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[Science in Biz] 노벨상 받은 플라스틱…코로나 시대 의료기기로 진화 `대박`
기사입력 2021.01.21 04:03:02
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1953년 어느 날. 독일 막스플랑크연구소에서 플라스틱 연구를 하던 카를 치글러 박사는 예상치 못한 화학반응을 발견했다. 당시 사용량이 급증하고 있던 플라스틱을 저렴하고 강하게 만들 수 있는 `촉매`를 찾아낸 것이다. 여러 역사적인 발견이 그렇듯, 이번 발견 역시 우연히 일어났다. 실험실 청소를 게을리하는 바람에 실험 도구에 `니켈`이 극소량 남아 있었는데 이게 이른바 `대박`을 터뜨렸다. 1950년대에는 플라스틱을 만들기 위해 고압의 제작 환경이 필요했다. 플라스틱 강성도 높지 않았다. 치글러 박사는 실험도구에 남아 있던 이물질 덕택에 `저압`의 환경에서도 강성이 높은 플라스틱을 만들 수 있는 방법을 찾아냈다. 이탈리아 화학자 줄리오 나타 박사는 치글러 박사의 연구를 확장시켜 강성이 더 뛰어나 다양한 분야에 활용 가능한 플라스틱을 만드는 데 성공한다. 이들 두 과학자는 인간이 원하는 대로 고분자 중합체(쉽게 이야기하면 플라스틱)를 만들 수 있을 것이라는 기대를 현실로 만들었다는 공로를 인정받아 1963년 노벨 화학상을 수상했다.

치글러 박사와 나타 박사가 구현한 플라스틱은 현재 화학기업들이 많이 생산하고 있는 `폴리프로필렌`이다. 폴리프로필렌은 만들기 쉽고 단단해 자동차 내장재를 비롯해 냉장고나 TV와 같은 가전제품은 물론 섬유, 의류, 공업용 부품 등 다양한 분야에 활용되고 있다.

폴리프로필렌의 가장 큰 단점을 꼽으라면 `불투명`하다는 점. 폴리프로필렌 투명도는 `결정화도(crystallization)`에 따라 결정된다. 쉽게 이야기하면 결정을 이루는 정도가 높으면 불투명해지고, 낮아지면 투명해진다. 딱딱하면 불투명하고 젤리처럼 녹으면 투명해지는 만큼 투명하게 만들면 활용도가 뚝 떨어졌다. 화학기업들은 프로필렌에 결정성을 떨어트리는 첨가제를 넣어 투명한 플라스틱을 만드는 데도 성공했다. 한 단계 더 나아가 의료기기에 폴리프로필렌을 사용하려면 또 다른 방안을 찾아야 했다. 의료용 제품, 즉 주사기 등에 사용되는 폴리프로필렌은 생물학적으로 안정성이 검증된 제품만을 사용해 만들어야 한다. 기존 투명한 폴리프로필렌에 사용되는 첨가제는 이 허들을 넘지 못했다.

롯데케미칼은 수년간 연구개발(R&D) 끝에 인체에 무해한 첨가제를 넣어 투명한 폴리프로필렌을 만드는 데 성공했다. 국내 화학기업 중에서는 유일하다. 특히 의료용 폴리프로필렌은 살균을 위해 방사선에 노출시키는 일이 잦은데, 이 경우 폴리프로필렌이 타는(분해 또는 붕괴) 현상이 발생했다. 롯데케미칼은 방사선을 쏘여도 색상을 비롯해 기계적 강도의 변화를 최소화시킬 수 있는 기술을 확보해 고투명 의료용 플라스틱 소재 생산을 시작했다. 2011년 7월 시생산에 돌입했으며 2013년 1월 미국약전위원회(USP), 2013년 4월 미국 식품의약국(FDA)의 인증을 받았다. .

기술력을 앞세운 제품은 위기의 순간 빛을 발했다. 의료용 고투명 폴리프로필렌은 코로나19가 확산되면서 매출이 급증했다. 지난해 생산량은 총 1만1000t으로 1년 만에 3배가량 증가했다. 올해 또한 진단키트 등 내용물 확인이 필요한 의료용 제품 수요가 늘어날 것으로 예상되면서 롯데케미칼의 고투명 의료용 폴리프로필렌 수요 또한 빠르게 확대될 것으로 예상된다.
이미 올해 1월 판매된 고투명 폴리프로필렌은 지금 추세라면 지난해 1월 대비 3배나 확대될 것으로 전망된다. 롯데케미칼은 코로나 시대에 맞춰 기술력으로 무장한 특수 폴리프로필렌 소재 개발에도 나서며 경쟁력 강화에 나서고 있다. 지난해 6월엔 마스크 핵심 소재인 필터용 폴리프로필렌 소재를 개발한 데 이어 고려대와 함께 개발 중인 항바이러스 소재는 이르면 올 하반기 내놓는다는 전략이다.

[원호섭 기자]
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