망원경 손잡이 이야기

요 옆의 ATM 섹션에서 PP에 대한 저의 설명을 보고 화공을 전공한 한 학생으로부터 쪽지가 왔습니다. 제 글 중에서 일부분 틀린 내용이 있답니다. 그기에는 답글을 못적어서 일부러 쪽지를 보냈군요. 고맙습니다. 그럼 Q/A란에서 공개하겠습니다. 혹시 다른 의견이 있는 분들의 참여를 위해서요. 망원경과는 하등의 관계가 없지만 다 피가 되고 살이 되는 이야기이고 알아서 손해 볼 일없는 과학적 사실이므로 부연 설명하겠습니다.

양해의 말씀을 구해야 할 것이 있는데, 고분자 수지에 대한 물성치 자료가 전부 사과박스 속에 들어 있어서 꺼내 보지를 못하고 제 기억에만 의해 적었습니다. 집이 좁아서인데 조만간 좀 넓은 집으로 이사를 가게되면 정확한 자료를 풀어놓아 여러 데이터를 적을 수 있지싶습니다.


(학생 의견)
plastic에 대한 설명중 틀리신 부분이 있어서 쪽지 보냅니다.

1. PP의 경우는 녹는점이 160도이고, 타는점 역시 나름대로 높은 편입니다.
또한, 가격이 싸지만 기계적 강도는 좋아서 엔프라급에 속한다고 하기도 합니다.
pp는 저온강도가 낮아서 망원경쪽에 사용할 경우에는 나쁘지만, 일반적으로 사용할 때는 충분히 그 값을 하는 플라스틱입니다.

낙동 답변)
맞습니다. 제가 적은 PP는 단편적인 PP 설명이고, 사실은 여러 종류가 있습니다. 예를들어 7~8년전에 한남화학에서 생산한 ‘J320'이라는 PP는 여러 물성치가 우수했습니다(어떤 물성치가 우수했는지는 기억을 못하겠음). 가격도 비쌌고요. 그당시 일반 PP 가격이 kg당 500~600원 선이었는데 이것은 900원 정도 했다고 기억합니다. 아마 지금도 생산할 겁니다. 또 PP는 불에 잘 탄다고 했는데, 난연성 PP도 있습니다. 이것은 1000원이 넘었습니다. 일반 PP의 두배에 육박하는 가격이지요. 따라서 PP가 싸구려 재질은 아니고 그 용도에 따라 선택해야할 사양입니다. PP는 성형 후 수축도 심하지만 표면이 미려하고, 성형성이 좋고, 기계적 성질도 우수하고, 가격도 싸서 플라스틱 재료에서 가장 인기가 있습니다. 가정용 플라스틱의 90%이상이 PP임을 봐도 잘 알 수있습니다. 한 때는 PP가 귀해서 PP가 금싸라기 대접을 받았던 적도 있었습니다.

그러나 저온에서는 많이 약합니다. 근본적으로 인장강도가 별로라는 이야기이지요. 영하 20도 이하로 떨어지면, 성형시에 발생한, 웰드라인 부의 잔류 응력에 의해 부서지기 쉽습니다.


(학생 의견)
PE는 저가의 소재가 맞습니다만

페트병은 PET(E)라고 하지요 PET (Poly Ethylene Terephthalate) 라고 하는 일명 엔프라 (Engineering Plastic)를 소재로 하지요. 엄연히 많이 쓰긴 하지만 나름대로 고급소재입니다.

낙동 의견)
그렇습니다. PET는 PE와는 성질이 다릅니다. PET는 PE보다는 기계적 성질이 우수하긴 한데 얼마나 우수한지는 모르겠군요. 그리고 이것도 PE의 방계 재료가 아닌지 모르겠습니다. PE의 방계 재료도 여러 가지가 개발되었습니다. HDPE도 있고 또 뭐가 있을까요? 기억이 잘 안나는군요. PE는 가격이 500원 정도로 PP보다도 싼 재질이었고 플라스틱물 중에서는 가장 싼 재질이 아닌가 생각합니다. PE나 PP는 모두 인장강도가 좋지 않아 힘이 요구되는 가대 손잡이에는 부적당한 제품입니다. 그기다가 PE도 성형 수축이 심해서 외관재료와 정밀 재료는 잘 사용치 않고, 반투명 상태로 봉으로 생산하여 기계가공부품으로 많이 사용합니다.

(학생 의견)
PC (Poly Carbonate)는 엄밀히 열경화성 재질이 아닙니다. 녹는점이 260도로 이상이기 때문에 오인하실수는 있지만, 엄밀히 열가소성 물질에 해당합니다. 대표적인 엔프라이기도 하죠.
(낙동의견)
예! PC는 열가소성수지가 맞을겁니다. 잠시 혼동했습니다. PC는 7~8년전에 5,000원 정도하는 아주 비싼 엔지니어링플라스틱이었습니다. PP 가격의 10배 정도 했습니다. 요즘은 국내에서도 많이 나올겁니다. 이것의 대표적인 사용예로서는 믹서기 통을 들 수있습니다. 이게 과거 강화 유리였는데 PC로 바뀌었습니다. 또 치과 병원에서 보철재료로도 사용한다는 말을 듣기도했는데, 문모님 맞는지요? PC의 인장강도는 플라스틱에서는 최강니다.
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(보조 설명)

**열 가소성(可塑性) 수지와 경화성(硬化性) 수지...‘경화 누나’할 때의 경화가 아님

열가소성 수지...말 그대로 가열하면 소성을 나타내는 수지입니다. 소성은 탄성과 반대개념인데 재료를 늘임에 따라 ‘후크의법칙’이 성립되지 않는 영역을 말합니다(후크란 보물섬의 후크 선장이 아닙니다). 지우개를 누르면 그 높이의 길이는 줄어들고 반대로 옆 길이는 늘어납니다. 이 비율을 프와송비라고합니다. 완전 탄성체는 프와송비가 1이됩니다. 이 값이 0.3이하인가가 되면 소성영역이 되지 싶습니다. 즉 소성체는 외력을 받으면 그 에너지가 내부 에너지로 간다는 이야기잊요.

과천의 별친구 문모님은 치과의 금속재료의 포와송비 거동을 컴퓨터시뮬레이션으로 해석하여 대학원 학위를 이수하였다고 동아일보에 났습니다. 그러므로 요기에 대해서는 낙동강보다 훨씬 전문가이므로 문모님이 더 잘 아실겁니다.

열가소성 수지는 가열하면 연화하여 가소성을 나타내고, 냉각해서 고화되는 플라스틱을 말합니다. 이것은 녹이면 얼마든지 재사용이 가능합니다. 열가소성 수지에 속하는 대표적인 플라스틱에는 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 염화비닐수지, 초산 비닐 수지, 폴리스틸렌, ABS수지 등입니다.

열경화성 수지...저분자량의 물질을 열이나 경화제를 넣어서 경화시킵니다. 따라서 한번 굳으면 다시 녹지 못하고, 단지 온도가 너무 높으면 타기만합니다.
페놀수지, 에폭시 수지 등이 있지요.

**수지 판별법
수지를 눈으로 보고 판별하는 것은 어렵습니다. 그래서 실무에서는 태워보고 냄새를 맡아서 판별합니다. 예를들어 나일론은 머리카락이 타는 냄새가 나고, PP는 파란 불꽃이 일어납니다. 따라서 건호씨 가대의 손잡이가 PC인지 아닌지를 알려면 나사를 풀어서 태워보면 됩니다.

우리나라는 ‘98년도부터 ’자원의 절약과 재활용 촉진법‘이 시행되었습니다. 이 법에 의해 열가소성 수지는 전부 수거를 하여 재활용을 할 수 있도록 각 플라스틱 부품에는 수지 이름을 명기하도록했습니다. 여러분들이 집에 있는 쓰레기통 밑을 보면 'PP' 또는 ’폴리프로필렌‘이라는 수지 이름이 적혀있을겁니다.

그럼...총총이만...