한 뒤 잘게 부숴 내보낸다. 나노플라스틱은 생물에 영향을 미치지만 더 무서운 점은 아직 인간에게 어떤 영향을 미칠지 파악하기가 어렵다는 점이다.
 
플라스틱 사용량을 줄이는 일 이외에는 플라스틱 문제를 해결할 수 있는 방법이 딱히 떠오르지 않는 것도 우려스러운 일이다.

(이동호 위클리홍콩 명예기자 weeklyhk@hanmail.net)

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