2008/11/15 00:23

PET; 병(bottle) 얘기(2) 직업 얘기

  사실 PET병; 소개 및 재활용에서 살짝 소개는 했습니다만, 특정 목적에 맞춰 단발로 쓴 글이었기 때문에 이번부터는 아예 시리즈로 연재할 생각입니다.  PET도 용도가 상당히 다양합니다만, 이거 다 제대로 소개하려다가는 날 새도 모자라니 물론 수박 겉핥기 수준입니다.  부분적으로는 너무 자세히 소개할 경우 전에 다니던 회사에 피해를 줄지도 모르니 그 선은 넘지 말아야 하기도 하고요.
  일단 제가 비교적 잘 아는 병(bottle) 분야부터 쓰겠습니다.  제 현역 업무는 PET가 아니지만 이 분야에 10년 동안 있다 보니 배운 것이 좀 되는지라, 기업 비밀 침해를 피하는 선에서 대충 거칠게 나열해 보죠.  참고로, 이 분야가 현업인 모 군이 리플에 나타나서 씹더라도(!) 그냥 skip하시기 바랍니다, 하하하. ^.^
..



슬슬 시작해 볼까요
   
  PET는 다 아시다시피 폴리에틸렌 테레프탈레이트, poly(ethylene terephthalate)의 약어입니다.  구조는 아래와 같습니다.


  여기에서 n이 몇 개냐에 따라, 즉 고분자의 분자량에 따라 주된 용도가 갈라집니다.  용도별로 언급을 하겠습니다.

  PET는 용도가 상당히 다양합니다.

  전세계적으로 가장 많이 쓰이는 곳은 섬유로, 일반적으로 입는 옷의 상당 부분은 '폴리에스터 섬유'며, 이 중 적어도 90% 이상은 PET 섬유입니다.  이 분야도 매우 재미있긴 합니다만, 가공 기타 공정(실을 뽑는 방사 과정, 첨가제 사용, 실의 강도를 증가시키는 연신과정 등)이 너무 복잡해서 제조 과정의 첫 단계부터 섬유가 되는 맨 끝까지 '모든 분야의 진정한 본좌'는 사실상 없다고들 할 정도입니다.  일단 제 전문 분야는 아니니 skip합니다만, 섬유용 PET의 생산량이 전세계적으로 연간 1000만 톤이 훨씬 넘는다는 것만 언급하죠.
  섬유에는 일반적으로 분자량이 상당히 낮은 PET를 사용하는데, 위 그림에서 n이 대략 100 정도 - 분자량(Mn) 대략 20,000 - 부근입니다.  분자량이 이 정도만 돼도 웬만한 섬유용 강도를 내는 데는 충분하기 때문이죠.  반면 아래의 콜라병 등 병 용도로는 적어도 n=120 이상, 보통은 n=140 부근(분자량 28,000 정도)를 사용해야 하는데, 이렇지 않으면 강도가 부족해서 너무 잘 부서집니다.  이 이유는 최종 제품인 병을 설명하면서 다시 덧붙이겠습니다.

  다음으로 많이 쓰는 용도가 바로 제 전공 분야였던 병(bottle)입니다. 
PET병; 소개 및 재활용에서 사진이 있었습니다만, 가장 흔히 볼 수 있는 콜라병 이미지를 올리겠습니다.  (image from here)

  보아하니 작은 병(아마 350ml?)인 듯합니다.  하지만, 뭐니뭐니해도 가장 많이 만드는 PET병이라면 1.5 liter가 최곱니다.  코카 콜라와 펩시 콜라의 주종목이 이것이며, 전세계에서 한 해에 생산되는 bottle용 PET의 양인 대략 700만 톤(이것도 어림짐작이죠.  정확한 수치는 저도 모릅니다.  더 정확한 통계 숫자 환영) 중 적어도 1/2은 이 용도로 소모됩니다.  나머지가 이것저것 잡다한 다른 PET 병들 - 350ml 콜라, 쥬스병, 차(茶) 병, 생수병, 사이다, 우유음료 등등 - 목적으로 나가죠.
  700만 톤이라니 말로는 참 쉽습니다만, 1.5 리터 콜라병에서 PET 부분의 무게는 불과 40g 안팎입니다(병뚜껑 빼고 직접 달아서 확인해 보십시오.  원래는 더 많았지만 피말리는 비용 압박으로 인해 점점 줄어들고 있습니다).  그러면, 도대체 한 해에 1.5리터 병 몇 개를 만들고 있을까요?  700만톤/40g*0.5=35/4*10^10, 즉 대략 900억 개(!)나 되며, 거기 담을 수 있는 콜라의 양은 대략 14억 kg이라는 ㅎㄷㄷ한 숫자가........
  그것도 1.5리터 병에 담긴 양일 뿐이며, 나머지 다른 작은 병으로 먹는 콜라 양이나 콜라가 아닌 다른 음료수들은 고려도 안 했다는....

1.5병 콜라만 매년 14억 kg이라면, 전세계에서 사람이 먹어치우는 양은 과연.....


  21세기 초 산업계가 만들어 내는 공산품의 양은 이렇게 방대합니다.  결론은 삼천포로 가서


공돌[순]이를 찬양하라!


  다음 편에는 우케 이리 무지막지한 양을 그리도 저렴하게 - 1.5liter 콜라병 한 개의 가격은 200원도 안 할 겁니다.  몇 년 전에도 100원 부근에 불과했는데 정확히는 기억이 - 만들어 낼 수 있는지 간단히 적겠습니다.

漁夫

ps. 섬유와 병 이외에 다른 용도도 물론 있습니다만 그건 생각 나면 나중에...

.


닫아 주셔요 ^^


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덧글

  • 시노조스 2008/11/15 00:40 # 답글

    진짜 엄청난 양이군요. 오오 콜라신 오오

    그나저나 1.5리터 페트병 하나 가격이 생각보다 비싸군요. 전 한 100원 이하일 것이라고 생각했습니다. 그래도 부피가 있어서 유리병은 팔아도 콜라병은 수집하지 않나봐요.
  • 어부 2008/11/15 11:09 #

    지금 유가니 뭐니 하도 왔다리 갔다리 해서 감을 못 잡겠습니다만, 제 기억에 남아 있는 몇 년 전의 수치는 약간 비싼 주스용 병이 70~100원 부근이었습니다. 콜라병은 확실히 그 이하였고...

    200원은 안전빵 수치니 확실한 값으로 받아들이지 마시기 바랍니다. 워낙 대량으로 만들기 땜에 아직도 100원 이하일 가능성도 있습니다. ^^
  • 제갈교 2008/11/15 01:48 # 답글

    1.5L 페트병 하나가 喬兒가 식사할 적에 가끔 마시는 300ml 정도 되어보이는 유리병 콜라 가격만하다니…. (RMB로 1원합니다.) 아니, 다 마신 병은 반납해야 하고 "학교 식당"이니까 싸게 해준 것일 수도 있겠군요. -_-;;;

    어쨌든 PET 수지를 이용해서 섬유, 병 등을 만들어내다니, 공돌이는 정말 좋은 존재입니다.
  • 어부 2008/11/15 11:10 #

    섬유와 병 말고 딴 것도 만들어내는데 이건 나중에 설명하겠습니다.

    그리고 병 값에 대해서는 바로 위 리플을 참고하셔요 ^^
  • bzImage 2008/11/15 01:52 # 답글

    선생님 질문 있습니다
    [고분자의 분자량] 이란 무슨 개념인가요
  • bzImage 2008/11/15 01:58 #

    설명의 편의를 위해 말씀드리자면 저는 [고분자] 라는게 뭔지부터 모릅니다 ㅠ_ㅠ 제가 배운 화학은 수소의 전자궤도라던가 기체의 pv=nRT 같은것뿐이라서 ㅠ_ㅠ
  • 누리 2008/11/15 02:47 #

    선생님은 아니지만 간단하게 답을 하자면요.

    물질의 기본단위는 원자죠.
    그 원자 1몰의 무게를 원자량이라고 합니다 (주기율표 상 가장 무거운 원자의 원자량은 300g/mol 이 안됩니다.)

    원자들이 결합하여서 만드는 물질의 성질을 나타내는 최소단위를 분자라고 합니다.
    예를 들어 물은 수소 원자 두 개와 산소 원자 한 개가 결합되어서 만들어지죠.

    물론 각 분자 1몰의 무게를 분자량이라고 합니다. (물은 18 g/mol) 입니다.

    분자들 중에 분자량이 매우 큰 분자를 거대 분자 (macromolecules) 혹은 고분자라고 합니다.
    고분자의 분자량이란 합성 (혹은 중합)된 고분자 (polymer)의 1몰의 무게가 되겠습니다.

    참고로 1몰은 각 분자(혹은 원자) 가 아보가드로 수 (6.02 x 10^23 개) 만큼 있을 때를 말합니다.
  • 어부 2008/11/15 11:19 #

    bzImage님 / 원자량은 아시죠? 화학 주기율표 테이블 보시면 각 원자마다 원자 번호 말고 다른 숫자가 있는데 - 가령 수소는 1.0067(원자 번호는 1), 산소는 15.9994(원자번호 8), 질소는 14.0067(원자번호 7) - 이것은 누리님 말씀처럼 각 원자를 6.022*10^23개 (이것이 아보가드로 수)만큼 모아 놓았을 때의 g입니다.
    제가 위에서 PET의 분자 구조를 제시했는데, 그에 따르면 PET의 분자량은 대략 192*n이 됩니다. 섬유용으로는 n=100 부근이라고 했으니 섬유용 PET의 분자량은 약 19000~20000 부근이 되고, 병용 PET는 n=140이므로 대략 분자량이 28000이 되죠.

    여기서 말한 것은 소위 '수평균 분자량'인데, 이것 말고 '중량 평균 분자량'이란 것도 있습니다. 그 이유는 사람이 만든 고분자가 분자량이 딱 하나로 균일하지 않기 때문에 두 가지 이상의 평균치를 사용해야 하는 경우가 있습니다. 다시 말해, 위에서 n이 100 또는 140 하나가 아니고 n이 100이라 해도 심하게는 2~3부터 1000 정도까지 다양한 n을 가진 분자가 섞여 있기 때문입니다. 여기서 제가 쓴 분자량은 수평균 분자량(Mn)입니다. 실제로는 중량 평균 분자량을 많이 사용하는데, 고분자를 가공할 때는 중량 평균 분자량이 고분자의 성질을 더 잘 반영하기 때문이죠.

    간략하게 생각해서, 일반적으로 쓰는 고분자의 분자 한 개의 덩치는 물이나 알콜 따위 '저분자' 물질에 비해 적게는 수백에서 많게는 수십만 배까지 크다고 생각하시면 됩니다.
  • bzImage 2008/11/15 13:11 #

    질문 하나 더 있습니다. 척보기에는 다른 애들은 별로 안 무거워보이는 그냥 CHO인데 저 벤젠고리 구조가 많이 무거운건가요?
  • 어부 2008/11/15 14:37 #

    bzImage님 / 벤젠은 C6H6이니 이것만 갖고도 (12+1)*6=78이나 되죠. 위의 PET 내에서는 양편에 다른 탄소가 연결되어 고리 부분은 C6H4인데, 그래도 +76이니 중량비로 따져 작지는 않습니다.
  • muse 2008/11/15 06:14 # 답글

    공순이도 찬양하라! (왜이래)

    오오오오 고분자쪽 일하시는군요 오오오오...그런데 저 짤방은 도대체 어디서 얻으신 건지?
  • 어부 2008/11/15 11:22 #

    으하하하 공순이도 넣어 드릴게요 ㅋㅋㅋㅋ

    5555 고분자쪽 일 많이합니다 5555 요즘에는 일이 약간 바뀌어서 생화학 책도 봐야 합니다 -.-.-.-.-

    저 짤방은 '이준님의 잡담실'에서 캐 왔어요 ^^
  • 늑대별 2008/11/15 07:46 # 답글

    찬양드립니다...^^
  • 어부 2008/11/15 11:24 #

    의사 분들을 찬양해야죠. 인간의 평균 수명을 40대 중반에서 80대까지 올려 놓으신 장본인인데요. ^^
  • 구들장군 2008/11/15 10:07 # 삭제 답글

    잘 배우고 갑니다. 요즘 새끼고양이들과 인연이 닿았는데, 그녀석들 겨울에 얼어죽지 않을까 걱정하다가, 스티로폼으로 집을 만들어주고 나니 정말 든든했습니다. 거기에 핫팩 하나 넣어주면 올 겨울은 걱정없을 듯 합니다.

    공돌/순이 찬양할 만 합니다. ^^;;
  • 어부 2008/11/15 11:27 #

    오우 핫팩까지... 정말 괭이들에게 친절하시네요. ^^

    공순이도 넣어 수정했습니다. 감사합니다 ^^
  • 헤아림 2008/11/15 13:49 # 삭제 답글

    딴지는 아니고 의사분들의 노고를 무시하는건 당근 아니고요. 인간의 평균수명을 늘린건 주로 공중보건 즉 상하수도시설 해충구제등등의 영향이 크다고 하네요. 그러고 보니 '문명'게임에서 대도시로 발전할 수 있는 필요조건이 상하수도 시설이었죠.
  • 어부 2008/11/15 14:40 #

    맞습니다. 그런데 상하수도 시설이나 해충구제를 대대적으로 추진하게 된 원동력은 "의사(의사란 말이 혹시 적당치 않다고 생각한다면 의학을 연구한 학자들)들의 세균, 전염 경로의 발견"이었다는 점을 잊으면 안 됩니다.
    런던에서 콜레라가 돌 때 스노란 의사가 경로를 추적하다가 콜레라 환자의 배설물일 것으로 의심되는 물질에 오염된 우물이 원인이란 것을 알고 이 우물을 폐쇄시키자 그 지역에서 콜레라 환자가 거의 발생하지 않았다는 일화는 유명하죠. '공중보건학'은 근원적으로 병원균의 역할 및 전염 경로를 탐색한 사람들이 (거의 대부분 의사로 볼 수 있습니다) 없었다면 생겨나지도 않았을 겁니다.
  • organizer 2008/11/15 14:43 #

    사회 전반의 영양 상태 - 고기며 우유 같은 육류... - 도 그 한 축을 담당하지 않을까요..?
  • organizer 2008/11/15 14:51 # 답글

    플라스틱 병이 없었다면, 여전히 - 자체가 무거운 - 유리병이나 도자기병, 또는 가죽 부대 따위를 들고 다녔겠지요...^^ ;;

    공돌이 만세!
  • 어부 2008/11/15 16:05 #

    영양 상태도 물론 매우 중요한데, 공중보건 진보가 있기 전에는 뭐니뭐니해도 사람의 평균 수명을 줄이는 가장 큰 요인은 유아사망 및 청년층의 전염병 사망이었습니다. 제가 전에 바흐 가족에 대해 적었던 것처럼, 꽤 부유한 집도 유아 사망률이 7/13이었으니 현대 기준으로 보면 연옥이 따로 없죠.

    네 플라스틱 병이 없었다면 여전히 유리병, 그리고 아마 가장 가볍고 튼튼한 것은 타조알일 겁니다. 마다가스카르에서는 코끼리새(aepyornis)의 알을 몇 리터 짜리 휴대 용기로 썼었죠. 도자기병이나 무두질한 가죽부대는 좀 무거워서... 하기사 유리병도 무겁긴 마찬가지지만요.

    공돌(순)이 만쉐이!
  • manim 2008/11/15 15:45 # 답글

    저는 PET병만 보면 달려드는 (뚱뚱한) 괭이새끼같은 아들네미를 생각하면서 읽었습니다. 생각해보면 옷을 질겅거리나 PET병을 질겅거리나 거기서 거기인게로군...하면서 일말 안도하고 갑니다.

    공돌/공순 만세! 외쳐봅니다. 저도 나름 공순;;;;;;이었다고 해야하나요.
    예체능으로 입학해서 최종학위가 공학이다보니..(먼산)
  • 어부 2008/11/15 16:16 #

    옷에는 염색용 염료/안료하고, 첨가제가 다소 들어가는데, 병에는 음식에 녹아나올 것을 고려하여 거의 아무 것도 넣지 않으니 병을 질겅거리는 편이 오히려 더 안전합니다.

    PET병과 섬유가 재질이 같으므로 재미있는 얘기 하나가 또 나옵니다. 나중에 다루죠.

    혹시 체육-스포츠공학 전공이신가요? ^^
  • 알렙 2008/11/15 16:16 # 답글

    태평양에 플라스틱 쓰레기로 이루어진 거대한 섬이 떠돌아다닌다는 이야기는 사실이겠군요...;;;

  • 어부 2008/11/15 16:17 #

    생산량만으로는 섬유가 더 엄청난데, 병 쪽이 떠돌아다닐 가능성은 더 높죠....
  • phice 2008/11/17 01:31 # 답글

    아니 콜라를 겨우[.....] 14억리터밖에 안 마신단말입니까 !
    사실 일상생활에서 가장 자주 보는건 350ml니까 실상은 그 두배정도일지도 [......]

    공순돌이들을 찬양하라 !

    n=140 이라니 왠지 굉장하군요.
  • 어부 2008/11/17 09:52 #

    콜라 마시는 양은 한 해에 14억 리터보다는 훨씬 더하겠죠. 미국 사람들이 엄청나게 마셔대는 것을 감안한다면...

    350ml 용 병은 대체로 25~28g 정도입니다. 1.5liter에 40g인데 350ml에 26g 정도 들어가니 같은 플라스틱 사용량 기준으로 '담는 효율'만 따지면 당연히 1.5 liter 쪽이 훨씬 낫죠.

    n=100, 140 정도는 그리 크다고는 할 수 없습니다. Polyethylene이나 polypropylene 등은 전체 분자량이 수십만 (n=수천~만 이상)이 되기도 하거든요.
  • tloen 2008/11/19 08:53 # 답글

    어차피 이 분야는 product by process 아닌가요? 제가 옛날에 들은 말은 "해 본 넘 아님 모른다"였습니다만.
  • 어부 2008/11/19 09:03 #

    섬유 공정 쪽은 진짜 '해 본 넘 아님 모른다'가 정답이고요, 하나 더 추가하자면 '본격적으로 책 본 넘은 쪼~금은 안다' 정도....... ^^

    그래도 일반인이 이런 생활 필수품 만드는 공정과 공돌이를 조금이나마 더 이해해 줬으면 하는 희망은 좀 있죠. '그 간극'이 너무 커요.
  • 수정 2008/11/23 17:16 # 삭제 답글

    저, 공순이입니다.^^
    어부님의 쉬운 고분자 강의, 계속 기대하겠습니다.^^
  • 어부 2008/11/23 20:39 #

    네 감사합니다. 자주 쓰기는 어려워도(금방 밑천이 동나니까요) 짬짬이 쓰겠습니다.
  • S 2009/01/09 13:13 # 삭제 답글

    YR, 제대로 대답을 해야지. 섬유에 들어간 염안료보다 병에 들어있는 AA 가 더 잘나오잖아. 혹시 유독성 안티몬도 가끔 나올지도 모르지-실제로 나온다고 발표하는 놈들도 있고. 그리고, 태평양에 플라스틱 쓰레기가 떠돈다지만 PET 는 병형태가 아니면 가라앉는다. Happy New Year 다. -_-
  • 어부 2009/01/09 16:49 #

    AA건 안티몬이건 잘 나오기야 하지만 그 정도 먹어선 인체에 해가 있다고 할 수 없지. 심지어 안티몬은 '질겅거리기만' 해선 의미 있는 수준으로 나온다고 할 수도 없고.

    아 이게 뭐가 이상하단 거냐 → "생산량만으로는 섬유가 더 엄청난데, 병 쪽이 떠돌아다닐 가능성은 더 높죠...."

    내가 지금 PET 생산량 공식 정보에 접할 수는 없으니 니가 좀 올려라.
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