PTFE 테프론특성 및 응용제품 (중요)

PTFE 테프론특성 및   응용제품 (중요)

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1. 개요[편집]

플루오린 원자와 탄소 원자로 만드는 플루오린화 탄소수지. 테플론은 미국 듀폰사의 상표명이며 테프론이라고도 불린다. 영어 철자를 보면 알 수 있겠지만 외래어 표기법상 테플론 쪽이 옳은 표기이다. 화학명은 폴리테트라플루오로에틸렌(Polytetrafluoroethylene, PTFE). 폴리에틸렌의 수소 원자가 모두 플루오린으로 치환되어 있다. 흔히 불소수지라고도 한다.

원래 1938년 미국의 듀폰에서 만든 물질인데, 맨해튼 프로젝트에서 우려먹다가 1946년 시중에 팔리게 되었다. 우주선의 방수재로 만들려고 했으나 강도가 너무 약해서 이걸 어디다 쓰냐라고 고민하고 있었는데, 이걸 프랑스의 기술자인 마르크 그레고아르라는 사람이 처음엔 이 물질을 낚싯줄에 코팅해보면 어떨까하고 집에서 아이디어를 짜던 도중 마르크의 마눌님께서 요리하다가 자꾸 늘러붙는 무쇠 프라이팬때문에 짜증이 난다며 남편에게 바가지를 긁는 일이 있었다.

그 얘길 듣고 그럼 이걸 프라이팬에 코팅해보자라고 기술을 구상해 특허를 1954년 사갔고, 마르크의 아이디어는 대박을 쳐서 개인 생산품임에도 마르크의 테플론 코팅 프라이팬은 프랑스에서 날개돋힌듯 팔려나갔다. 결국 마르크는 이걸 정식으로 시판하기 위해 1956년 회사 테팔(TEFAL)을 설립하고, 1958년 프랑스 농림부에서 테플론 프라이팬을 공산품으로 허가하면서 공장제로 생산된 테팔의 테플론 프라이팬은 그해에만 100만개를 팔아치우며 성공적으로 시장을 개척했고 이후 세계적인 주방용품 생산 기업이 되었다. 실은 테팔이라는 이름 자체가 Teflon과 Aluminium의 조합이며 그만큼 테플론은 테팔에 기여한 바가 크다.

프랑스에서 이 테플론의 신박함이 널리 알려져서인지, 이후 이 테플론은 잘 미끄러지는 성질때문에 정적들의 정치적 공격을 매끄럽게 잘 받아넘기는 정치가에 대한 표현으로 사용되었다고 한다.[1]

2. 특성과 응용[편집]

테플론은 뛰어난 내열성과 내부식성 및 내마찰성이 있고 알려진 물질 가운데 가장 마찰력이 적은 물질 중 하나이다. 강도와 경도는 상당히 낮은 편으로 웬만한 두께는 칼에도 무리없이 잘린다. 뛰어난 내부식성으로 인해 웬만한 약품에는 꿈쩍도 하지 않으며 내열성도 높아 용융점(335도) 근처까지 올라가지 않는다면 열에 의한 변형도 거의 없다. 테플론은 프라이팬 등의 조리기구의 코팅으로 이용된다. 마찰력이 적어서 각종 기계표면에 코팅재로도 널리 쓰인다. 수도관이나 난방관 같은 배관의 연결부에 보면 얇은 흰색 테이프가 감겨있는 것을 볼 수 있는데 이게 테플론 테이프다. 이걸 감으면 마찰력이 적어서 뻑뻑하지 않게 잘 돌아가게 하면서도 미세한 틈새를 막아주기 때문에 배관공에게도 테플론이 필수 물품이다.

테플론 가공이 된 프라이팬은 플루오린으로 인해 물질이 잘 달라붙지 않기 때문에 잘 눌어붙지 않고, 물이나 더러움을 씻어내기도 수월하다. 마찬가지 원리로 스테인리스 프라이팬이나 공용 바비큐 기구 등을 사용할 때 고기가 눌어붙지 않도록 깔아주는 라이너도 테플론 재질이다. 또한 테이프 접착체 성분이 달라붙지 않는 장점을 활용하여 일부 가위에도 테플린 코팅이 활용된다. 또 열과 부식, 화재 등에도 매우 강해서 최고성능의 전선피복재로 우주선의 배선 등 최고급 전선에 쓰인다. 공업적으로는 이런 성질을 이용하여 O링, 개스킷, 베어링 등에 주로 사용된다. 마찰력이 적고 뛰어난 코팅 성능으로 오일에 미세한 입자로 된 테프론을 첨가한 테프론 오일은 윤활유로 많이 사용된다. 테플론을 제조할 때 나오는 폐기물은 인쇄용 잉크의 유동성을 향상시키는 데 쓰인다.

컴퓨터용 마우스 피트(스케이터, 서퍼), 즉 마우스의 다리에도 흔히 사용되는 재질이다. 이 부분이 떨어져나갔거나 닳아버린 경우[2] 제조사나 서드파티에서 부품을 구입하여 대체하기도 하지만, 사용량이 많은 경우에는 아예 두툼한 테플론 접착 테이프를 사서 잘라서 쓰기도 한다. 검정색인 것은 내구성 향상 및 염가 생산을 위해 다른 종류의 플라스틱이 섞여있기 때문으로 일부 서드파티에서 발매되는 100% 테플론으로 만들어진 고급형은 백색이다.

유리마저 녹여버리는 육플루오린화안티모니염수소산, 플루오르술폰산, 오플루오린화안티모니, 마법산[3] 등을 보관하는 특수용기 제작에도 쓰인다. 앞서 말한 물질들은 공통적으로 플루오린계 화합물이다.

스마트폰 중 넥서스 원과 디자이어 등은 테플론 코팅이 되어 있어 긁힘에 강하다고 한다.[4] 또한 칼 자이스의 안경 렌즈 중 '솔라'(SOLA) 브랜드(원래 미국의 렌즈 브랜드였으나, 칼 자이스에 인수되었다.)의 렌즈에도 테플론 코팅이 적용되어 내마찰성과 발수성이 좋다. 또 스키나 스노보드 서핑보드 등 방수성과 마찰력 감소를 위해 테플론을 코팅한다.

미군의 자동유탄발사기인 Mk.19의 구동계 관련 일부 부품에도 테플론이 쓰인다. 이 화기의 유지보수에는 미육군의 일반적인 총기수입용 윤활제인 CLP 대신 LSAT이라는 특수한 그리스가 사용된다.

이 테플론을 가열해서 늘리고 작은 구멍을 만들어, 커다란 물방울을 차단하고 습기는 통과시킬 수 있도록 만든 것이 방수투습성 소재인 고어텍스이다. 고어텍스는 심장질환의 치료에 필요한 인조혈관의 재료로도 사용된다.

테플론이 가진 단점은 너무 비싸고 무겁고 비교적 무르다는 것. 가장 큰 단점은 바로 가격. 고가 플라스틱의 대명사로 저가의 대체 소재인 폴리에틸렌보다 5~10배 가량 비싸다. 대체 불가능한 경우엔 그저 눈물. 그래도 PEEK(폴리에테르에테르케톤)보다는 훨씬 싸다. 또 테프론은 플라스틱 치고는 엄청나게 무겁다. 흔히 쓰이는 플라스틱 중에 가장 무거운 축에 속하며 역시 무거운 축에 속하는 폴리염화비닐과도 비교를 불허한다. 플라스틱은 가볍다라는 상식을 가볍게 깨는 물질로 다른 플라스틱 류의 비중이 0.8~1.5 사이인 것에 비하여 2.14의 비중을 가지고 있다. 다른 경성 플라스틱에 비해서도 비교적 물러서 금속과 마찰되면 표면에 쉽게 흠이나서 테프론 프라이팬은 들러붙지않는 장점이 약해져 금속 수세미나 금속제 뒤집개 따위를 쓰지 못하고 나무나 프라스틱제를 써야한다.

3. 유해성 논란[편집]

테플론을 중합하기 위해 PFOA라는 물질을 사용했는데, 이 물질이 인체에 유해하여 몇몇 제조사에서는 더 이상 이를 사용하지 않는다. PFOA와 테플론 자체를 혼동하는 경우가 많은데, 테플론 자체는 유해하지 않고 테플론 제조에 PFOA를 꼭 써야 하는 것도 아니다. 위험성 관련 연구에서도 인체의 PFOA 농도를 추적하지 테플론 농도를 추적하지는 않는다.

2005년 미국 환경청에서 PFOA 물질의 발암 가능성이 크다고 공식 발표하면서 테플론 유해성 논란이 제기되었다. 테플론을 만드는 데 쓰이는 과불화화합물 중 PFOA(perfluorooctanoic acid)라는 것이 암을 유발하거나 임산부에게 유산(의학) 또는 기형을 일으킨다는 의혹이 있다. PFOA 생산기관인 듀폰은 1961년 실험 결과 대량의 PFOA에 노출된 쥐의 간이 비대해지는 사실을 발견했다. 쥐를 대상으로 한 실험에서 구개파열, 콧구명의 기형, 누관(tear duct)의 기형 등이 PFOA 노출로 인해 나타났다.

한국의 MBC 뉴스에서 2006년 2월 8일에 PEOA의 유해성과 동물실험의 연구결과와, PEOA에 의한 기형아 출산을 보도했다. 기사 내용은 우선 첫째, 테프론에 근무했던 어머니 때문에 성형수술을 30번을 받아야 한 기형아 버키씨에 대해 보도한다. 버키씨 모자(母子)는 버키씨가 기형으로 출산된 이유가 어머니가 테프론에 근무한 것으로 확신했다. 버키씨 어머니는 동물실험과 자신의 아들의 사례가 동일하다고 주장한다. 둘째, 존스 홉킨스 병원에서 모든 신생아 탯줄에서 PFOA가 검출됐다는 연구결과이다. 이 실험에는 신생아 300명을 실험대상으로 한 결과, 2명을 제외하고 298명에서 PFOA가 검출됐다. 셋째. 듀폰사측의 주장과 미국 환경청의 명령이다. 듀폰 측 변호사는 PFOA 동물실험에서 유해하다고 인간에게 유해한 것이 아니라고 하고, 대대적인 광고을 통해 PFOA의 안전성을 주장한 것을 보도했다. 이에 대해 미국 환경청은 PFOA를 잠재적 발암물질로 규정하면서 2015년까지 사용을 금지하라고 듀폰사에 명령하고, 듀폰사가 수용했다. #

연구결과에 따르면 PFOA는 체내에 흡수된 후에 배설 속도가 너무 느려 체내에 축적되며 그 양이 절반으로 줄어드는 데 4~9년이 걸린다고 한다. 발암가능성과 태아 기형, 유산과도 관련이 있다는 발표가 잇따르자 FDA와 미국 환경청에서도 PFOA의 규제를 놓고 연구가 계속되고 있는데 미국 환경청은 내부 보고서에서 임신 가능한 여성의 체내에 축적되면 해로울 수 있다고 밝혔다.

외국에서는 논란이 몇 년째 이어지는데도 불구하고 국내 정책기관들은 부처에 따라 달랐지만, 이제 이 물질에 대한 모니터링을 진행 중이거나 주의를 기울여야 하는 관심물질로 등록했을 뿐 유해성등에 대한 연구는 전무하다. #

조리기구에 사용된 코팅제는 섭씨 약 200~300도의 온도에서 분해되기 시작하고, 섭씨 360도 이상 가열되면 독성이 매우 강한 기체가 방출된다. 그러나 조리기구 제조업체들은 정상적인 조리조건에서는 이 정도의 온도에 도달하는 경우가 매우 드물다고 주장한다. 하지만 전기레인지 센불에 프라이팬을 5분간 예열하면 섭씨 370도 넘게 가열된다고 한다. 다만 이는 요리와는 거리가 먼 온도로 고기 굽는 온도는 180도에서 200도 정도이고, 가장 열에 강한 홍화씨유의 발연점이 266도다. 포도씨유나 카놀라유 등은 200도 초반부터 연기가 무럭무럭 난다. 이 정도 온도라면 식용유들 전부 화재가 일어나는 온도다. 기름을 쓰지 않는 요리도 있겠지만 그럴거면 프라이팬을 쓰는 이유가 의문이며 현실과 괴리가 있는 이론인 것이다.