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1. 개요
플루오린 원자와 탄소 원자로 만드는 플루오린화 탄소수지(테프론 수지 항목 참조). 테플론은 미국 듀폰사의 상표명이며 테프론이라고도 불린다. 영어 철자를 보면 알 수 있겠지만 외래어 표기법상 테플론 쪽이 옳은 표기이다. 화학명은 폴리테트라플루오로에틸렌(Polytetrafluoroethylene, PTFE). 폴리에틸렌의 수소 원자가 모두 플루오린으로 치환되어 있으며, 흔히 불소수지라고도 한다.프랑스에서 이 테플론의 신박함이 널리 알려져서인지, 이후 이 테플론은 잘 미끄러지는 성질 때문에 정적들의 정치적 공격을 매끄럽게 잘 받아넘기는 정치가에 대한 표현으로 사용되었다고 한다. 출처[1]
지금은 사라진 '테플론 코팅탄'이라는 탄종이 있었다. 원 목적은 범죄자의 차량을 저지하기 위해 사용하는 권총탄의 관통력 문제가 제기되자 자동차 앞유리와 차문을 관통하기 위해 탄두에 테플론을 코팅한 것부터 시작했고 실제로 기존 권총탄보다 관통력이 20% 더 향상되었다는 결과가 나와 대량생산되었다.
다만 이 탄종은 테플론 때문에 강해진 게 아니다. 원래 총알의 탄두는 구리만 쓰면 너무 단단해져서 강선이 잘 안 들어 회전수가 충분치 않아 탄도가 이상해지고 어찌저찌 쏴도 총신을 내부에서 갈아버리는 바람에 강선에 잘 맞아 떨어지라고 속에 납같은 연질 금속을 충전한다. 그러나 테플론 탄은 그딴거 없이 통짜 구리로 탄두를 만들고 테플론으로 겉을 코팅해서 거기에 강선이 맞물리게 하고 구리 관통자가 철갑탄이 되어 찢어 버리는 원리다. 즉 테플론은 일종의 윤활제로, 구리 관통자가 그 위력을 내는데 도와주는 서포터이다. 구리 탄두가 납 충전탄보다 가볍고 탄속도 빠른데다 잘 안 뭉개져서 방탄복엔 천적이나 다름없다. 케블라 방탄복은 섬유에 총탄이 얽히게 해서 막는 원리인데 섬유에 잘 안 걸려서 그냥 뚫고 가고, 금속 방탄판은 원래 기준 이상의 강도만 있다면 탄속에 따라 관통여부가 결정되는데 가벼워서 탄속이 잘 뽑히는 구리 관통자의 특성 때문에 강한 것을 듣도보도 못한 테플론이라는 물질 때문인 것으로 착각한 것. 문제는 이 혁신적인 탄조차 단순 강철 관통자보다 성능이 떨어져서 고등급 방탄복을 입으면 장땡이다.
미드 V에서 외계인의 방탄복을 관통하기 위해 사용한 것으로 유명세를 타게 되었는데 문제는 해당 탄종이 케블라 방탄복을 관통할 수 있다고 오해해[2][3] 범죄자들이 테플론 코팅탄으로 경찰을 살해하기 시작해 '경찰 살해자(Cop killer)'라는 오명을 쓰게 되었다. 이러한 오해는 걷잡을 수 없이 커져 NBC에 흘러들어가게 되어 여론의 뭇매를 맞고 테플론 코팅탄은 단종됨과 동시에 이걸 만든 회사는 파산하게 된다.
2. 특성과 응용
테플론은 뛰어난 내열성과 내부식성 및 내마찰성이 있고 알려진 물질 가운데 가장 마찰력이 적은 물질 중 하나이다. 뛰어난 내부식성으로 인해 웬만한 약품에는 꿈쩍도 하지 않으며 내열성도 높아 용융점(335℃) 근처까지 올라가지 않는다면 열에 의한 변형도 거의 없다. 이러한 성질 때문에 테플론은 프라이팬 등의 조리기구의 코팅으로 이용되기도 하고 각종 기계 표면의 코팅재로도 널리 쓰인다. 수도관이나 난방관 같은 배관의 연결부에 보면 얇은 흰색 테이프가 감겨있는 것을 볼 수 있는데 이게 테플론 테이프다. 이걸 감으면 마찰력이 적어서 뻑뻑하지 않게 잘 돌아가게 하면서도[4] 미세한 틈새를 막아주기 때문에 배관공에게도 테플론이 필수 물품이다. 하지만 뛰어난 내부식성과 내열성에 비해 강도와 경도는 상당히 낮은 편으로 웬만한 두께는 칼에도 무리없이 잘릴 정도라 테플론 코팅이 되어있는 조리기구를 칼이나 금속 주걱, 뒤집개 등으로 벅벅 긁는 것은 지양하는 게 좋다. 코팅이 다 벗겨져버리기 때문에 테플론 코팅의 의미가 사라지기 때문이다.테플론 가공이 된 프라이팬은 플루오린으로 인해 물질이 잘 달라붙지 않기 때문에 잘 눌어붙지 않고, 물이나 더러움을 씻어내기도 수월하다. 마찬가지 원리로 스테인리스 프라이팬이나 공용 바비큐 기구 등을 사용할 때 고기가 눌어붙지 않도록 깔아주는 라이너도 테플론 재질이다. 또한 테이프 접착체 성분이 달라붙지 않는 장점을 활용하여 일부 가위에도 테플린 코팅이 활용된다. 또 열과 부식, 화재 등에도 매우 강해서 최고성능의 전선피복재로 우주선의 배선 등 최고급 전선에 쓰인다. 공업적으로는 이런 성질을 이용하여 O링, 개스킷, 베어링 등에 주로 사용된다. 마찰력이 적고 뛰어난 코팅 성능으로 오일에 미세한 입자로 된 테플론을 첨가한 테플론 오일은 윤활유로 많이 사용된다. 테플론을 제조할 때 나오는 폐기물은 인쇄용 잉크의 유동성을 향상시키는 데 쓰인다.
컴퓨터용 마우스 피트(스케이터, 서퍼), 즉 마우스의 다리에도 흔히 사용되는 재질이다. 이 부분이 떨어져 나갔거나 닳아버린 경우[5] 제조사나 서드파티에서 부품을 구입하여 대체하기도 하지만, 사용량이 많은 경우에는 아예 두툼한 테플론 접착 테이프를 사서 잘라서 쓰기도 한다. 참고로 검은색 테플론 피트는 가격 절감을 위해 플라스틱을 섞은 것이며, 순도 100% 테플론으로 만들어진 고급형은 백색이다. 최근에는 거의 대부분의 게이밍 기어 브랜드에서 백색 테플론 피트를 부착한 마우스를 출시하고 있다.
내부식성이 뛰어나기 때문에 반응성이 매우 낮아 유리마저 녹여버리는 육플루오린화안티모니염수소산, 플루오르술폰산, 오플루오린화안티모니, 마법산[6] 등을 보관하는 특수용기 제작에도 쓰인다. 앞서 말한 물질들은 공통적으로 플루오린계 화합물이다.
스마트폰 중 넥서스 원과 디자이어 등은 테플론 코팅이 되어 있어 긁힘에 강하다고 한다.[7] 또한 칼 자이스의 안경 렌즈 중 '솔라'(SOLA) 브랜드(원래 미국의 렌즈 브랜드였으나, 칼 자이스에 인수되었다.)의 렌즈에도 테플론 코팅이 적용되어 내마찰성과 발수성이 좋다. 또 스키나 스노보드 서핑보드 등 방수성과 마찰력 감소를 위해 테플론을 코팅한다.[8]
미군의 자동유탄발사기인 Mk.19의 구동계 관련 일부 부품에도 테플론이 쓰인다. 이 화기의 유지보수에는 미육군의 일반적인 총기수입용 윤활제인 CLP 대신 LSAT이라는 특수한 그리스가 사용된다.
테플론을 가열해서 늘리고 작은 구멍을 만들어, 커다란 물방울을 차단하고 습기는 통과시킬 수 있도록 만든 것이 방수투습성 소재인 고어텍스이다. 고어텍스는 심장질환의 치료에 필요한 인조혈관의 재료로도 사용된다.
테플론이 가진 단점은 너무 비싸고 무겁고 비교적 무르다는 것. 가장 큰 단점은 바로 가격. 고가 플라스틱의 대명사로 저가의 대체 소재인 폴리에틸렌보다 5~10배 가량 비싸다. 대체 불가능한 경우엔 그저 눈물. 그래도 PEEK(폴리에테르에테르케톤)보다는 훨씬 싸다. 또 테프론은 플라스틱치고는 엄청나게 무겁다. 흔히 쓰이는 플라스틱 중에 가장 무거운 축에 속하며 역시 무거운 축에 속하는 폴리염화 비닐과도 비교를 불허한다. 플라스틱은 가볍다는 상식을 가볍게 깨는 물질로 다른 플라스틱 류의 비중이 0.8~1.5 사이인 것에 비하여 2.14의 비중을 가지고 있다. 다른 경성 플라스틱에 비해서도 비교적 물러서 금속과 마찰되면 표면에 쉽게 흠집이 나서 테프론 프라이팬의 눌어붙지 않는 장점이 약해지기에 금속 수세미나 금속제 뒤집개 등 금속 계열의 도구를 쓰지 못하고 나무나 플라스틱제 도구를 써야한다.
2.1. Tefal
3. 유해성 논란
테플론을 중합하기 위해 PFOA(Perfluorooctanoic acid, 과불화옥탄산)라는 물질을 사용했는데, 이 물질이 인체에 유해하여 몇몇 제조사에서는 더 이상 이를 사용하지 않는다. PFOA와 테플론 자체를 혼동하는 경우가 많은데, 테플론 자체는 유해하지 않고 테플론 제조에 PFOA를 꼭 써야 하는 것도 아니다. 위험성 관련 연구에서도 인체의 PFOA 농도를 추적하지 테플론 농도를 추적하지는 않는다.2005년 미국 환경청에서 PFOA 물질의 발암 가능성이 크다고 공식 발표하면서 테플론 유해성 논란이 일었다. 테플론을 만드는 데 쓰이는 과불화화합물 중 PFOA라는 것이 암을 유발하거나 임산부에게 유산 또는 기형을 일으킨다는 의혹을 제기한 것이다. PFOA 생산기관인 듀폰은 1961년 실험 결과 대량의 PFOA에 노출된 쥐의 간이 비대해지는 사실을 발견했다. 쥐를 대상으로 한 실험에서 구개파열, 콧구명의 기형, 누관(tear duct)의 기형 등이 PFOA 노출로 인해 나타났다.
한국의 MBC 뉴스에서 2006년 2월 8일에 PFOA의 유해성과 동물실험의 연구결과와, PFOA에 의한 기형아 출산을 보도했다. 기사 내용은 우선 첫째, 테프론에 근무했던 어머니 때문에 성형수술을 30번을 받아야 한 기형아 버키씨에 대해 보도한다. 버키씨 모자(母子)는 버키씨가 기형으로 출산된 이유가 어머니가 테프론에 근무한 것으로 확신했다. 버키씨 어머니는 동물실험과 자신의 아들의 사례가 동일하다고 주장한다. 둘째, 존스 홉킨스 병원에서 모든 신생아 탯줄에서 PFOA가 검출됐다는 연구결과이다. 이 실험에는 신생아 300명을 실험대상으로 한 결과, 2명을 제외하고 298명에서 PFOA가 검출됐다. 셋째. 듀폰사측의 주장과 미국 환경청의 명령이다. 듀폰 측 변호사는 PFOA 동물실험에서 유해하다고 인간에게 유해한 것이 아니라고 하고, 대대적인 광고를 통해 PFOA의 안전성을 주장한 것을 보도했다. 이에 대해 미국 환경청은 PFOA를 잠재적 발암물질로 규정하면서 2015년까지 사용을 금지하라고 듀폰사에 명령하고, 듀폰사가 수용했다. #
연구결과에 따르면 PFOA는 체내에 흡수된 후에 배설 속도가 너무 느려 체내에 축적되며 그 양이 절반으로 줄어드는 데 4~9년이 걸린다고 한다. 발암가능성과 태아 기형, 유산과도 관련이 있다는 발표가 잇따르자 FDA와 미국 환경청에서도 PFOA의 규제를 놓고 연구가 계속되고 있는데 미국 환경청은 내부 보고서에서 임신 가능한 여성의 체내에 축적되면 해로울 수 있다고 밝혔다.
조리기구에 사용된 코팅제는 약 200~300℃의 온도에서 분해되기 시작하고, 360℃ 이상 가열되면 독성이 매우 강한 기체가 방출된다. 그러나 조리기구 제조업체들은 정상적인 조리조건에서는 이 정도의 온도에 도달하는 경우가 매우 드물다고 주장한다. 하지만 전기레인지 센불에 프라이팬을 5분간 예열하면 370℃ 넘게 가열된다고 한다. 다만 이는 요리와는 거리가 먼 온도로 고기 굽는 온도는 180℃에서 200℃ 정도이고, 가장 열에 강한 홍화씨유의 발연점이 266℃다. 포도씨유나 카놀라유 등은 200℃ 초반부터 연기가 무럭무럭 난다. 이 정도 온도라면 식용유들 전부 화재가 일어나는 온도다. 기름을 쓰지 않는 요리도 있겠지만 그럴 거면 프라이팬을 쓰는 이유가 의문이며 현실과 괴리가 있는 이론인 것이다.
이러한 유해 논란을 피하기 위해 스테인리스 프라이팬이 다시 주목받았다. 그런데 스테인리스는 철에 니켈과 크롬을 섞어 만든 합금이다. 이 중 크롬은 중금속이긴 하지만 체내에 필요한 원소이므로 미량은 문제 없다. 주로 문제되는 건 6가 크롬인데 코팅용이므로 주방기기랑은 별 관계 없다. 니켈도 중금속이며 조리과정에서 나오긴 하나 기준치 이하로 나오는 편. 다만 일부 저질 제품은 기준치 이상으로 나오니 주의하는 게 좋다. 중요한 건 흠집이 많으면 중금속 용출이 늘어 안 좋기 때문에, 실리콘이나 나무 소재 조리기구를 쓰는 걸 추천한다. 테플론 쇼크 등에 대해 우려하는 목소리가 커져서 스테인리스 제품을 사용하는 사람이 많은데, 완벽하게 안전한 건 아직 없다. 과신하지 말고 올바른 사용법을 지키는 게 좋다. 특히 강산성, 강염기성 식재료 장기보관은 금물이다.
테플론 코팅 프라이팬은 알루미늄 계열 합금을 이용한 것이다. 따라서 테플론 코팅이 벗겨지는 동안 조리된 음식에는 미량의 테플론과 알루미늄이 함유되며, 음식을 섭취한 사람의 체내에 일정량 녹아들게 되는데, 테플론의 유해성에 대하여서는 논란이 진행 중인 것과 마찬가지로, 알루미늄의 경우도 체내 축적과 치매의 연관성에 대하여 뜨거운 논란과 연구가 진행중에 있다.
2013년부터 '2010/2015 PFOA 관리 프로그램'에 따라, 테플론의 주공급자 듀폰이 더이상 테플론 제조에 PFOA를 쓰지 않는다.
듀폰의 공장이 있는 웨스트 버지니아의 동물들과 주민들이 듀폰의 무분별한 PFOA 폐기물 배출로 피해를 입었고, 이로써 PFOA의 유해성이 세상에 알려졌다. 현재까지도 그에 대한 소송이 진행 중에 있다. 이를 바탕으로 영화 다크 워터스가 제작되었다.
외국에서는 논란이 몇 년째 이어지는데도 불구하고 국내 정책기관들은 부처에 따라 이 물질에 대한 모니터링을 진행 중이거나 주의를 기울여야 하는 관심물질로 등록했을 뿐이었다. 결국 2020년 8월 환경부에서 수입 및 제조 전면 금지를 예고했다. #
4. 널리 퍼진 오해 (테플론 테이프)
테플론 테이프는 원칙적으로 볼트를 실링하는 용도가 아니다. 국내외를 막론하고 인터넷에서 찾을 수 있는 많은 글에서 테플론 테이프를 '윤활 및 실링' 용도로 설명하고, 심지어 영문 위키피디아에도 항목명을 실링 테이프로 지정하고 특정한 목적에서 나사산 실링 용도로 사용한다는 언급이 있어 나사식으로 연결하는 배관을 실링한다고 알고 있는 경우가 많다. 심지어 연결부 위에 테플론 테이프를 칭칭 감으면 밀봉된다고 믿고 그렇게 하는 경우조차 있다.그러나 테플론 테이프의 주목적은 나사산 사이에 끼어들어가 윤활작용을 하고 원하는 위치까지 깊고 정확하게 결합시키는 것 및 분해/보수 시 윤활작용이다. 애초에 밀봉이 목적이라면 탄력성이 있는 다른 안정적인 합성수지를 재료로 썼을 것이다. 다음 효과가 나사산 사이의 공극 사이 끼어들어가 나사산의 위치를 안정시키고 어느 정도의 밀폐 효과(=나사가 깊숙히 결합되어 생긴) 를 얻는 것이다.
가정용 수도관이나 제습기나 에어콘의 물 배출관처럼 압력이 낮거나 거의 없는 부위, 그것도 소구경에만 쓸 수 있다. 수도관도 굵은 부위는 압력이 높기 때문. 파이프로 만든 구조재의 경우 진동이 있는 곳에 쓰면 저절로 풀릴 수 있으니 쓰면 안 된다. 접촉면이 미끄러우니까. 즉 진동이 심한 대표적 장소인 자동차의 배관 결합에 쓰면 안 된다.
배관을 연결할 때, 단순한 파이프의 경우 파이프 자체를 나사처럼 서로 연결하는 경우가 많지만 규모가 크거나 중요한 경우 배관끼리의 연결은 용접, 융착하거나 중간에 정식 중간재를 삽입하고 양쪽 배관을 강한 힘으로 서로 연결하는 것이 정식적인 연결법이다. 이러한 부품들을 잘 보면 나사산은 배관 내부와 외부 사이에 있는 것이 아니라, 각 배관을 붙잡고 접합부가 잘 맞닿을 수 있게 힘을 가해 '밀어붙여주는' 기계적 부품에 파여있는 것을 알 수 있다. 따라서 제대로 된 제품이라면 내부 유체가 새어나오는 것을 막는 건 배관 접합면과 개스킷이지, 내부 유체가 나사 틈새를 비집고 나오는 구조라서 그 틈을 틀어막는 제품은 공학설계상 잘못된 것이다.
쉬운 예로 수랭 파이프의 피팅만 봐도 워터 파이프끼리는 오링 등의 중간재를 맞대고 붙어 있고, 그 주위를 둘러싼 너트가 파이프의 목을 끌어당겨 강하게 밀어붙이는 구조로 되어 있다(나사산 자체가 유체관 내부에서 결합하는 제품이 있다면 크기와 유량이 너무 작아 적당적당히 설계된 야매 메카트로닉스라고 생각하면 된다).
그 규모가 커져 화학공장의 플랜트나 송유관 같은 매우 중요하고 고온, 고압, 고용량, 대형의 구조물을 보면 아예 배관 각각의 끄트머리가 원반처럼 되어 있고, 그 원반끼리 맞댄 다음 촘촘히 볼팅을 해서 접합부에 압력을 보장해 주는 구조임을 알 수 있다(플랜지 이음).
요약하자면 파이프 연결에 사용되는 테플론 테이프의 목적은 파이프에 사용하는 유체를 실링하는 것이 아닌, 파이프 실링을 지지하는 볼트/너트의 조립을 쉽게 하면서 그 연결을 채워 주는 것이다. 배관 위에 테플론 테이프를 칭칭 감는 행위는 심지어 압력에 견디는 효과조차 거의 없는, 잘못된 방법이다(배관 연결부에 감아서 누출을 막으려면 내부에 면사 등 구조재가 포함된 고무 테이프가 낫다).
파이프 실란트 항목에서 테플론 테이프의 역할을 명확히 지적하는 공학 뉴스레터
기계 및 메카트로닉스 분야에서 학계 권위자인 강원대학교 장인배 교수의 강연에서 '테플론 테이프가 실링용이라는 오해가 많다' 라는 이야기를 자주 들을 수 있다.
테플론 테이프의 적절한 횟수와 사용 목적 테플론 테이프의 사용 목적과 횟수에 대해 보다 자세하게 설명한 블로그가 있다. 일반적인 배관 설비의 경우 테플론 테이프를 흔하게 접할 수 있는데, 여러 나라의 사용 목적과 횟수를 비교하고, 상기 언급된 장인배 교수와의 질의응답 등을 통해 테플론 테이프의 사용목적을 다시금 상기할 수 있게 한다.
[1] 일례로 수많은 법적 문제들을 미꾸라지처럼 피해갔던 존 고티의 별명 중 하나가 '테플론 두목(Teflon Don)'이었다. 결국 체포되어 옥사했긴 하지만 말이다.[2] 실제로는 케블라 방탄복을 관통하지 못했다는 연구 결과가 나왔지만 테플론 코팅탄을 알지 못하는 일반인들에겐 V에서 보여준 테플론 코팅탄의 묘사 때문에 '방탄복을 뚫을 수 있다'고 뇌리에 단단히 박혀버린다. 카더라 통신이 제작하게 된 의도와는 다른 결과를 불러일으킨 셈.[3] 리썰 웨폰 3에서도 테플론 코팅탄으로 방탄복을 관통하는 장면이 스쳐 지나간다. 물론 화학 전공자가 아닌 이상 테플론의 존재를 모르는 사람들은 킹왕짱 철갑탄으로 생각하게 만드는데 일조했다.[4] 물론 너무 많이 감으면 맞물려야 할 나사산이 맞물리지 않아 어긋나게 파고들어가서 망가질 수 있다.[5] 특히 하드타입(플라스틱, 알루미늄, 유리 등) 마우스 패드에서 사용할 때 잘 닳는다. 다만 어느정도 가격대가 있는 고급 마우스들은 피트의 내구성이 높은 펀이고, 애초에 관리만 잘 해주면 마우스 피트로 문제가 생길 일은 요즘엔 거의 없다.[6] 두번째와 세번째 물질을 1대1의 비율로 섞으면 마법산이 된다. 판타지에서 튀어나온 게 아니라 진짜로 존재하는 산이다.[7] 강도와 경도는 낮지만 내마찰성으로 버틴다.[8] 제품에 코팅되어 나온다는 얘기가 아니다. 스키, 스노보드, 서핑보드 플라스틱 바닥에 녹여서 먹이거나 바르는 왁스, 활주보조제에 테플론이 포함되어 있다. 2023년부터 국제 스키/보드 경기대회에서는 환경 보호를 위해 불소 계열 수지 첨가된 왁스나 활주 보조제가 금지된다고 한다.