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비닐에서 신발까지 만능 '폴리올레핀(Polyolefin)'이 만들어가는 세상!
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한화케미칼이라는 이름은 누구나 한 번쯤 들어보셨을 거에요. 그런데 한화케미칼이 무슨 일을 하는지 물어보면 어려워하시는 분들이 계십니다. 아무래도 우리가 한화케미칼이 생산하는 제품을 직접적으로 구매를 하지 않기 때문에 그런 것 같습니다. 한화케미칼이 생산하는 제품들은 우리가 사용하는 제품들 대부분에 포함되어 있는데요. 우리가 인식하지 못하는 사이 한화케미칼의 제품은 우리 주변에 곳곳에 스며들어 있습니다.
그런데 아직도 한화케미칼이라는 회사가 도대체 무엇을 어떻게 생산하는 회사인지 아직 모르시는 분들이 있다고 생각하여 준비해보았습니다! 한화케미칼은 다양한 사업을 통해 산업의 기반이 만들어주고 주로 기초 석유화학 제품 생산을 하는 회사입니다. 다양한 사업 중에 오늘은 한화케미칼이 생산하는 PO(폴리올레핀)가 무엇이고 어떻게 만드는 지는지 하나하나씩 알아보려고 합니다.
▲ 폴리올레핀 분자(출처: http://www.pes-tec.com/)
폴리올레핀은 Poly + Olefin이 합쳐진 단어입니다. 여기서 ‘Poly-‘라는 접미사는 다중의 즉, 여러 개로 결합되는 것을 의미하는데요. Olefin은 이중결합을 1개 가진 사슬 모양 탄화수소 화합물을 뜻합니다. 따라서 폴리올레핀이 된다면, 이중결합의 Olefin이 단일결합이 되면서 여러 개로 결합되는 것을 나타냅니다. 한화케미칼에서 만드는 PO(폴리올레핀)는 LDPE(Low Density Polyethylene), LLDPE(Linear Low Density Polyethylene), HDPE(High Density Polyethylene), EVA(Ethylene Vinyl Acetate Copolymer), W&C(Wire&Cable Compound)가 있습니다.
폴리올레핀(Polyolefin)은 #무엇으로부터 얻는 것일까?
▲ 원유 정체를 통해 얻는 것들(출처: 두산백과)
우선 정유회사에서 원유를 수입한 후 거대하고 복잡한 정유 장비를 통해서 정제를 하게 됩니다. 이때 끓는점이 낮은 LPG부터 휘발유, 나프타, 등유, 제트연료유, 경유, 아스팔트 등을 얻을 수 있는데요, 여기에서 한화케미칼에서 생산하는 PO(폴리올레핀)를 만들기 위해서 나프타가 사용된다고 합니다. 나프타(naphtha)라는 말이 생소하시다고요? 나프타는 특정 범위에서 끓는 석유나 콜타르(coal tar)에서 얻는 증류물과 같은 다양한 가연성 액체 탄화수소 혼합물을 가리킵니다.
2. 나프타를 에틸렌으로 분해
▲ 나프타 분해공정(출처: http://www.yncc.co.kr/)
나프타를 스팀과 함께 800℃의 고온에서 경질 탄화수소 화합물로 열분해 반응시킨 후, 냉각 압축, 정제공정을 거쳐 에틸렌, 프로필렌, 혼합 C4 유분, 열분해가솔린(P.G) 등을 만드는데요. 나프타 분해 과정을 통해 얻은 물질들을 이용하여 PO(폴리올레핀)로 만들 수 있는데, 한화케미칼의 PO(폴리올레핀)와 화성사업은 에틸렌을 기반으로 만들어지게 됩니다. 에틸렌은 각종 화합물의 원료로 사용되는데, 특히 합성수지인 폴리에틸렌 제조의 원료로 많이 사용됩니다. 또한 식물 호르몬으로 작용하여 과일의 성숙을 촉진하는 성질을 이용하여 감귤류나 토마토의 성숙을 촉진하기 위한 목적으로도 사용된다고 합니다.
▲ LDPE 공정(출처: 한국산업안전공단)
폴리올레핀은 어떻게 만들어지는 걸까요? 위의 그림은 한화케미칼에서 만드는 PO(폴리올레핀)의 예인 LDPE(Low Density Polyethylene)를 만드는 공정 도표입니다. 우선 PO(폴리올레핀)의 원료인 올레핀을 압축기 거쳐 반응기로 보내집니다. 이때 어떤 PO(폴리올레핀)를 만드느냐에 따라 압력의 세기가 달라진다고 합니다. 반응기에 오게 된 기체 올레핀은 중합반응기를 통해서 폴리올레핀이 중합되는데요. 마지막으로 압출기를 통해서 폴리올레핀이 굳어지게 되고 펠렛(pellet) 형태로 만들어지게 되는 것입니다. 펠렛이라는 것은 성형용 수지의 취급을 간단하게 하기 위해서 만들어 놓은 입자라고 합니다.
이렇게 펠렛형태로 만들어진 PO(폴리올레핀)는 원료로써 가공을 하여 산업 전반에 걸쳐 다양한 용도로 쓰이게 되는데, 그 특성과 용도는 다음과 같습니다.
1. LDPE(Low Density Polyethylene)
LDPE는 에틸렌을 중합하여 제조하는 합성수지로 상온에서 투명한 고체로 결정화가 낮아 가공성과 유연성 그리고 투명성이 우수하다고 합니다. 그래서 농업용, 공업용 필름, 코팅, 사출, 발포, 중공성형 등 다양한 분야의 원료로 사용되고 있습니다.
2. LLDPE(Linear Low Density Polyethylene)
▲ LLDPE로 만들어진 비닐 포장재(출처: https://www.facebook.com/qaddicts)
강도와 가공성은 물론 광학성, 환경적응력이 우수해 각종 산업용 포장재, 식품 포장재, 타포린 코팅 등의 원료로 사용되고 있습니다. LLDPE는 이름에서도 느낄 수 있듯이 LDPE와 비슷한 성질을 가지고 있으나, 비닐을 제작하는데 더 특화된 제품으로 많은 비닐에 사용된다고 합니다.
3. HDPE(High Density Polyethylene)
▲  HDPE로 만든 파이프(출처: http://constructionreviewonline.com/)
HDPE는 밀도가 높기 때문에 충격에 강하다는 장점을 가지고 있습니다. 그래서 파이프와 같은 외부의 충격을 견뎌야 하는 제품에 주로 사용된다고 합니다. 또한 고속가공성 및 고강도, 내펑크성이 뛰어나며 전기절연성의 특징을 가지고 있어 통신케이블, 타포린 Yarn용 등으로 활용됩니다.
4. EVA(Ethylene Vinyl Acetate Copolymer)
▲ 신발용 소재로 사용되는 EVA(출처: http://www.tosoh.com/)
에틸렌과 초산 비닐 모노머를 공중합시켜 얻어지는 중합체를 EVA라고 하는데요, EVA는 함량에 따라 다양한 제품에서 활용되고 있습니다. 저함량 EVA는 포장재, 라미네이트 필름의 접착제 등에 사용되며, 10~20%의 EVA는 투명성, 유연성 등이 우수해 신발용 소재, 농업용 필름 등에 사용되며, 고함량 EVA는 접착제의 원료로 사용됩니다.
5. 전선수지(Wire Cable Compound)
▲ 전선의 피복에 사용되는 전선수지(출처: http://otechcompounds.com/)
전선수지는 전기적 특성, 기계적 물성, 가공성이 뛰어난 고기능성 제품으로 전력, 통신케이블 절연 및 피복에 사용됩니다.
지금까지 한화케미칼에서 생산하고 있는 폴리올레핀에 대한 다양한 이야기를 나눠봤습니다. 위 내용에서도 볼 수 있듯이 한화케미칼에서 생산하는 다양한 제품들은 우리 실생활에서 활용되어 우리에게 편리함을 제공하고 있습니다. 우리가 모르고 사용하는 다양한 제품 속에는 한화케미칼의 기술이 숨어있는 것이지요. 지금 여러분이 앉아있는 책상 위에도 한화케미칼의 기술이 곳곳에 숨어있습니다. 이렇게 한화케미칼은 다양한 연구와 기술개발을 통해 보다 나은 제품을 생산하여 우리의 삶의 질을 높여주고 있습니다. 앞으로도 한화케미칼은 새로운 제품 개발을 통해 여러분에게 편리함을 제공하기 위해 노력하도록 하겠습니다.
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