현대 사회를 지탱하는 만능 소재,
HDPE의 무한 변신 🪄

고밀도 폴리에틸렌^[1](High Density Polyethylene, HDPE)은 석유화학 기초 유분인 에틸렌을 중합해서 만드는 석유화학 소재입니다. 빼곡히 밀집된 분자 구조를 이루고 있어, 이름처럼 밀도가 높고 가벼우면서도 튼튼한 강도를 자랑합니다. 게다가 열에 견디는 성질이 우수하고 화학 물질에 의한 부식에도 매우 강하죠.

HDPE는 부식과 습기에 취약한 금속이나 나무 같은 자연 소재를 대체하며 쓰임새를 넓혀 왔습니다. 내구성이 뛰어날 뿐만 아니라 수명이 길어 교체 주기를 연장할 수 있고, 경제성까지 갖췄기 때문인데요. 덕분에 오늘날의 상하수도와 같은 도시 인프라부터 식음료 포장재, 나아가 전기차와 이차전지 같은 첨단 분야에 이르기까지 폭넓게 활용되고 있습니다.

우리 일상에서 HDPE는 ‘패키징(포장)’ 분야 핵심 소재로 활약하고 있습니다. 마트 진열대에서 볼 수 있는 세제 등의 생활화학용품과 우유병 같은 불투명한 플라스틱 병이 대표적입니다. HDPE는 화학 성분에 반응하지 않는 강한 내화학성을 지니고 있어, 성분이 강한 생활화학용품을 안전하게 담을 수 있습니다. 또 수분과 이물질을 차단하는 능력이 뛰어나, 식품의 신선도를 유지하는 데도 제격이죠.

패키징의 주무대인 물류 현장으로도 가 볼까요? 수많은 화물을 효율적으로 운반하는 데 쓰이는 플라스틱 팔레트에도 HDPE가 이용됩니다. 팔레트는 무거운 하중을 견딜 수 있어야 하고, 수차례 재사용할 수 있을 만큼 견고해야 하는데요. HDPE로 만든 팔레트는 외부에서 압력이 가해져도 쉽게 파괴되거나 변형되지 않고, 세균이나 곰팡이가 번식하지 않아 위생적이며 오랜 기간 재사용할 수 있습니다.

수도꼭지를 돌리면 깨끗한 물이 쏟아지고, 남은 물은 다시 배수구를 거쳐 처리장으로 흘러갑니다. 이처럼 편리한 풍경은 방대한 상하수도 인프라 덕분에 가능한데요. 지금도 지하 깊숙한 곳에서는 사방으로 뻗은 무수한 배관 줄기가 강과 도시를 연결하며 ‘보이지 않는’ 물길을 이루고 있습니다.

과거에는 배관 재료로 주철 같은 금속이 주로 쓰였는데요. 금속은 시간이 지나면 녹이 슬고 부식된다는 단점이 있었어요. 이러한 문제를 해결한 것이 HDPE 배관입니다. HDPE는 유연하면서도 강도가 높아 땅속 압력 등 외부 환경 요인에 견디는 성질이 탁월합니다.

열을 가했을 때 부드러워진다는 특성도 강점입니다. 덕분에 일정 길이로 제작된 파이프를 녹여 하나로 접합하는 열융착^[2](Fusion Joint) 공법으로 이음매를 없애 누수 위험을 원천 차단할 수 있죠. 최근에는 처짐 방지^[3](Low Sagging)라는 기술도 더해졌어요. 파이프는 크게 만들수록 무게 때문에 스스로 찌그러지는 문제가 있었는데, 이를 개선한 거죠.

또 파이프는 식수를 비롯한 생활용수가 흐르는 통로기 때문에, 위생과 내구성 등 까다로운 요건을 충족할 고도의 기술이 필요한데요. 한화토탈에너지스는 미국위생협회인 NSF가 주관하는 NSF/ANSI 14^[4]와 NSF/ANSI/CAN 6^[5] 인증을 획득해 우수한 기술력을 인정받은 바 있어요. 앞으로도 국제적 수준의 신뢰성에 기반해 우리 삶을 지탱하는 파이프 소재를 안정적으로 공급해 나갈 예정이랍니다.

첨단 기술 분야에도 HDPE가 쓰인다는 사실, 알고 계신가요? 친환경 모빌리티가 주목받으면서, 내연기관 대신 전기로 움직이는 차량을 길에서 쉽게 볼 수 있게 됐는데요. 전기차의 동력원으로 쓰이는 ‘이차전지’에서 HDPE를 찾아볼 수 있습니다.

이차전지에는 ‘분리막(Separator)’이라는 부속품이 있는데요. 전지의 양극과 음극의 접촉을 막아 전기적인 충돌을 예방합니다. 따라서 내부 공간을 덜 차지하도록 얇게 만들되, 뛰어난 차단력을 갖춰야 하죠. HDPE로 만든 분리막은 강도가 우수해 두께가 얇아도 찢어질 염려가 없습니다. 한화토탈에너지스는 차세대 이차전지 분리막용 소재인 VPE^[6]를 개발해 IR52 장영실상을 수상한 바 있는데요. 100만 이상의 분자량을 갖춰 초박막 분리막 제조에 쓸 수 있는 VPE 제품을 시장에 공급하고 있죠.