아기용품을 살펴보면 실리콘이라는 소재를 정말 자주 만나게 됩니다. 실리콘 젖꼭지, 치발기, 이유식 식판, 이유식 스푼, 빨대컵, 이유식 보관용기까지 아기의 입에 직접 닿는 제품에도 실리콘이 널리 사용됩니다.
그런데 실리콘 제품을 사용하다 보면 한 가지 궁금증이 생깁니다.
실리콘도 플라스틱일까요?
말랑한 촉감 때문에 고무처럼 느껴지기도 하고, 합성 소재라는 점에서는 플라스틱처럼 생각되기도 합니다. 인터넷에서도 실리콘을 플라스틱의 한 종류라고 설명하는 경우가 있는 반면 완전히 다른 소재라고 설명하는 경우도 있습니다.
정확하게 말하면 실리콘과 우리가 일반적으로 플라스틱이라고 부르는 고분자 소재는 화학구조가 다릅니다. 하지만 둘 다 긴 분자사슬로 이루어진 고분자 재료라는 공통점도 있습니다.
실리콘이 무엇인지, 플라스틱과 어떻게 다른지 그리고 왜 아기용품에 실리콘 소재가 많이 사용되는지 고분자 화학의 관점에서 알아보겠습니다.
실리콘은 규소와 같은 물질일까?
먼저 이름부터 구분해야 합니다.
규소라는 원소의 영어 이름은 Silicon입니다. 원소기호는 Si입니다.
반면 우리가 젖꼭지나 식판에서 말하는 실리콘 소재는 Silicone이라고 씁니다.
영어 철자 하나가 추가될 뿐이지만 두 물질은 같은 것이 아닙니다.
Silicon은 주기율표에 존재하는 화학 원소이고, Silicone은 규소와 산소 등을 포함하는 고분자 계열을 의미합니다.
따라서 ‘실리콘 젖꼭지는 규소로 만들어졌다’고 단순하게 표현하는 것은 정확하지 않습니다.
아기용품에 사용되는 실리콘은 여러 원소가 화학결합을 이루어 만들어진 고분자 소재입니다.
실리콘의 기본 구조는 어떻게 생겼을까?
대표적인 실리콘 고분자인 PDMS(Polydimethylsiloxane)를 살펴보면 실리콘의 특징을 이해하기 쉽습니다.
PDMS의 기본 골격에는 규소(Si)와 산소(O)가 번갈아 연결되는 실록산 결합이 반복됩니다.
즉 고분자 사슬의 중심에
-Si-O-Si-O-Si-O-
와 같은 구조가 이어져 있습니다.
각 규소에는 메틸기와 같은 유기 그룹이 결합합니다.
이러한 구조 때문에 실리콘은 순수한 무기물이라고도, 일반적인 탄소계 유기 고분자와 완전히 동일하다고도 보기 어려운 독특한 고분자 계열입니다.
실리콘이라는 이름도 실록산 구조를 가진 다양한 고분자 물질을 포함하는 넓은 표현입니다.
그렇다면 플라스틱은 무엇일까?
플라스틱 역시 하나의 특정 화학물질을 의미하는 것은 아닙니다.
PP(폴리프로필렌), PE(폴리에틸렌), PET(폴리에틸렌테레프탈레이트), PC(폴리카보네이트), PPSU(폴리페닐설폰)처럼 서로 다른 수많은 고분자 소재가 플라스틱이라는 큰 범주에 포함됩니다.
우리가 일상적으로 접하는 플라스틱 상당수는 탄소 원자가 연결된 사슬을 기본 골격으로 가지고 있습니다.
예를 들어 PP의 주사슬은 탄소-탄소 결합을 중심으로 이루어집니다.
반면 실리콘의 대표적인 주사슬은 앞에서 살펴본 것처럼 규소와 산소가 번갈아 이어지는 실록산 구조를 가집니다.
따라서 화학구조를 기준으로 보면 실리콘과 일반적인 유기 플라스틱은 분명한 차이가 있습니다.
그래서 실리콘은 플라스틱일까, 아닐까?
이 질문에는 어떤 분류 기준을 사용하느냐가 중요합니다.
실리콘과 플라스틱 모두 고분자 재료라는 공통점이 있습니다. 또한 합성 고분자를 가공해 다양한 형태의 제품을 만들 수 있다는 점에서도 비슷해 보입니다.
하지만 실리콘 고무는 일반적인 열가소성 플라스틱과 화학구조와 물성이 다릅니다.
특히 아기용품에서 흔히 사용하는 실리콘 고무는 고분자 사슬 사이에 가교 구조를 만들어 3차원 네트워크를 형성한 탄성체입니다.
반면 PP나 PPSU 같은 열가소성 플라스틱은 가열했을 때의 거동과 성형 방식이 실리콘 고무와 다릅니다.
그래서 일상적으로는 실리콘을 플라스틱과 구분된 소재군으로 설명하는 것이 이해하기 쉽습니다.
다만 ‘플라스틱이 아니니까 천연 소재다’라고 생각해서도 안 됩니다. 실리콘 역시 화학적으로 제조되는 고분자 재료입니다.
실리콘이 말랑한 이유
아기용품에 실리콘이 많이 사용되는 이유 중 하나는 유연성입니다.
실리콘 고분자의 Si-O-Si 골격은 비교적 유연한 분자사슬을 형성합니다.
대표적인 PDMS는 매우 낮은 유리전이온도를 가지며 일반적인 생활 온도에서 분자사슬이 충분히 움직일 수 있습니다.
여기에 고분자 사슬을 서로 연결하는 가교 구조가 형성되면 힘을 받았을 때 변형되면서도 힘이 사라지면 다시 원래 형태에 가까워지는 탄성을 나타낼 수 있습니다.
그래서 실리콘은 젖꼭지나 치발기처럼 부드러움과 탄성이 필요한 아기용품에 활용하기 좋습니다.
같은 실리콘이라고 하더라도 제품마다 단단함이 다른 이유도 여기에 있습니다.
실리콘의 배합, 가교 정도, 제품의 두께와 형태 등에 따라 최종적인 경도와 탄성을 다르게 설계할 수 있기 때문입니다.
실리콘은 왜 열에 강할까?
실리콘의 또 다른 특징은 비교적 넓은 온도 범위에서 물성을 유지할 수 있다는 점입니다.
실록산 구조의 Si-O 결합은 높은 결합 에너지를 가지고 있으며 실리콘의 열적 특성과 관련됩니다.
이 때문에 실리콘 고무는 주방용품이나 산업용 부품 등 온도 변화가 있는 다양한 환경에서 사용됩니다.
아기용품 역시 뜨거운 물로 세척하거나 제품에 따라 열탕 또는 스팀 방식으로 소독하기 때문에 열적 특성이 중요한 경우가 있습니다.
다만 실리콘이라는 이유만으로 모든 제품을 끓는 물에 넣거나 전자레인지, 식기세척기 등에 사용할 수 있다는 뜻은 아닙니다.
완제품의 허용 온도와 소독 방법은 실리콘의 배합, 다른 소재와의 결합 및 제품 설계에 따라 달라질 수 있으므로 제조사의 사용설명서를 확인해야 합니다.
실리콘은 왜 물을 잘 튕길까?
실리콘 제품을 물에 적시면 물이 표면 전체에 얇게 퍼지기보다 물방울처럼 맺히는 모습을 쉽게 볼 수 있습니다.
이는 실리콘의 낮은 표면에너지와 소수성 특성과 관련됩니다.
대표적인 실리콘인 PDMS 표면은 물과 친화성이 낮은 편입니다.
이러한 특성은 실리콘을 물과 접촉하는 다양한 제품에 활용할 수 있게 하는 요소 중 하나입니다.
반면 이 특성 때문에 음식의 지방이나 특정 소수성 유기분자가 실리콘과 상호작용할 수도 있습니다.
실리콘 식판을 사용했을 때 기름기가 잘 남거나 향이 강한 음식의 냄새가 오래 느껴지는 현상도 이러한 표면 특성과 관련될 수 있습니다.
즉 하나의 화학적 특성이 상황에 따라 장점으로 작용하기도 하고 관리가 필요한 특성으로 나타나기도 합니다.
실리콘이 아기 젖꼭지에 사용되는 이유
젖꼭지는 실리콘의 특성을 잘 활용한 대표적인 아기용품입니다.
젖꼭지는 아기가 빨 때 쉽게 변형될 정도로 부드러워야 하지만 동시에 반복적인 압력을 받은 뒤에도 형태를 유지해야 합니다.
실리콘 고무의 유연성과 탄성은 이러한 제품을 설계하는 데 활용할 수 있습니다.
또한 젖꼭지는 반복적으로 세척하고 소독할 수 있으므로 해당 사용환경을 고려한 소재가 필요합니다.
하지만 실리콘이라는 소재명만으로 젖꼭지의 품질을 판단할 수 있는 것은 아닙니다.
젖꼭지의 두께, 구멍 구조, 유속, 형태, 제조공정 등 여러 요소가 실제 사용감에 영향을 줍니다.
실리콘이 이유식 식판에 사용되는 이유
실리콘 이유식 식판에서도 소재의 유연성을 활용할 수 있습니다.
특히 바닥이 넓은 흡착식판은 실리콘의 유연성을 이용해 식탁 표면과 밀착되는 구조로 만들 수 있습니다.
떨어뜨렸을 때 유리처럼 깨지지 않는다는 것도 식기 소재로 활용할 때의 특징입니다.
또 다양한 형태로 성형할 수 있기 때문에 칸이 나뉜 식판이나 일체형 흡착 구조를 구현하기에도 유리합니다.
하지만 실리콘 식판은 사용하면서 음식의 기름이나 냄새가 남는다고 느끼는 경우도 있습니다.
따라서 제품 특성을 이해하고 제조사가 안내하는 방법으로 세척하고 관리하는 것이 중요합니다.
실리콘이면 무조건 안전하다고 볼 수 있을까?
실리콘이라는 소재 이름만으로 특정 제품의 안전성을 판단해서는 안 됩니다.
제품의 안전성에는 원료의 품질, 배합, 제조공정, 완제품의 용도, 실제 사용조건 및 관련 규격 등 여러 요소가 관여하기 때문입니다.
특히 아기의 입이나 음식과 직접 접촉하는 제품이라면 해당 용도로 제조되고 관련 기준을 충족하는 제품인지 확인하는 것이 중요합니다.
또 제품에 표시된 허용 온도와 세척·소독 방법을 지켜야 합니다.
‘실리콘은 안전하다’ 또는 ‘플라스틱은 위험하다’처럼 소재 이름 하나만으로 이분법적으로 판단하는 것은 화학적으로도 적절하지 않습니다.
같은 고분자 계열에서도 등급과 제품의 제조조건이 다를 수 있기 때문입니다.
실리콘과 플라스틱의 차이를 알아야 하는 이유
아기용품을 고르다 보면 ‘플라스틱 프리’, ‘실리콘 소재’, ‘PPSU’, ‘PP’ 같은 표현을 자주 접하게 됩니다.
하지만 소재 이름만 보고 어떤 것은 좋은 소재이고 어떤 것은 나쁜 소재라고 판단하기는 어렵습니다.
실리콘, PP, PPSU 모두 서로 다른 화학구조와 물성을 가지고 있으며 각 소재의 특성에 맞는 용도가 있습니다.
PPSU의 높은 내열성이 젖병 본체에 활용될 수 있고, PP의 가벼움과 가공성이 여러 젖병 부품에 활용될 수 있으며, 실리콘의 유연성과 탄성은 젖꼭지나 식판에 활용될 수 있습니다.
결국 중요한 것은 어떤 소재가 절대적으로 우수한지를 찾는 것이 아니라 해당 아기용품이 요구하는 특성과 소재의 특성이 어떻게 연결되는지를 이해하는 것입니다.
핵심 정리
- Silicon은 규소라는 원소이고 Silicone은 실록산 구조를 가진 고분자 계열로 서로 다른 개념입니다.
- 대표적인 실리콘 고분자 PDMS는 Si-O-Si가 반복되는 주사슬 구조를 가집니다.
- PP, PE, PPSU 등 일반적인 플라스틱 상당수와 실리콘은 고분자라는 공통점이 있지만 화학구조가 다릅니다.
- 아기용품에서 사용되는 실리콘 고무는 가교된 고분자 네트워크를 형성하는 탄성체입니다.
- 실리콘의 유연성과 탄성은 젖꼭지, 치발기, 흡착식판 등에 활용하기 좋은 특성입니다.
- 실리콘은 소수성 표면 특성을 나타내며 이는 물과 음식의 기름 성분에 대한 거동에도 영향을 줍니다.
- 실리콘이라는 소재명만으로 특정 제품의 안전성을 판단할 수는 없습니다.
- 아기용품은 소재의 특성과 함께 제품의 사용 목적, 관련 기준, 제조사의 허용 온도 및 관리방법을 확인하는 것이 중요합니다.
