가볍고 값싼 플라스틱의 양면성, PS의 장점과 환경 문제
폴리스타이렌이란 무엇일까?
폴리스타이렌(PS, Polystyrene)은 스티렌(Stylene, C₆H₅CH=CH₂)이라는 단량체가 라디칼 중합을 통해 만들어진 열가소성 고분자입니다. 투명하고 가볍지만, 충격에 약한 특성을 가지고 있습니다.
우리 생활 속에서는 일회용 컵, 포장재, 스티로폼으로 가장 널리 쓰이는 플라스틱 중 하나입니다.
PS의 특징
- 투명성: 일반 PS는 맑고 투명
- 가공성: 사출·압출로 대량생산 쉬움
- 가벼움: 밀도가 낮아 운송 효율 ↑
- 가격: 저렴한 범용 플라스틱
- 단점: 충격에 약하고, 열에 취약
PS의 종류
- 일반 PS (GPPS): 투명 컵, 포장재
- 충격강화 PS (HIPS): 고무 입자를 혼합 → 강도 보완 → 가전제품 외장재
- 발포 PS (EPS): 가스를 불어넣어 발포 → 스티로폼 → 단열재·완충재
즉, PS는 가공 방식에 따라 성격이 완전히 달라집니다.
생활 속 활용
- 일회용 컵, 포크·숟가락
- 라면 컵 용기
- 스티로폼 박스 (단열·보냉)
- 전자제품 완충 포장재
즉, PS는 “가볍고 값싼 플라스틱”의 대표주자입니다.
화공학적 제조 공정
PS는 스티렌 단량체가 라디칼 중합으로 연결되어 만들어집니다.
- 스티렌 단량체 준비
- 라디칼 중합 개시 → 성장 → 종료
- 펠릿 형태로 성형 → 사출·압출로 제품 생산
즉, PS는 전형적인 열가소성 플라스틱입니다.
PS의 장점과 한계
장점
- 가볍고 값싸다
- 대량생산 쉬움
- 가공 다양성
한계
- 충격에 약하다
- 내열성이 낮다 (뜨거운 음식에 취약)
- 환경 문제: 분해되지 않고 미세플라스틱 발생
환경 문제와 PS
PS는 전 세계적으로 큰 환경 문제를 일으키는 플라스틱 중 하나입니다.
- 일회용품 사용량 ↑ → 폐기물 급증
- 자연 분해가 어려워 토양·해양 오염
- 발포 PS(EPS)는 부피가 커서 처리 곤란
- 소각 시 유해가스 발생
이 때문에 최근에는 일회용품 규제, 재활용 기술 개발, PLA·PHA 같은 생분해성 플라스틱 대체 연구가 활발합니다.
화공학적 시선에서 본 PS
- 고분자공학: 라디칼 중합의 대표 사례
- 재료공학: 발포·혼합으로 물성 제어 가능
- 환경공학: 플라스틱 쓰레기 문제의 상징 → 대체재 필요
즉, PS는 단순히 저렴한 플라스틱이 아니라, 환경문제 해결의 중심에 있는 소재입니다.
FAQ
Q. 라면컵에 뜨거운 물을 부어도 안전한가요?
A. PS는 내열성이 낮아 장시간 고온에 노출되면 변형되거나 미량의 성분이 용출될 수 있습니다.
Q. 스티로폼은 왜 단열이 잘 되나요?
A. 발포 PS(EPS)는 내부에 공기층이 많아 열전달을 차단하기 때문입니다.
Q. PS는 재활용이 가능한가요?
A. 이론적으로는 가능하지만, 오염·부피 문제로 실제 재활용률은 낮습니다.
핵심 요약
- PS(폴리스타이렌) = 스티렌 중합으로 만든 열가소성 플라스틱
- 생활 속 = 일회용 컵, 포크, 스티로폼
- 장점 = 값싸고 가벼움, 대량생산 쉬움
- 단점 = 충격·내열성 약함, 환경문제 심각
- 화공학 = 고분자·재료·환경공학 교차점