사슬 친구들의 마법
주변에 있는 거의 아무 물건이나 집어 들어 보세요 — 물병, 칫솔, 휴대폰 케이스 같은 것 말이에요 — 그러면 여러분은 플라스틱을 들고 있는 거예요. 플라스틱은 단단하고 단순해서, 원래부터 그런 모습으로 뿅 나타난 것처럼 느껴지지요. 하지만 플라스틱 한 조각 한 조각은 사실 눈에 보이지 않는 아주 작은 블록 수백만 개가 딸깍딸깍 이어져 아주아주 긴 사슬을 이룬 것이랍니다. 그 사슬들이 무엇으로 만들어졌는지 알아보러 가요.
먼저 "폴리머"라는 말부터 시작해 볼게요. 이 말이 중요한 일을 거의 다 하거든요. 폴리머는 그냥 "많은 조각"이라는 뜻이에요. 폴리머는 작은 한 단위가 되풀이해서, 또 되풀이해서, 또 되풀이해서 이어진 긴 사슬이에요. 종이 클립 사슬을 떠올려 보세요. 클립 하나는 별것 아니지만, 몇백만 개를 이어 붙이면 길고 잘 휘고 놀랄 만큼 튼튼한 것이 되지요.
그 하나하나 반복되는 클립에도 이름이 있어요 — 바로 "모노머"라고 해요. "모노"는 하나라는 뜻이에요. 그러니까 모노머는 작은 단위 하나이고, 폴리머는 그런 단위들이 손을 잡고 줄지어 선 긴 기차예요. 플라스틱은 폴리머랍니다. 비밀은 바로 이것이에요. 플라스틱 숟가락은 사실 똑같은 작은 조각들이 잔뜩 모여 사슬처럼 이어진 것이지요.
그럼 그 작은 단위들은 실제로 무엇으로 만들어졌을까요? 대부분은 탄소와 수소예요 — 우주에서 가장 흔한 원자들 가운데 둘이지요. 탄소는 다정한 친구 같아요. 탄소 원자 하나는 한꺼번에 다른 원자 네 개까지 손을 잡을 수 있어서, 사슬을 만드는 데 아주 뛰어나답니다. 거의 모든 플라스틱에는 그 등뼈를 따라 탄소 뼈대가 이어져 있어요.
놀라운 점은 바로 여기 있어요. 그 탄소 원자들의 대부분은 땅속에서 온답니다. 플라스틱은 보통 석유와 천연가스로 만들어져요 — 자동차와 난로를 움직이는 바로 그 물질이지요. 아주 오래전, 작은 바다 식물과 생물들이 가라앉아 묻혔고, 수백만 년이 지나 땅속 깊은 곳에서 석유로 변했어요. 그러니까 플라스틱은 돌고 돌아, 오래된 햇빛으로 만들어진 셈이에요.
정유소에서는 그 석유를 데워 더 작고 단순한 조각들로 나누어요. 그중 가장 쓸모 있는 조각 하나가 에틸렌이라는 작은 분자예요. 에틸렌은 완벽한 모노머예요 — 이어질 준비가 된 클립 하나지요. 혼자 있을 때는 그저 기체일 뿐이에요. 하지만 알맞게 살짝 밀어 주면, 멋진 일이 일어난답니다.
알맞은 열과 압력, 그리고 촉매라는 도우미가 있으면 에틸렌 단위들이 갑자기 서로 붙잡고 이어지기 시작해요. 클립 하나, 그다음엔 천 개, 그다음엔 백만 개 — 모두 딸깍딸깍 맞물려 거대한 사슬 하나가 되지요. 그 사슬이 폴리에틸렌이에요. 지구에서 가장 흔한 플라스틱 가운데 하나랍니다. 장바구니, 병, 그리고 아마 지금 여러분 손이 닿는 곳 어딘가에도 들어 있을 거예요.
처음 쓰는 단위를 바꾸면 플라스틱도 달라져요. 조금 다른 모노머를 쓰면 탄산음료 병에 들어가는 잘 늘어나는 재료가 되기도 하고, 파이프에 쓰이는 튼튼한 플라스틱이 되기도 하고, 폼의 말랑한 촉감이 되기도 해요. 원리는 매번 같아요. 작은 블록 하나를 고른 다음, 그것을 어마어마하게 많이 이어 붙이는 거예요. 그 사슬의 조리법이 여러분의 플라스틱이 잘 휘는지, 딱딱한지, 투명한지, 고무 같은지를 결정한답니다.
그리고 모든 폴리머가 석유에서 오는 것은 아니에요. 자연은 우리가 만들기 훨씬 전부터 폴리머를 만들고 있었답니다. 나무, 목화, 비단, 심지어 여러분 몸속의 DNA도 모두 폴리머예요 — 반복되는 단위들이 이어진 긴 사슬이지요. 우리는 그 비법을 배워 우리만의 것을 만들기 시작했을 뿐이에요. 그러니까 플라스틱 사슬과 거미의 비단 실은 사촌 같은 사이예요. 둘 다 같은 단순한 규칙을 따르거든요. 한 조각을, 또다시, 계속 반복하는 것.
그러니 다음에 플라스틱 병을 들게 되면, 여러분이 정말로 무엇을 들고 있는지 기억해 보세요. 땅속에 묻혀 있던 오래된 햇빛에서 만들어진 아주 작은 탄소 클립 수백만 개가, 셀 수 없을 만큼 긴 사슬로 딸깍딸깍 이어진 것이랍니다. 단순한 조각들이 끝없이 반복된 것 — 그게 이 마법의 전부예요. 혼자 있을 때는 평범하지만, 함께 있으면 놀라운 것이 되지요.
