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폴리에틸렌(PE), 어디까지 알고 있나요?

다양한 석유화학 소재들의 이름을 통해 그 특징을 더욱 자세히 알아보는 ‘너의 이름은’ 두 번째 시간입니다. 지난 번에는 다양한 종류의 폴리프로필렌(PP)에 대해 알아봤는데요. 오늘은 석유화학공업 곳곳에서 사용되어 ‘석유화학의 쌀’이라고 불리는 에틸렌(ethylene)이 중합해 만들어진, 폴리에틸렌(PE)에 대하여 알아보고자 합니다.

 

 

01

‘많은’ 에틸렌 모여 ‘많은’ 곳에 쓰이는 폴리에틸렌(PE)

   

폴리에틸렌(PE·Polyethylene)의 폴리(Poly-)는 ‘많은’, ‘여러 가지의’, ‘무거운’의 뜻을 가진 접두사입니다. 이름과 같이 폴리에틸렌(PE)은 탄소 2개와 수소 4개로 이루어진 유기화합물인 에틸렌이 수천에서 수십만 개 모여 만들어진 기다란 탄화수소 사슬의 중합체로, 가장 간단한 형태의 고분자라고 할 수 있습니다.

우리 주위에서 손쉽게 찾아볼 수 있는 폴리에틸렌(PE)은 인체에 무해한 친환경 플라스틱 재질로 방수가 가능하고, 전기 전열성과 기름의 작용을 잘 견디는 내유성이 높습니다. 그렇기 때문에 농업용 투명필름, 일회용 제품, 장난감, 식품 용기, 파이프 등 다방면으로 사용되고 있습니다.

 

 

02

밀도가 낮아 뛰어난 신축성, LDPE

  

에틸렌이 반복적으로 결합하여 만들어진 큰 분자, 폴리에틸렌은 중합방법에 따라 여러 종류로 나누어집니다. 밀도에 따라 저밀도 폴리에틸렌(LDPE)과 선형 저밀도 폴리에틸렌(LLDPE), 그리고 고밀도 폴리에틸렌(HDPE)으로 구분할 수 있습니다.

먼저 저밀도 폴리에틸렌, LDPE는 Low Density Polyethylene의 약자로 상온에서 투명한 고체입니다. 저밀도 폴리에틸렌(LDPE)의 밀도는 0.910~0.925g/으로, 이름처럼 다른 소재에 비해 밀도가 낮은데요. 저밀도 폴리에틸렌은 나뭇가지처럼 갈라진 분자구조인 ‘분지’가 많은 구조를 갖습니다. 나뭇가지 같은 분지 배열이 쌓이면 분자 틈에 공간이 많아지겠죠? 이로 인해 폴리에틸렌은 분자배열이 규칙적이지 않고, 사슬 간의 쌓임 정도가 낮아 밀도가 낮습니다.

밀도가 낮아 단단하지는 않은 반면, 신축성이 우수한 저밀도 폴리에틸렌은 가공이 쉽다는 특징이 있습니다. 또한, 방수성이 뛰어나고 보온력이 좋기 때문에 농업용·포장용 투명 필름, 종이컵 안쪽의 코팅재료 등으로 쓰이고 있습니다.

 

 

03

더 유연하고 강한 LLDPE

   

앞서 설명한 저밀도 폴리에틸렌(LDPE)과 비슷한 성질을 갖고 있지만, 더 유연하고 강성이 좋은 합성수지도 있는데요. 선형저밀도 폴리에틸렌(LLDPE)이 바로 그 주인공입니다! 

LLDPE는 Linear Low Density Polyethylene의 약자인데요. 이름에서도 알 수 있듯 선형저밀도 폴리에틸렌의 분자구조는 선처럼 가늘고 긴 모양입니다. 즉, 나뭇가지 모양의 저밀도 폴리에틸렌의 분자구조와 차이를 보이죠. 

선형저밀도 폴리에틸렌은 저밀도 폴리에틸렌과 비교하여, 얇은 두께에서 우수한 물리적 성질을 구현할 수 있습니다. 제3의 폴리에틸렌이라고 불리는 선형저밀도 폴리에틸렌은 앞서 설명한 저밀도 폴리에틸렌(LDPE)과, 이후에 설명할 고밀도 폴리에틸렌(HDPE)의 중간 정도의 물성을 가지고 있어 강도와 투명도뿐만 아니라 내열성도 우수합니다. 따라서 필름 쇼핑백, 농자재 덮개, 장난감 등 더욱 강성이 좋은 필름을 생산하는데 특화된 합성수지입니다.
 

 

 

04

우수한 강도와 그렇지 못한 유연성, HDPE

   

마지막으로 고밀도 폴리에틸렌, HDPE는 High Density Polyethylene의 약자로 앞서 소개한 합성수지 중 가장 높은 밀도를 갖고 있습니다. 선형저밀도 폴리에틸렌과 마찬가지로 선형의 분자구조를 가지고 있는데요. 고밀도 폴리에틸렌(HDPE)은 촉매를 사용해 더욱 낮은 압력에서 에틸렌을 중합해 밀도가 0.94~0.97g/입니다. 한화토탈의 고밀도 폴리에틸렌 제품은 저압중합방식의 최첨단 제조 방식으로 생산되어 우수한 가공성과 품질을 자랑하기도 하죠!

고밀도 폴리에틸렌(HDPE)은 반투명한 고체의 합성수지로 그 강도가 우수하고 내한성도 양호하지만, 유연성과 가공성이 떨어진다는 특징이 있습니다. 이러한 특성으로 각종 식품 용기나 페트병 뚜껑, 플라스틱 상자, 파이프 등에 많이 사용됩니다.


오늘은 다양한 폴리에틸렌(PE)과 각 특징에 대하여 알아보았습니다. 우리 생활에서 광범위하게 사용되는 석유화학 소재, 폴리에틸렌이 조금은 친근하게 느껴졌기를 바라며, 다음에는 더 알찬 정보를 가지고 돌아오겠습니다!

 

※폴리에틸렌(PE), 더 알고싶다면 여기로!

 

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