물을 사랑한 화합물, 고흡수성 고분자

  - 1g의 고흡수성 수지로 1kg의 물을 흡수해 

기능성 고분자란, 고분자 물질의 장점은 살리고 단점은 보완한 새로운 성질의 고분자 화합물을 말한다. 특성에 따라 고강도 고분자, 생체 적합성 고분자, 전도성 고분자, 고흡수성 고분자로 나눌 수 있다. 

 고흡수성 고분자 또한 천연 섬유질 펌프의 단점을 보완하기 위해 만들어졌으며, 최적의 흡수력과 흡수 속도를 자랑한다. 고흡수성 고분자는 자신의 무게의 수천 배의 수분을 흡수하는 기능성 고분자로서, 1974년 미국 농무성에서 발표하면서부터 주목받고 있는 소재이다. 주로 종이 기저귀나 생리용품 등의 흡수제에 쓰이며, 최근에는 토양, 건설, 전기 전자 산업 등 다양한 분야에서 이용되고 있다.

 실제로 기저귀 속에서 고흡수성 수지를 찾아 모은 뒤, 물을 넣고 물의 흡수량을 계산해 보는 실험을 직접 해보았다. 기저귀에서 8.3g의 고흡수성 수지를 모을 수 있었으며, 소량의 흡수성 수지는 1100ml을 물을 모두 흡수하였다. 약 130배의 물을 흡수한 샘이다. 그렇다면 엄청난 양의 물을 흡수하는 고흡수성 수지의 원리는 무엇일까?

[이미지 촬영=대한민국청소년기자단 4기 권보미 기자]

분자 사슬에 소금 같은 이온성 물질을 다량 화학적으로 결합시켜 두면, 삼투되어 들어온 물이 고분자를 녹인다. 그런데 이 고분자를 물에 녹지 못하고 팽윤할 수 있도록 화학적으로 가교 시켜 두면, 삼투된 물이 사슬을 녹일 수 없으므로 엄청난 양의 물을 흡수하면서 부풀어 오르는 고흡수성 수지 가교젤이 된다. 즉, 고분자 사슬 간 가교결합을 통해 친수성기 도입의 유무에 따라 흡수 현상이 나타나는 폴리머(구조 중에 다수의 반복 단위를 함유하는 고 분자량 화합물)로 고흡수성 수지가 정의된다는 것이다. 

실제로 LG화학은 ‘”기술 기반의 아크릴 및 고흡수성 수지(SAP) 사업을 시장 선도 사업으로 집중 육성해 SAP 사업 규모를 2020년 1조 7000억원 이상으로 확대해 나갈 계획이다”라고 말하며 흡수성 고분자 기술 개발에 전력을 다할 것을 밝혔다.

또한 고흡수성 수지는 현대모비스의 차량 램프 습기 제거 기술, 중국의 사막의 녹화계획을 위한 토양의 보수제 등으로 활용되고 있으며 일반 생리용품부터 국가 개혁사업까지 고흡수성 수지에 대한 개발이 빠르게 이루어지고 있다. 앞으로도 더 많은 물을 흡수하기 위한 연구는 계속 이루어질 것이며, 고흡수성 수지의 활용은 무궁무진할 것이다.

[대한민국청소년기자단 IT과학부=4기 권보미기자]