세상을 바꾸는 일본의 최첨단 플라스틱

- 플라스틱 자동차, 바이오 플라스틱, 플라스틱 광케이블 등 최첨단 플라스틱 기술 개발 –

 

 

 

단순 플라스틱 제품 생산은 중국 등에 밀려 더 이상 설 자리를 잃어버렸지만, 일본은 지금 최첨단 기술로 새로운 플라스틱 개발에 나서고 있다. 플라스틱 자동차, 바이오 플라스틱, 특수 강화 플라스틱, 플라스틱 광케이블 등 최첨단 플라스틱의 개발 현장을 들여다 보자.

 

□ 미쓰비시화학의 플라스틱 카

 

 ○ 자동차 중량의 60%를 플라스틱으로

  - 미쓰비시화학은 자동차 외판, 유리 등 차의 거의 모든 차체를 플라스틱화하는 데 성공, 도쿄 미나토구에 있는 쇼룸에 전시함.

  - 일반 자동차는 중량의 10% 정도가 플라스틱이지만 이 자동차는 60%가 플라스틱

  - 그 결과, 자동차 중량은 890kg 정도로 일반 자동차보다 40% 가벼우므로 연비 향상으로 연결됨.

 

도쿄 미나토구 쇼 룸에 전시돼 있는 플라스틱 카

자료원 : TV 도쿄

 

 ○ 포인트는 탄소섬유 함유

  - 플라스틱은 철강에 비해 강도가 떨어지기 때문에 차체로서는 활용하기 어려운 점이 있음.

  - 미쓰비시 화학은 이러한 플라스틱의 결점을 보완하기 위해 플라스틱 중간에 탄소섬유 층을 삽입하는데 성공, 플라스틱 자동차 생산의 길을 열었음.

  - 아직 탄소섬유는 비교적 비싸기 때문에 제품화하기는 아직 이르지만 물리적으로는 이미 플라스틱 카 제조가 가능함.

 

□ 바이오 플라스틱 개발에 성공한 NEC

 

 ○ 이바라키현 츠쿠바시 NEC 츠쿠바 연구소는 바이오 플라스틱 제조에 성공했음.

  - 대량으로 버려지는 볏짚 등에서 안정적으로 플라스틱을 만들 수 있는 기술 개발에 성공

  - 기존에 곡물을 원료로 바이오 플라스틱이 개발되고 있었지만 버려진 볏짚을 원료로 플라스틱을 만든 것은 NEC가 세계 최초

  - 곡물을 원료로 제품을 생산할 때는 식량문제와 결부돼 어려움을 겪는 경우가 많았으나 NEC는 탈곡하고 버려지는 볏짚을 원료로 했음.

 

 ○ 바이오 플라스틱의 결점 극복, 친환경성은 단연 높아

  - 현재 전 세계에서 생산되는 연간 2억 톤 이상의 플라스틱 중 바이오 플라스틱은 불과 수 퍼센트

  - 통상의 플라스틱 제품보다 강도가 떨어지고 쉽게 연소된다는 점에서 보급에 어려움이 있었지만 NEC는 이를 극복해 연소 실험이나 강도 실험에서도 일반 플라스틱 제품보다 우수한 성질을 보였음.

 

바이오 플라스틱의 연소 및 강도 실험(오른쪽이 NEC의 바이오 플라스틱)
자료원 : TV 도쿄

 

  - 바이오 플라스틱은 제조 과정에서 일반 플라스틱보다 이산화탄소가 절반 밖에 발생하지 않기 때문에 친환경성은 단연 높음.

 

 ○ 향후 양산 체제를 갖춰 바이오 플라스틱을 활용한 PC 등 전자기기의 기종을 늘릴 예정

 

□ 철보다 강한 플라스틱 개발한 히로시마 대학

 

 ○ 같은 무게의 철보다 수배 강한 플라스틱

  - 히로시마 대학의 히코사카 교수는 같은 무게의 철과 비교해도 수배는 강한 특수 플라스틱을 개발했음.

  - 이 플라스틱의 강도는 기존의 보통 플라스틱에 비해 약 7배, 같은 무게의 철과 비교하면 2~5배 강하다고 함.

 

 ○ 특수 플라스틱의 비밀은 제조 방법

  - 특수 플라스틱 강도의 비밀은 독자적인 제조 방법에 있음.

  - 일반 플라스틱을 현미경으로 확대해 보면 결정 사이에 틈새가 있어 강도가 떨어지는데, 특수 플라스틱은 원료인 폴리프로필렌을 녹은 상태에 급속도로 차게 해 단번에 눌러 만듦.

  - 이렇게 하면 결정 사이에 틈새가 없는 강도 높은 특수 플라스틱을 만들 수 있는 것

 

일반 플라스틱(좌)과 히로시마 대학이 개발한 특수 플라스틱(우)의 현미경 확대 모습

자료원 : TV 도쿄

 

 ○ 비용이 저렴한 특수 플라스틱 양산을 기대할 수 있어

  - 플라스틱의 강도를 높이기 위해 사용되는 탄소 섬유는 1kg 당 수천 엔의 비용이 소요됨.

  - 그러나 히로시마 대학이 개발한 제조 방법을 활용하면 1kg 당 백수십 엔으로 강도 높은 플라스틱을 제조할 수 있음.

  - 내년부터 식품 용기 제품화를 시작해 자동차나 건물의 금속재료, 유리 등을 대신하는 소재로 기대를 모으고 있음.

 

□ 통신 인프라를 바꿀 플라스틱 광케이블를 개발한 케이오 대학

 

 ○ 플라스틱을 원료로 한 광케이블 개발

  - 케이오 대학은 플라스틱을 원료로 광케이블을 개발하는 데 성공, 통신기술을 한 단계 업그레이드시켰음.

  - 케이오 대학이 개발한 플라스틱에 빛을 투과하면 직선으로 밖에 진행되지 않는 빛이 구부러짐. 빛을 균일하게 분산시킬 수도 있어 이 구조를 응용해 탄생한 것이 플라스틱 광 케이블

  - 유리를 원료로 한 것보다 빠르고 안정된 통신을 할 수 있어 세계 기록인 초당 40GB의 통신속도를 발휘함.

 

케이오 대학이 개발한 플라스틱 광케이블

자료원 : TV 도쿄

 

 ○ 다양한 분야에 활용 기대

  - 이 플라스틱 광 케이블은 고속 대용량 통신분야 외에도 활용 기대가 높음.

  - 그 중 하나가 1~2mm 두께로 얇게 펴 만든 플라스틱 대화면, 고정밀로 색 투영도가 높아 200인치 화면도 문제없이 제작 가능

  - 또한 이 플라스틱을 활용해 빛의 분산을 억제해 기존 제품보다 3배 밝은 백라이트도 개발했음.

  - 이 제품에 대해 일본 국내의 대기업 세키스이화학, 아사히 유리, 소니, 토시바 등이 제품화에 관심을 가짐.

 

□ 시사점

 

 ○ 최첨단 플라스틱 제품 개발 선두에 있는 일본

  - 일반 플라스틱 제품은 이미 저렴한 중국산에 밀려 더이상 일본 기업이 설 자리를 잃었음.

  - 그러나 위의 예와 같이 다양한 분야의 플라스틱 관련 최첨단 기술에 있어서는 아직 일본이 세계 최고의 기술 수준을 보유함.

 

 

자료원 : 월드비지니스새틀라이트, TV도쿄 등