2020년 1월 20일, 중국 우한에서 온 한 관광객은 대한민국에서 발생한 첫 COVID-19(코로나 바이러스) 확진자입니다. 한국만이 아니라 코로나 바이러스가 전 세계로 퍼져나가면서 많은 나라들이 심각한 위기에 처해있습니다. 바이러스의 확산을 막기 위해 ‘사회적 거리두기(social distance)’가 진행 중입니다. 외부 활동을 자제하고, 재택 근무를 확대하는 등으로 바이러스의 확산을 막으려 하고 있습니다. 하지만 국가 운영에 있어서 꼭 필요하다거나 불가피하게 외출을 해야하는 경우, 사람들은 마스크와 비닐 장갑을 사용합니다. 2020년 4월 15일에 있었던 총 선거가 대표적인 사례이지요. 이 때 사용한 비닐 장갑들은 단순히 태워서 처리되거나 환경오염을 일으키게 됩니다. 그렇다면 왜 비닐은 환경오염을 일으킬까요? 이러한 환경문제를 해결하기 위한 방법은 없는 걸까요?
PVC, 넌 누구냐?
흔히 불리는 이름인 비닐, 원래 이름은 PVC(polyvinyl chloride)입니다. 이름의 chloride를 통해서 알 수 있듯이 PVC는 Cl(chlorine, 염소)을 구성 원소로 가지고 있습니다.
위의 그림은 PVC의 구조식을 나타내고 있고, 분자식으로 나타내어주면 (C2H3Cl)n이 됩니다. 분자식을 보면 C2H3Cl 이 n개가 연결되어있는 구조라는 걸 볼 수 있듯이, PVC는 VCM(vinyl chloride monomer)라는 단위체(monomer)가 중합되어있는 분자입니다. PVC의 특성을 살펴보면 PVC는 반액체(semi-liquid)의 특성을 가지고 있어 쉽게 펴 늘릴 수 있는 가단성을 가지고 있습니다. 가단성은 플라스틱, 가소제(plasticizer)의 주요 특징이기도 합니다. 플라스틱, PVC가 전 세계에 자리잡게 된 이유도 이러한 PVC의 특징 때문이라고 할 수 있습니다. 더불어 PVC는 열에 강하고 절연체의 특성을 가지고 있기도 합니다. 이렇듯 PVC는 건축이나 케이블과 같은 기본 자재로 쓰이기도 하고, 봉투나 장갑과 같은 일상생활 용품 등으로 넓은 영역에 분포해 있습니다. PVC가 왜 사람들에게 많이 이용되는지를 보면 정말 없어서는 안 될 물질로 보일 수 있습니다. 하지만 PVC가 환경오염을 일으키는 물질이라고 잘 알려져 있습니다. 그 원인이 PVC가 분해될 때 발생하는 POPs(persistent organic pollutants)와 PVC를 생산하고 이용할 때 발생하는 Phthalates, 그리고 VCM 때문입니다. 어떻게 이 물질들이 환경오염을 일으키는 걸까요?
이제 없어질 때 되지 않았니...?
POPs는 Persistent organic pollutants로 이름에서도 알 수 있다시피 pollutants, 오염물질입니다. POP는 “forever chemicals”라고도 불리는데 그 이유는 생분해(biodegradation) 과정으로 분해가 되지 않고 매우 오랜 시간 동안 남아있기 때문입니다. 우리가 PVC를 쓰고 버리면 주로 태워서 처리가 됩니다. 이 때 태워도 완전히 분해되지 않고 남아있는 물질이 있는데, 그 물질이 microplastic(미세 플라스틱)입니다. 이 미세 플라스틱은 PVC를 분해할 때 발생하는 POP를 흡수하는 역할을 합니다. 결국 미세 플라스틱으로 생긴 환경오염은 우리 인간에게 되돌아오니, 건강문제를 일으킬 수 밖에 없습니다. 예를 들어, 태아시기 때 POP에 노출이 되면 POP가 내분비 교란 물질(endocrine disruptor)로 작용하여 태어난 후 평생 안고 가야하는 선천성 장애를 유발합니다.
이런 오염물질들하고 같이 살고 있었다고?
두 번째 오염물질은 프탈레이트(Phthalates)입니다. 처음 프탈레이트를 들어보시면 생소한 이름이죠. 하지만 프탈레이트가 플라스틱을 구성하는 물질이라는 사실을 알면 조금 친근하게 들릴 것 같습니다. 프탈레이트는 플라스틱의 유연성, 투명성, 내구성과 수명과 같은 주요 성질을 나타나게 하는 핵심 물질입니다. 앞서 언급한 것처럼 플라스틱은 가소제(plasticizer)의 특성을 가지고 있는데, 이 가소제의 70%가 프탈레이트입니다. 그런데 왜 프탈레이트가 문제가 될까요? PVC는 장난감이나 샤워커튼, 집의 바닥을 만드는데 이용이 됩니다. 이 때 PVC가 공기나 물에 노출이 되면 DEHP(diethylhexyl phthalate)나 BBzP(butyl benzyl phthalate) 같은 프탈레이트 기체 물질들이 공기 중으로 스며들게 됩니다. 결국 인간에게 영향을 주게 되죠. 예를 들어 DEHP는 남성에게 정자의 장애를 일으키고, 성호르몬인 테스토스테론(testosterone)의 분비를 낮추는 영향을 줍니다.
PVC속 발암물질, VCM 기체
앞에서 PVC는 VCM이라는 단위체가 연결되어있는 중합체라고 언급을 하였습니다. VCM이 없으면 우리가 편리하게 쓰고 있는 PVC는 있을 수 없습니다. 하지만 이 VCM이 발암물질이라는 사실, 알고 계셨나요?
위의 과정은 VCM으로부터 PVC가 만들어지는 과정입니다. 처음 VCM이 반응기에 들어가면 몇 가지 가공 과정을 통해 PVC가 됩니다. 이 때 반응하지 않고 남은 VCM이 제대로 처리되지 못한 채 새어나가 암을 유발한다는 사실이 보도되었습니다. 1974년 미국의 한 PVC 제조 공장에서 암 발병률이 상승하면서 문제가 되었는데, 이 때 암에 걸린 노동자들의 공통점은 VCM이 들어간 반응기를 청소하는 일을 수행하였다고 합니다. 이를 통해서 VCM이 발암물질이라는 사실이 확인되었죠.
PVC 없으면 안되는데...다른 방법은 없나요?
우리 삶에 너무나 깊게 들어와버린 PVC는 계속 사용하기에는 환경적, 건강문제가 지속적으로 커지고 있습니다. 이러한 문제를 해결하는데 큰 도움을 줄 수 있는 친환경 비닐(eco-friendly vinyl)이 대두되고 있습니다! 좋은 소식이지요? PVC의 대체 가능 재료인 친환경 비닐에는 여러 종류가 있습니다. 그 중에는 PVB(Polyvinyl butyral), PVA(Polyvinyl alcohol), PEVA(Polyethylene-vinyl acetate), 그리고 EVA(Ethylene-vinyl acetate)가 있습니다. 혹시 이 친환경 비닐의 이름과 원래 비닐의 이름에서 차이점을 발견하셨나요? 이름에 C가 없어졌습니다! 친환경 비닐의 이름에서 알 수 있듯이 PVC의 C가 나타내는 염소(chlorine)이 문제가 된다는 사실을 알 수 있습니다. 이렇게 친환경 비닐은 PVC 속 염소를 제거하고 다른 원소들로 대체함으로써 같은 성질을 나타내면서도 환경 오염은 줄일 수 있게 변형이 되었습니다. 또한 각각의 물질들은 목적에 맞게 조금씩 변형시켜 점차 PVC를 대체해 나가고 있습니다. 예를 들어, PVB는 주로 페인트, 잉크, 접착제 등으로 사용되고 있습니다.
친환경 비닐이 생겼다고 끝이 아닙니다!
친환경 비닐이 생긴 것은 분명히 환경 보호에 한 발짝 더 나아가는 중요한 과정일 것입니다. 하지만 ‘점차 바뀌겠지’ 하고 ‘다행이다’에서 끝나도 될까요? 아닙니다! 친환경 비닐은 단지 도와주는 역할일 뿐, PVC를 대체한다고 해서 환경 문제가 해결되지는 않습니다. 진정 해결책은 우리에게 있습니다. 주변에는 분리수거, 재활용 등 우리가 할 수 있는 일은 굉장히 많습니다. 만약 환경보호에 소홀하셨다면, 환경을 보호하자는 생각에서 그치는 것이 아니라 그것을 한번 행동으로 옮겨보는 건 어떨까요?
참고자료
[1] https://en.wikipedia.org/wiki/Polyvinyl_chloride#Degradation
[2] https://en.wikipedia.org/wiki/Phthalate
[3] http://www.pulpworksinc.com/environmental-impacts-of-pvc.html
[4] https://oecotextiles.wordpress.com/2014/01/28/what-does-eco-friendly-vinyl-mean/
[5] http://www.seepvcforum.com/en/content/89-vinyl-chloride-monomer-vcm
첨부 이미지 출처
[1] https://en.wikipedia.org/wiki/Polyvinyl_chloride#Degradation
[2] https://fastplumbers.net.au/whats-the-best-pvc-pipe-for-underground-usage/
[3] https://en.wikipedia.org/wiki/Phthalate
[4] https://www.pall.com/content/dam/pall/oil-gas/literature-library/non-gated/HCP-8c.pdf
[5] https://en.wikipedia.org/wiki/Ethylene-vinyl_acetate
[6] https://pngio.com/images/png-a1320612.html
KOSMOS CHEMISTRY 지식더하기
작성자│박서준
발행호│2020년 봄호
