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셀룰로이드
셀룰로이드(celluloid)는 질산 섬유소에 장뇌를 섞어 압착하여 만든 반투명한 플라스틱이다. 19세기 후반부터 20세기 초반까지 장난감·영화 필름·문구·장신구 등에 쓰였다. 1869년 존 하야트(Hyatt)와 이사야 하야트가 화약과 장뇌를 섞어 개발하였다. 하지만 화약을 구성하는 성분인 나이트로셀룰로스가 포함되어 있기에 작은 충격에도 대화재가 매우 빈번하게 발생한다.
개요
셀룰로이드는 최초의 플라스틱이라 할 수 있다.
플라스틱은 그리스어 동사인 "plassein"에서 유래했다고 한다. 이 말은 "성형하다'는 뜻을 가지고 있다. 플라스틱은 작은 분자가 같은 패턴으로 길게 연결되어 고분자가 된 구조이기 때문에 쉽게 성형할 수 있는 물성을 가지고 있다.
플라스틱은 합성고분자화합물이라고 한다. 셀룰로즈(식물의 세포벽을 구성하는 물질)나 단백질, 고무 등이 천연고분자화합물이다. 천연고분자 화합물은 광합성을 통해서 만들어진 유기물질인 반면 합성고분자화합물은 천연고분자화합물 혹은 천연고분자화합물에서 유래한 물질(화석연료)을 원료로 하여 인간이 인위적으로 고분자물질로 합성한 것을 말한다. 식물을 원료로 하여 바로 고분자화합물질로 합성한 것을 바이오 플라스틱이라고 하는데, "녹색플라스틱(green plastic)"이라고도 한다.
인류는 오랫동안 자연에서 나온 물질을 이용하여 인간에게 필요한 것을 만들었다. 나무, 돌이 인간이 최초로 도구로 사용한 소재이고 그 후 금속, 자기, 유리 등을 사용하였다. 인간은 끊임없이 기존의 물질이 가지고 있는 제약을 넘어선 새로운 물질을 갈구하였고, 과학혁명과 산업혁명을 거치면서 그 열망은 더욱 커졌다. 빅토리아 시대에 사람들은 천연고무나 셸락(인도나 태국의 랙벌레 암컷이 만들어낸 나무의 수액덩어리를 모은 천연수지이다. 천연 바니시의 원료로 사용되었다. 바니시는 우리가 통칭 '니스'라고 하는 나무 등의 공예품에 바르는 마감재를 말한다. 바니시의 일본식 표현인 '와니시'에서 '와'가 탈락되면서 '니스'라는 이름이 되었다고 한다)에 열광하였는데, 여기에서 사람들은 기존의 나무가 금속, 유리의 한계를 벗어날 수 있는 가능성을 보았다. 잘 늘어나면서도 쉽게 딱딱한 제품으로도 만들 수 있는 인간이 자유자재로 조절할 수 있는 물질의 가능성을 본 것이다. 19세기에는 이러한 열망을 담은 새로운 물질에 대한 특허가 넘쳐났다. 코르크, 톱밥, 고무, 껌, 심지어는 혈액과 우유의 단백질 등을 활용하여 오늘날 우리가 플라스틱이라고 부르는 물질의 성질을 일부 가지는 물질을 개발하였다.
그러다가 1869년 미국 뉴욕에서 오늘날 우리가 최초의 플라스틱이라고 부르는 물질이 개발되었다. 미국 뉴욕의 인쇄공이었던 존 웨슬리 하야트 (John Wesley Hyatt) 는 면화에 질산과 유기용제를 섞어서 잘 늘어나면서도 딱딱하게 만들 수도 있고 물과 기름성분에도 강한 하얀색의 물질을 수년간의 연구끝에 개발하였다. 하야트는 전문적인 화학자는 아니었지만 연구감각이 뛰어난 발명가였기 때문에 수년간의 시행착오끝에 성공할 수 있었다. 그렇지만 사실 셀룰로이드는 하야트가 처음부터 개발한 것이 아니라 1855년 영국 알렉산더 파크(Alexander Parkes)가 개발한 물질을 기반으로 한 것이다. 파크는 면화에 질산을 넣어서 새로운 물질을 만들었는데 이것을 '파케신(Parkesin)'이라고 불렀다. 하야트는 파크로부터 이 기술을 산 후 이것을 개량하여 셀룰로이드를 만들었다. 셀룰로이드는 '셀룰로즈와 비슷한 물질'이라는 뜻을 가지고 있는 것으로 사업감각이 좋았던 햐야트의 형이 붙인 이름이라고 한다. 하야트가 셀룰로이드를 개발하기로 결심하게 된 계기는 1863 뉴욕의 당구공 제조업체들이 당시 당구공의 재료였던 코끼리 상아를 대체할 수 있는 대체물질을 개발하는 사람에게 1만달러를 주겠다는 광고를 신문에 게재한 것을 보고나서였다. 19세기 중반부터 미국과 유럽의 상류층에 당구가 유행하면서 당구공 수요가 증가했는데, 코끼리 상아로는 도저히 그 수요를 감당할 수 없었다. 코끼리 상아로 빗이나 상자, 피아노 건반 등을 만들었는데, 가장 많은 수요를 차지한 것이 당구공이었다고 한다. 코끼리 상아수요가 증가하면서 코끼리 멸종을 걱정해야 할 정도가 되면서 코끼리 상아부족 현상이 심각해질 것이라는 우려가 커졌기 때문에 코끼리 상아를 대체해서 저렴한 가격으로 손쉽게 구할 수 있는 대체물질 개발이 당구공 제조업계에서는 절실한 과제였다. 햐야트는 이 광고를 보고 해 볼만하다고 생각해서 도전을 했고, 수 년간의 연구끝에 1869년 성공하였다.
그렇지만 하야트는 당구공업체로부터 1만달러 상금을 받지는 못했다. 당시에는 셀룰로이드가 상아와 같은 탄성을 가지지 못했기 때문에 당구공을 완벽하게 대체하지 못했기 때문이다. 하야트가 처음 만든 공은 당구공끼리 부딪히면 샷건을 쏠때 나는 큰 소리가 나면서 금이 갔다고 한다. 당시 한 술집주인은 "당구공이 부딪힐 때마다 방에 있던 모든 사람들이 권총을 뽑았다."고 한다. 당구공으로 바로 성공하지는 못했지만 셀룰로이드는 빗 소재로는 이상적인 물질이었다. 셀룰로이드는 빗의 소재로 쓰였던 물질들이 고질적으로 가지고 있던 약점을 극복할 수 있는 물성을 가지고 있었다. 물에 젖었을 때 나무처럼 끈적거리지도 않고, 금속처럼 녹이 슬지도 않고, 고무처럼 잘 부러지지도 않았고, 상아처럼 금이가거나 변색이 잘 되지도 않았다. 또한 셀룰로이드는 상아와 같은 무늬외 색을 낼 수도 있었다. 이전에는 서민들이 꿈도 꿀 수 없었던 저렴한 가격에 고급스러운 제품을 만들 수 있었다.
그렇지만 셀룰로이드로 상아나 거북딱지 느낌의 빗을 만들 수 있게 되면서 서민들도 저렴한 가격으로 살 수 있게 된다. 플라스틱이 가지고 있는 장점 중 하나가 물질소비의 보편화를 통해서 빈부격차를 해소했다는 것이다. "물질의 민주화"를 통해서 대중소비자를 창출했다고 플라스틱의 의미를 평가하는 사람도 있다. 아래 사진들은 1920년대의 셀룰로이드로 만든 빗이다.[1]
성질
비중 1.32∼1.35, 굴절률 약 1.83이다. 순수한 것은 무색 투명하지만, 충전제를 가함으로써 반투명 또는 불투명한 것도 얻을 수 있다. 자외선은 잘 통과시키지만, 적외선은 통과시키지 않는다. 약 80℃ 이상에서는 물러져 가공하기 쉬워지며, 100℃ 이상에서 분해하고, 170∼190℃에서 발화한다.
제조
나이트로셀룰로스는 질산섬유소라고도 하는데, 순도가 높은 용해용 목재펄프·린터펄프를 원료로 하여, 상온에서 황산과 질산의 혼합산에 담가 만든다. 펄프의 성분인 셀룰로스는 글루코스(포도당)에서 물이 떨어져 나간 구조를 가진 것이 연결된 것인데, 이 글루코스기(基)에 단위당 약 2개의 질산에스터가 들어간 것이다.
질산섬유소 100, 장뇌 54, 95%의 에탄올 100(무게%)의 비율로 혼합하여 고루 섞이도록 잘 반죽한다. 주로 상자 모양의 그릇 속에서 반죽하는데, 그동안에 염료·안료를 가한다. 끝으로 탈(脫)알코올시켜 함량 12∼18%로 하여 시트로 성형하고, 건조실에 넣어 알코올 성분을 완전히 제거한다.
용도
일용품·완구·학용품 등으로 널리 사용되었으며, 특히 사진용으로 많이 사용되었다. 그러나 열(85∼100℃)에 의하여 연화(軟化)되고, 또 190℃ 이상으로 가열하면 발화연소하므로, 차차 합성된 열가소성 플라스틱으로 대체되었다. 현재는 탁구공 외에는 큰 용도가 없으며, 특히 필름은 아세틸셀룰로스필름으로 완전히 대체되었다.
동영상
각주
- ↑ 자원순환사회연구소, 〈최초의 플라스틱 셀룰로이드(celluloid)〉, 《네이버 블로그》, 2019-11-17
참고자료
- 〈셀룰로이드〉, 《위키백과》
- 〈셀룰로이드〉, 《두산백과》
- 자원순환사회연구소, 〈최초의 플라스틱 셀룰로이드(celluloid)〉, 《네이버 블로그》, 2019-11-17
같이 보기
