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케미칼_테크/캐스트

단백질은 천연 고분자, 플라스틱은 합성 고분자? 재미있는 고분자 이야기

  
고분자는 이해하기 어려운 화학 용어 같지만, 일상생활과도 아주 밀접합니다. 우리 몸을 구성하고 있는 단백질이나 탄수화물, 또는 생활 필수품인 플라스틱 등이 모두 고분자이기 때문입니다.


고분자는 크게 우리 몸 또는 환경에서 자연적으로 만들어지는 천연 고분자와, 인위적으로 생산하는 합성 고분자로 구분할 수 있는데요. 오늘은 고분자의 의미와 함께 그 종류에 대해 자세히 알아보도록 하겠습니다. 

 

 


#고분자란?
 


고분자(高分子, macromolecule)는 일반적으로 분자량이 1만 이상으로 큰 분자를 의미하며, 고분자 화합물 또는 고분자라고 합니다. 대부분 단량체(monomer, 중합체를 만들 수 있는 분자량이 작은 저분자 화합물)를 연결시켜 만든 ‘중합체(polymer)’를 의미하기도 합니다.


고분자 화합물은 크게 천연과 합성으로 나눌 수 있습니다. 천연 고분자 화합물에는 단백질, 탄수화물, 녹말, 천연 고무 등이 있으며, 합성 고분자 화합물은 폴리에틸렌, 나일론 등의 합성수지 및 합성섬유, 합성 고무 등이 있습니다. 

 



합성 고분자 화합물 #합성수지
 


합성 고분자 화합물 중 하나인 ‘합성수지’는 크게 열가소성 수지, 열경화성 수지, 이온교환수지로 나눌 수 있습니다. 

1) 열가소성 수지
가열하면 부드러워지고 식으면 다시 굳는 특징을 지니고 있는데요, 폴리에틸렌(PE), 폴리프로필렌(PP), PVC, 폴리스티렌(PS), PVA, 아크릴 수지 등이 해당됩니다.


2) 열경화성 수지


한번 굳어지면 가열해도 부드러워지거나 녹지 않으며, 폴리우레탄, 페놀수지, 멜라민수지 등이 있습니다.


3) 이온교환수지
극성, 비극성 용액 중에 녹아 있는 이온성 불순물을 교환, 정제해주는 역할을 하며, 양이온교환수지와 음이온교환수지가 있습니다. 

 

 


고분자 #구조

출처: ascensionsciences.com


1) 선형 고분자(Linear Polymer)
선형 고분자는 긴 사슬 형태로 이루어져 있습니다. 선형 구조를 가지는 범용 고분자에는 폴리에틸렌, 폴리(비닐클로라이드), 폴리스티렌, 폴리(메틸 메탈크릴레이트) 등이 있습니다.

 

2) 가지 고분자(Branched Polymer)
선형고분자에 가지가 붙어있는 구조로, 가지로 인해 고분자들이 서로 밀접하게 쌓이기 어려워 밀도가 낮아집니다. 고밀도 폴리에틸렌이 선형 고분자라면 저밀도 폴리에틸렌은 가지 고분자 형태를 지니고 있습니다.

 

3) 가교 고분자(Cross linked Polymer)
사슬 사이에 1차 결합이 존재하는 것이 가교 고분자입니다. 고분자를 합성하는 과정에서 가교되거나 고온에서 비가역적인 화학 반응을 일으켜 가교시키기도 합니다. 가교도가 높으면 다이아몬드처럼 단단하고 팽윤이 잘 되지 않는 물질이 됩니다. 

 

 


선형 저밀도 폴리에틸렌 #LLDPE

 


폴리에틸렌(PE)은 밀도에 따라 저밀도 폴리에틸렌(LDPE)와 고밀도 폴리에틸렌(HDPE)로 나눌 수 있습니다. 선형 저밀도 폴리에틸렌(LLDPE; Linear Low-Density Polyethylene)은 밀도는 LDPE처럼 저밀도이지만 분자구조는 HDPE처럼 선형 구조를 이루고 있어 ‘선형 저밀도 폴리에틸렌’이라고 합니다.


강도와 가공성, 광학성이 우수해 각종 산업용 포장재, 식품 포장재로 사용되며, 전기절연성이 우수해 전선피복용으로도 사용되고 있습니다. 

 

 


열에 강한 가교폴리에틸렌 #XLPE


가교폴리에틸렌 XLPE(Cross Linked-Polyethylene)는 폴리에틸렌에 첨가제를 넣어 가교 반응을 통해 화학구조가 변형된 것입니다. 뛰어난 절연 및 내열 성능으로 전력 케이블의 절연재료로 사용되며, 주로 고압 전력 케이블에 사용됩니다.


한화솔루션은 세계에서 세 번째로 개발한 자체 기술을 통해 XLPE 생산에 성공, 연간 6만톤의 XLPE를 전세계 50여개국에 판매하고 있습니다. XLPE는 기후변화 대응을 위한 중요한 역할을 수행하고 있는데요. 태양광 등 신재생에너지를 통해 생산된 전기를 옮기는 케이블에 활용되고 있습니다.


고분자는 우리 몸, 생활에 필요한 용품들, 그리고 송전용 케이블까지 다양한 형태로 활약하고 있습니다. 다음 시간에도 더욱 흥미로운 화학이야기로 돌아오겠습니다.  

 

 

* 이 콘텐츠의 모든 저작권은 한화솔루션(주)에 있습니다.