ABS (플라스틱)

ABS(Acrylonitrile-Butadiene-Styrene)는 아크릴로나이트릴(Acrylonitrile), 부타디엔(Butadiene), 스타이렌(Styrene)의 합성수지이다.

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개요

ABS는 아크릴로나이트릴, 부타디엔, 스타이렌을 중합해서 얻어지는 공중합체이다. 단어의 명칭은 세 성분의 앞글자를 따서 붙인 명칭이다. 아크릴로니트릴은 내화학성, 부타디엔은 내충격성, 스타이렌은 가공성이 뛰어난데 ABS는 이 성분들의 장점을 골고루 취하고 있다. 보편적으로 쓰이는 대표적인 제품은 레고, 자동차 내장재 등이 있다. ABS는 내열성과 내충격성을 비롯해 전기적 특성이 우수한 고기능성 플라스틱이다. 특히 2차 가공성이 뛰어나 다양한 모양으로 제작하기 쉽다. 다양한 색상도 구현할 수 있어서 장난감뿐만 아니라 사무기기와 자동차의 내장재 및 외장재, 가전제품에 두루두루 쓰인다. ABS는 가전제품의 금속을 대체하는 방식으로 많이 쓰인다. 일반 플라스틱에 비해 충격과 열에 강하고 우수한 광택을 가지고 있기 때문이다. 성형성이 우수해 여러 형태로 변형이 가능하며 착색 등 2차 가공성도 뛰어나 원하는 대로 색상 구현이 가능하다. 특히 ABS는 원료 배합에 따라 그 특성을 약간씩 변형시킬 수 있어 활용처가 넓다. 각 품목별로 내열성, 투명성, 난연 및 도금 등 각각의 특성들을 더 강화시켜 같은 ABS라도 스크래치에 더 강하거나, 밀착력이 더 우수하거나, 열에 더 강하게 만들 수 있다.

종류

저광 ABS

저광 ABS는 저광 성능을 가진 ABS이다. 일반적으로 쓰이는 ABS는 표면의 광택 성능이 뛰어나서 자동차 내장재로 사용할 경우 빛이 반사되어 운전자의 시야를 방해하게 된다. 이는 운전자의 안전과 직결되는 문제이므로 자동차 내장재로 적합하지 않다. 반면 저광 ABS는 빛을 반사하지 않아서 운전자의 시야 또한 방해하지 않는다. 또, 저광 ABS가 가지는 질감을 이용할 수 있어서 디자인 면에서도 내장재로 우수하다. 뿐만 아니라 저광 ABS는 소비자의 심미적인 욕구까지 채울 수 있는 소재이다. 이런 이유로 저광 ABS는 일반 ABS보다 더 자동자 내장재로 우수하다. 이외에도 냄새가 덜하다는 장점이 있다. 자동차의 보급률이 높아지며 진행된 여러 연구를 통해 '새 차 냄새'에 대한 소비자들의 불만이 늘었다는 것이 나타났다. 그리고 이 새 차 냄새가 자동차 제작 시 사용하는 플라스틱, 도료, 직물 등에서 발생하는 휘발성 유기 화합물(VOCs)이라는 연구 결과 또한 소비자들이 경각심을 일깨웠다. 저광 ABS의 경우, 종합생산 방식을 이용하기 때문에 유화중합 방식과 달리 생산 과정에서 유화제 등을 사용하지 않는다. 또 첨가제들도 소량만 이용하기 때문에 제품에서 나는 고유의 냄새가 지극히 적다. 저광 ABS의 휘발성 유기 화합물(VOCs)의 종합 수치 또한 OEM 규격을 무난히 통과할 정도에 해당한다. 저광 ABS가 일반 ABS보다 빛의 반사가 덜 되는 이유는 중합 방식에 있다. 일반 ABS는 유화중합 방식으로 일정한 크기의 ABS 고무를 생산하고, 이를 투명성과 광택성이 우수한 플라스틱 SAN(Styrene Acrylonitrile)과 합성한다. 이 생산 방식은 고무의 입자가 비교적 고르고 균일하게 분산되어 표면의 광택이 좋다. 저광 ABS는 매스(Mass) 종합으로 생산한다. 즉, 스티렌 모노머(Styrene Monomer), 뷰타다이엔(Butadiene), 아크릴로나이트릴(Acrylonitrile)를 한꺼번에 반응시킨다. 이런 방식으로 중합하면 고무 입자의 크기가 매우 다양하게 구성되어 빛을 쬐었을 때 굴절되어 나오는 반사각이 고르지 않아 일반 ABS보다 광택이 떨어진다.

기타

• 압출용 ABS : 우수한 성형성과 타구얼한 충격 강도가 특징이다. 내화학성 및 내크랙성이 강하다. 압출안전성과 진공 성형성 등이 우수하다. 냉장고나 건축 자재로 사용된다.
• 난연 ABS : ABS의 고유 특성을 유지하면서 자기소화성이 부여된 소재이다. 높은 열안정성, 우수한 착색성, 최적화된 물성 등이 특징이다. 전자 가전제품, 배선 기기 등으로 쓰인다.
• 도금용 ABS : 에칭 및 도금 밀착성이 좋은 성질을 가진 소재이다. 핀홀 발생이 억제되고, 내화학성과 치수안정성이 우수하다. 자동차 외장재와 텔레비전 스탠드 등으로 쓰인다.
• PC+ABS : PC 수지의 우수한 기계적 물성에 ABS 수지의 작업성, 후가공성을 결합한 소재이다. 신뢰성이 요구되는 자동차에서는 범퍼, 센터페시아 등 내외장재에 사용된다.

특징

가공이 쉽고 내충격성(耐衝擊性)이 크고 내열성도 좋다. 폴리에틸렌에 비하여 내열성이 80°C~93°C, 내충격성은 0.8~4.5이다. 내충격성이 4.5라는 것은 쇠망치로 때려도 깨지지 않을 정도의 강도이므로 자동차 부품·헬멧·전기기기 부품·방적기계 부품 등 공업 용품에 금속 대용으로 사용된다. 도금도 가능하기 때문에 금속화 플라스틱으로 용도가 확대 중이다. 금속화된 것은 금속 대체품, 가전 기기, 사무 용품, 기구 하우징 등에 이용된다. ABS 발포재의 경우, 합성 목재, 목각 대용품, 가구 등이 이용된다. 기계적 특성, 전기적 특성 내약품성이 뛰어난 편이다. ABS는 현재 공급되는 FDM 3D 프린터 재료 중에서 PLA와 함께 가장 대중적인 재료라고 할 수 있다. PLA와 달리 요구하는 온도가 높고 특유의 수축 현상 때문에 출력 시 신경 써야 할 부분이 많아서 초보자들은 잘 손대지 않는 편이다. 특히 출력하면서 가열된 ABS에서 나는 냄새로 가정에서는 잘 사용하지 않는다. 다만 출력만 문제 없이 완료된다면 PLA와는 다르게 사포질, 도색, 접합 등 후가공 작업이 용이하고 굳은 후에는 냄새도 안 나서 사랑받는 재료로 꼽힌다. MP3 플레이어, 녹음기, 전자사전, 공학용 전자계산기, 워크맨, 일부 휴대용 라디오 등 대부분 휴대용 전자제품은 폴리스타이렌이 아닌 ABS 수지가 쓰인다. 특히 휴대폰이나 노트북의 경우 PC 수지를 섞은 개량형 ABS 수지가 많이 쓰인다. 기존 ABS 수지에 비해 내충격성과 내구성이 뛰어나기 때문이다. 이러한 장점 때문에 ABS+PC 수지가 충격받을 일이 많은 휴대폰이나 노트북에 많이 쓰인다. 다만 작업 중 발암물질인 환경호르몬이나 스타이렌이 발생할 수도 있다. 일례로, ABS 재료로 제작하는 3D 프린터 여러 대를 작동하던 와중에 발암 물질 발생으로 작업자가 질식한 사고가 있었다. 또, 기름에 약해 색이 누렇게 변하는 황변 현상이 발생한다.

주요 기업

㈜엘지화학

㈜엘지화학은 연간 약 200만 톤에 달하는 ABS를 생산하며 전 세계 시장 점유율 1위(20%)를 기록하는 등 세계 최고 수준의 기술력을 보유하고 있다. ㈜엘지화학이 ABS 시장에서 글로벌 1위를 수성할 수 있었던 배경에는 전 세계적으로 불고 있는 친환경 수요를 간파하고 선제적인 투자를 단행한 것이 큰 영향을 미쳤다. 과거 ABS는 재활용하면 강도가 약해지고 검은색과 회색으로만 만들 수 있었다. ㈜엘지화학은 2020년 7월 세계 최초로 친환경 PCR 화이트 ABS 상업 생산에 성공하며 재활용 ABS 물성을 기존 제품과 동등한 수준으로 끌어올렸다. 경쟁사보다 친환경 기술력을 선제적으로 확보해 격차를 벌린 결과 ABS는 ㈜엘지화학 석유화학사업본부 매출의 30%를 차지하는 핵심 사업으로 성장했다. ㈜엘지화학은 2021년 9월 2일 국내 최대 규모 재활용 MMA(Methyl Methacrylate) 생산 기업인 베올리아 알앤이(Veolia R&E)와 '재활용 MMA 공급 안정화 및 품질 고도화를 위한 전략적 파트너십(MOU)'을 체결하며 재활용 원료로 투명 ABS 생산에 들어갔다. 투명 ABS의 핵심 원재료인 MMA는 무색투명한 액상의 화합물로 자동차, 가전, IT 기기 및 인조대리석 등 건축자재 원료로 산업 전반에 걸쳐 다양하게 사용된다. 베올리아 알앤이는 세계 최대 환경 서비스 업체인 프랑스 베올리아(Veolia) 그룹의 자회사로, 2010년 폐인조대리석을 열분해해 MMA로 재활용하는 기술을 세계 최초로 개발한 국내 자원 회수 전문기업이다. 인조대리석 표면을 가공하는 과정에서 나오는 분말이나 폐자재를 원료로 열분해를 통해 휘발성 물질인 MMA를 분리, 정제한 후 회수하는 기술을 보유하고 있다. 이 MOU로 ㈜엘지화학은 화학적 재활용된 MMA를 기반으로 저탄소 투명 ABS의 상업화 기회를 확보하는 한편, 베올리아 알앤이와 재활용 MMA 품질 향상을 위한 공정 고도화 및 연구개발에도 적극 협력하기로 했다. ㈜엘지화학은 향수 수년간 투명 ABS 생산에 필요한 재활용 MMA를 안정적으로 공급받을 수 있을 전망이다. ㈜엘지화학은 재활용 MMA로 생산한 투명 ABS에 자사의 친환경 프리미엄 통합 브랜드인 렛제로(LETZero)를 적용하여 글로벌 가전 및 IT 기업 등에 공급한다.

참고자료

• 〈ABS(플라스틱)〉, 《나무위키》
• 노옥차, 〈ABS수지〉, 《네이버 블로그》, 2016-02-04
• 송상현 기자, 〈(화학 톡톡)메탈이 대세? 그래도 가전제품은 플라스틱 'ABS'〉, 《뉴스1》, 2017-05-14
• 〈폴리머 인사이트 #13. 이제는 자동차도 아름다워야 한다? 자동차 내장재용 저광 ABS〉, 《엘지화학 공식 블로그》, 2019-02-11
• Mohae_D, 〈플라스틱 소재) 충격에 강한 ABS 소재〉, 《티스토리》, 2020-11-04
• 성재용 기자, 〈'ABS 세계 1위' LG화학, 재활용 원료로 투명 ABS 생산한다〉, 《뉴데일리경제》, 2021-09-02
• 전희윤 기자, 〈(뒷북비즈)LG화학 ABS·효성 스판덱스···위기 속 ‘1등 품목’ 키운 韓 기업들〉, 《서울경제》, 2021-09-10

같이 보기

• 플라스틱
• 합성수지
• ABS

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