강철부대의 IBS, 무엇으로 만들었을까

안녕하세요, 블로그 지기입니다. 요즘 인기리에 방영되고 있는 예능 프로그램! 바로 최정예 특수부대 예비역들이 각 부대의 명예를 걸고 대결하는 <강철부대>인데요. 매번 치열한 사투를 벌이는 각 부대의 대원들을 보면 절로 응원하게 됩니다.

<강철부대> 미션 중에 자주 등장하는 IBS(Inflatable Boat Small), 즉 팽창식 소형고무보트는 군대에서 상륙 기습작전이나 도하작전 등에서 침투, 정찰, 장비 수송 등의 중요한 임무에 쓰이고 있습니다. 따라서 IBS의 내구력은 상당히 중요한 요소일 것 같은데요.

오늘은 IBS를 비롯해 다양한 쓰임새를 가진 합성고무 소재에 대해 알아보도록 하겠습니다.

 

 

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이소프렌이 모여, 탄력의 고무를 만들다

   

일상생활에서 널리 사용되고 있는 고무는 우리에게 너무나도 친숙한 물질인데요. 고무는 탄력성 고분자의 일종으로 적절한 힘으로 늘리면 모양이 바뀌었다가, 그 힘을 제거하면 다시 원래의 상태로 돌아가는 특성이 있습니다.

고무는 탄소(C)와 수소(H)로만 이루어진 탄화수소 유기화합물, 이소프렌(Isoprene·C5H8) 단량체로 구성되어 있는데요. 이소프렌 분자를 길게 연결하여 고분자로 만든 것이 바로 고무입니다. 고무에는 고무나무로부터 얻는 천연고무와 석유화학에서 합성되는 합성고무가 있습니다.

 

 

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고무나무의 선물, 천연고무

  

인류가 고무를 사용한 지도 벌써 3,500년이 넘었을 정도로 고무는 아주 오랜 시간 동안 우리의 곁에 있었는데요. 합성고무가 만들어지기 이전, 사람들은 자연 상태에서 얻어지는 천연고무를 사용했습니다.

천연고무는 주로 파라고무나무의 수액에서 얻을 수 있는데요. 나무에 흠집을 내면 나오는 흰색 수액을 채취하여 고무의 원료로 사용합니다. 파라고무나무에서 나오는 유액은 우리가 잘 알고 있는 라텍스(latex)로 불리는데, 라텍스는 천연고무를 포함하여 식물체에서 얻어지는 녹말, 당류, 단백질 등 다양한 물질의 혼합체를 뜻합니다.

 

 

03

천연고무의 부족을 해결해 준 합성고무

   

합성고무는 산업이 발전함에 따라 자연산 고무가 그 수요를 충당할 수 없게 되어 이를 해결하기 위해 탄생했는데요. 특히 세계 대전을 겪으면서 급격히 발전했습니다. 합성고무의 종류는 크게 천연고무를 대체하는 용도와 천연고무보다 뛰어난 내유성, 내열성 등의 특성을 가진 합성고무로 나누어집니다.

먼저, 천연고무와 거의 같은 용도로 이용되는 합성고무에는 흔히 SBR이라고 불리는 ‘부타디엔스티렌 고무’가 있습니다. 부타디엔스티렌 고무는 불포화탄화수소* 부타디엔(Butadiene·C4H6)과 스티렌(Styrene·C8H8)의 혼성 중합에 의해 만들어지는데요. 부타디엔스티렌 고무는 내노화성, 내열성, 내마모성 등이 우수하며 승용차 타이어, 호스, 벨트 등에 사용됩니다.

*불포화탄화수소: 탄소 원자 사이의 이중 또는 삼중결합의 불포화 결합을 포함하는 탄화수소

 

 

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천연고무를 뛰어넘는 합성고무

   

천연고무보다 뛰어난 성질을 가진 합성고무에는 ‘부타디엔아크릴로니트릴 고무’와 ‘네오프렌’ 등이 있습니다.

먼저, 부타디엔아크릴로니트릴 고무는 부타디엔과 플라스틱, 접착제 및 합성고무 제조에 많이 사용되는 독성이 있는 화합물인 아크릴로니트릴(Acrylonitrile·C3H3N)의 혼성 중합으로 만들어집니다. 부타디엔아크릴로니트릴 고무는 기름의 작용을 잘 견디는 내유성이 우수하며, 아크릴로니트릴 함유량이 증가할수록 내유성도 함께 강해집니다. 앞서 설명한 부타디엔스티렌 고무에 이어 널리 사용되는 합성고무로 연료 호스, 진동 방지 고무, 인쇄 롤 등에 이용됩니다.

또 다른 합성고무의 종류로는 네오프렌이 있는데요. 네오프렌은 폴리클로로프렌(Polychloroprene)의 상품명으로 클로로프렌(C4H5Cl)이 중합하여 만들어집니다. 네오프렌은 화학적 안정성이 뛰어나고 탄화수소를 기반으로 한 합성고무보다 연소에 저항성을 보여 넓은 온도 범위에서 유연성을 유지합니다. 따라서 전기 절연체, 자동차 팬벨트, 특히 방화문이나 장갑, 안면 마스크 등 전투 관련 복장에도 사용됩니다.

 

05

IBS에 사용된 특수원단?

   

그렇다면 IBS(Inflatable Boat Small)의 소재는 어떤 것일까요? 보통 군용 보트에 사용되는 것은 ‘하이팔론’이라는 품명의 합성고무입니다.

하이팔론은 ‘클로로술폰화폴리에틸렌’의 상품명인데요. 원료인 폴리에틸렌에 이산화황(Sulfur dioxide·SO2)과 염소(Chlorine·Cl)를 직접 도입해서 합성합니다. 그 후 산소와 결합한 금속 화합물인 금속 산화물, 고무용 유기 가황 촉진제를 사용하여 가황합니다. 가황이란 생고무에 황(Sulfur·S)을 넣고 가열하여 온도적 변화를 주어 물리적 성질을 변화시키는 것을 의미합니다.

하이팔론 보트는 기존 PVC소재의 보트와 비교해 더 부드러우면서도 열과 한기에 강하며 수명이 긴 것이 특징입니다. 겨울철에도 딱딱해지지 않아 접힘 자국이 없고, 과충전 시에도 안전하며 오염에 강하다는 장점이 있습니다. 단 무게는 좀 더 나가는데요. IBS는 고무와 알루미늄 등의 소재를 포함, 보트 무게만 약 110kg 정도라고 합니다.


오늘은 합성고무에 대해 알아보며 고무와 천연고무까지 다루어 보았는데요, 우리의 일상을 넘어 다양한 곳에서 합성고무 소재들이 쓰인다는 것을 알 수 있었습니다. 다음에 더욱 유익한 화학 이야기로 만나요!

 

 

 

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종합 케미칼 & 에너지 리더,

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