고분자 공업의 대부분은 목재, 피혁, 수지, 고무, 면 등 천연 고분자 물질을 이용한 기술에서 시작되었다. 그 후 석유화학 공업의 발달로 값싼 합성 고분자가 대량으로 생산되었다. 고분자화학의 발전에 따라 인장강도가 큰 합성섬유라든가 투명한 플라스틱 등 새로운 합성 소재가 개발되어 물성 면에서 천연소재를 능가하게 되었고, 인류의 생활을 풍요롭게 하는 많은 합성 고분자가 생산되고 있다.
합성 고분자 분야 세계간 격차는 얼마인가
합성수지, 합성 섬유, 합성고무들로 대표되는 합성 고분자 분야는 1980년대와 1990년대에 특히 한국에서 괄목할 만한 신장세를 보였다. 1990년도에 범용수지의 세계 생산량이 8,800만 톤, 2010년도에는 15,000만 톤에 이르고 있다. 인구 1인당 연간 사용량을 보면 1990년에는 미국 76 kg, 서독 67kg, 일본 64.5kg, 한국 50.6kg 등 이었으나, 2010년에는 한국 87.5kg, 미국 75kg, 일본 54.7kg 등 이다. 이를 보면 한국이 고분자 생산기지로서의 역할이 커져 왔음을 알 수 있다.
현재의 유기화학공업은 석유, 천연가스를 원료로 하는 석유화학이 중심이다. 석유화학공업 가운데 고분자 관련 수요는 80% 이상이 되기 때문에 석유화학공업은 고분자의 원료 공업이라고 말해도 과언이 아니다. 석유화학 규모의 지표가 되는 한국의 에틸렌 생산능력은 미국, 중국, 사우디아라비아, 일본에 이어 세계 5위에 해당하는 규모이다.
그러나 우리나라의 고분자 공업은 생산량으로는 선진국 수준에 도달하였으나, 갑ㅆ이 싸고 양이 많은 범용수지에 국한된 것이 많다. 양은 적지만 고분자의 성능이 우수하여 가격이 비싼 엔지니어링 플라스틱과 같은 고성능 합성부가가 가치가 높은 고분자 제품은 생산을 위한 기술도입도 대단히 어려울 것으로 보여, 앞으로 이들 플라스틱의 생산을 위한 연구개발을 스스로의 힘으로 개척하여야 할 어려운 사정에 놓여 있다. 따라서 우리나라도 고분자 공업에 대한 기술개발 노력이 더한층 강화되어야 할 것으로 생각된다.
하나의 학문체계가 된 고분자 분야
세계의 고분자산업이 단시간 눈부신 성장을 이룩하고 고도로 발달함에 따라 고분자 분야는 하나의 학문체계를 갖추게 되었다. 그러나 사람의 생활이 고도화되고 인류의 생존을 위한 자원 에너지의 절약 및 환경보전이 강하게 요구되는 오늘날, 고분자 분야의 연구도 종래와는 달리 다른 분야와 폭넓게 연관시켜 발전해야 할 입장에 있다.
최근에는 의료용 고분자 분야도 발달하여 사람의 건강한 삶에 필요한 인공장기도 개발되고 있고, 도 전자회로에 사용되는 정밀한 전자기 소자도 개발되는 등 고분자공업은 고부가가치 제품의 생산에 주력하고 있다. 그러나 한편으로 합성 고분자 물질이 썩지 않는 결함을 갖고 있어, 앞으로 이들을 대량 소비함으로써 생기는 공해가 새로운 문제로 대두되고 있다. 따라서 그 처리 문에 대한 연구 개발이 요구되고 있다.
미래 고분자 분야의 연구과제는 무엇인가
앞으로 예상되는 고분자 분야의 연구과제로는, 첫째 고성능 고분자 분야로서 엄격한 환경에 견디는 고분자의 개발을 들수 있다. 이것은 넓은 온도 범위의 사용조건이라든가 화약약품, 초고전압, 강한 충격, 마찰 등에 저항성이 있는 엔지니어링 플라스틱과 탄성체에 대한 연구개발을 말한다. 둘째로 고기능성 고분자 분야로서 우수한 선택성을 가진 고분자 촉매, 고분자 이온염, 고분자 전해질, 전도성 고분자, 광전도성 고분자 및 정보재료에 사용되는 감광성 고분자 등에 대한 연구를 들 수 있다. 특히 고분자 분리막에 대한 연구는 생체용뿐만 아니라 각종 공업 분야에 있어 물질의 분리, 폐기물 처리 등 공업적으로나 환경분야에 크게 기여할 것이다.
이와 같이 고분자과학과 고분자공업은 가능성이 무한하며, 큰 성장이 기대되는 분야임에 틀림없다. 고분자가 처음 이용되기 시작할 즈음에는 천연고무와 천연섬유 등의 천연재료를 그대로 활용하거나 그것을 화학적으로 처리하여 개 질시 켰다. 그 후 석유화학의 발전에 따라 천연 고분자의 활용 비율이 감소되어 왔으나 최근에는 인류의 환경에 대한 의식변화와 함께 천연 고분자의 이용 또한 각광을 받고 있다.