[재미있는 화학이야기-폴리우레탄]

패션업계 이끄는 '신축성' 의류… "기본은 석유화학"

고무 같은 탄성 지닌 옷 탄생 비결은 '부타디엔' 기반 세계 1위 스판덱스 생산능력

윤희성 기자 프로필보기 || 최종편집 2017.04.19 06:45:00

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▲폴리아미드, 폴리우레탄, 폴리에스터가 모두 들어간 옷에 부착된 '섬유의 조성 및 혼용율' 표식.ⓒ뉴데일리



스타킹(stocking), 레깅스(leggings), 스키니진(skinny jean) 등 여성들의 필수 패션 아이템(fashion item)부터 남녀노소 모두가 즐기는 스포츠웨어(sports wear)에는 한 가지 공통점이 있다.

신축성이 좋다는 특징을 지닌 이들 의류 제품은 모두 폴리우레탄(polyurethane)이라는 석유화학제품을 사용한다. 폴리우레탄은 화석연료로 잘 알려진 석유(petroleum)를 원료로 만든다.

폴리우레탄 외에도 폴리에스터(polyester), 폴리아미드(polyamide), 폴리아크릴로니트릴(polyacrylonitrile) 등 석유로 만든 화학섬유가 있지만 신축성이 뛰어나지 않다. 

천연물질인 면(cotton), 견(silk), 모(wool) 등으로 만든 기존 의류 역시 신축성이 폴리우레탄으로 만드는 옷 보다 뛰어나지 않다.

의류 업계의 최신 유행은 신축성(elastane)이라는 키워드(keyword)로 정리된다. 그리고 폴리우레탄이 그 중심에 있다. 우리에게 가장 먼저 알려진 화학섬유인 폴리아미드 역시 폴리우레탄과 손을 잡았다.

나일론(nylon)으로 잘 알려진 폴리아미드는 1939년 세상에 태어나 스타킹 소재로 사용되며 엄청난 인기를 끌었다. 최근 스타킹은 폴리아미드와 폴리우레탄 혼방으로 제작한다.

레깅스와 스키니진은 폴리우레탄이 없었다면 탄생할 수 없었던 제품이었다. 레깅스는 면 또는 폴리에스터와 폴리우레탄을 혼방해 생산하고 스키니진은 청바지 면에 폴리우레탄을 첨가해 만든다.

여성들의 필수 패션 아이템 외에도 폴리우레탄은 최근 가장 뜨거운 의류 시장인 스포츠웨어 부문에서 맹활약하고 있다.

한국섬유산업연합회의 지난해 연구결과에 따르면 2010년부터 2015년까지 국내 의류 시장에서 가장 큰 폭으로 성장한 분야가 스포츠 부문이었다. 

스포츠웨어는 화학섬유의 집합소다. 폴리아미드, 폴리에스터, 폴리우레탄 등이 스포츠웨어 소재의 거의 대부분이다.

튼튼하다는 특징을 내세운 폴리아미드가 스포츠웨어 시장을 가장 먼저 석권했다. 벤젠(benzene)이라는 육각형 구조를 가진 안정된 탄화수소와 질소를 반응시켜 만드는 단백질 섬유인 폴리아미드는 그 어떤 화학 섬유보다 견고성이 뛰어나다.

폴리에스터는 폴리아미드가 석권한 스포츠웨어 시장에 가볍다는 특징을 내세워 도전해 자리를 꿰찼다. 벤젠보다 물성이 약한 에틸렌(ethylene)과 벤젠을 변형한 자일렌(xylene)으로 만드는 폴리에스터는 가볍고 저렴한 원료로 성장하는 스포츠웨어 시장의 강자가 됐다.

최근 스포츠웨어 시장의 소비자들은 튼튼하고 가볍고 신축성이 좋은 제품을 요구하고 있고 폴리아미드와 폴리에스터로는 만족할 수 없는 소비자의 부름에 폴리우레탄이 한걸음에 달려왔다.

1950년 개발된 폴리우레탄의 생산량이 본격적으로 성장하기 시작한 시기는 1990년대다. 지난 20년간 매년 15% 이상 성장했다. 1960년대부터 폴리우레탄은 스판덱스(spandex)라는 이름으로 알려지기 시작했다.

폴리우레탄은 고무와 동일한 신축성을 가지는 소재로 합성고무를 만드는 부타디엔(butadiene)을 원료로 사용하고 있다.

폴리에스터의 원료인 에틸렌보다 많은 폴리아미드를 만드는 벤젠 보다는 적은 탄소와 수소를 가진 부타디엔은 메탄(methane)이라는 탄소와 수소가 결합할 수 있는 가장 기초적인 형태로 가공되고 이런 부타디엔의 성질은 신축성이 좋은 폴리우레탄을 만들 수 있는 비결이 된다.

▶'폴리(poly-)'라는 말은 '많다(many)'는 뜻이며 그리스어가 어원이다. 이는 순수한 물질이 가지는 약한 안정성 때문에 단위체(monomer), 즉 단위 분자로는 존재하지 못하고 중합체(polymer)인 고분자 형태로 존재하는 것을 의미한다.

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