불과 열을 견디는 옷감, 그 뒤에 숨은 우주 기술

이미지 출처: NASA

뜨거운 냄비를 맨손으로 잡을 뻔한 적 있나요?

라면 물이 팔팔 끓는 냄비 손잡이를 아무 생각 없이 잡으려다 흠칫 놀란 적 있죠? 손이 닿기도 전에 올라오는 열기에 팔이 먼저 뒤로 빠지곤 해요. 그럴 때 두툼한 주방 장갑이 얼마나 든든한지 몸으로 알게 되고요. 겨울밤 난로에 너무 바짝 다가가 옷자락이 따끔해졌을 때의 아찔함도 비슷해요.

그런데 장갑이나 앞치마 정도가 아니라, 아예 불길 곁에서 일하는 사람의 옷은 어떨까요? 옷이 먼저 타 버리면 그 순간 보호막이 통째로 사라지는 셈이에요. 그래서 이런 옷감은 열을 버티는 것만큼 불이 옮겨붙지 않는 성질도 중요해요. 뉴스에서 불길 쪽으로 걸어 들어가는 소방관의 뒷모습을 보면 그 겉옷이 새삼 눈에 들어와요.

이 글에서 따라가 볼 주인공은 PBI라는 섬유예요. 원래의 내열·난연 섬유라고 해요. 이름이 낯설어도 괜찮아요, 끝까지 읽고 나면 한결 익숙해질 거예요. 복잡한 약품 이름은 나오지 않으니 부담 없이 읽어 주세요.

먼저 열을 막는 옷감이 어떤 원리로 버티는지부터 가볍게 짚어 볼게요. 어려운 공식은 꺼내지 않을 테니 편하게 따라와 주세요. 이불과 오븐 장갑 정도만 떠올리면 충분해요. 머릿속에 겨울 이불 속의 따뜻함을 불러 두면 더 쉬워요.

열을 늦추는 옷감은 어떤 구조로 버틸까요?

열은 뜨거운 쪽에서 차가운 쪽으로 흘러가려는 성질이 있어요. 냄비 손잡이가 금방 뜨거워지는 건 금속이 이 흐름을 빠르게 전해 주기 때문이에요. 같은 불 위에서도 나무 주걱이 덜 뜨거운 건 나무가 열을 천천히 전하기 때문이고요. 결국 소재마다 열이 지나가는 속도가 다르다는 얘기예요.

옷감은 가느다란 실을 엮어 만들고, 실과 실 사이에는 작은 틈이 많아요. 그 틈에 갇힌 공기는 열을 잘 전하지 못해서 두툼한 겨울 이불이 따뜻한 거예요. 이불이 밖의 찬 기운이 몸으로 전해지는 속도를 늦추듯, 열에 강한 옷감은 겉면의 열이 안쪽으로 넘어오는 속도를 늦춰 줘요. 시간을 벌어 주는 것만으로도 사람에게는 큰 차이가 돼요.

하지만 속도만 늦춘다고 끝나지 않아요. 온도가 너무 높아지면 섬유가 녹거나 쪼그라들면서 보호막이 무너지기 때문이에요. 그래서 열에 강한 섬유는 분자들이 단단히 이어진 구조를 가져서 뜨거워져도 쉽게 흐트러지지 않아요. 플라스틱이든 섬유든 작은 분자가 길게 이어진 물질을 폴리머라고 부르는데, 이 사슬이 얼마나 튼튼한지가 중요해요.

우주에서는 이런 성질이 더 절실해져요. 햇빛을 정면으로 받는 면과 그늘진 면의 온도 차가 아주 크고, 우주선과 우주복 주변에서는 열과 불꽃의 위험도 막아야 하거든요. 사고나 고온 환경에서 사람과 장비를 지키려면 가볍고 열에 잘 버티는 재료가 필요해요. 가볍다는 건 같은 보호막을 두르더라도 입는 사람이 덜 지친다는 뜻이기도 해요.

우주복과 우주선을 위한 섬유는 어떻게 시작됐을까요?

이야기는 1967년으로 거슬러 올라가요. 그해 NASA는 우주복과 우주선 내부용 PBI 섬유 제품군을 개발하려고 뉴욕의 Celanese Corporation과 계약했어요. 그 계약이 지금의 옷감까지 어떻게 이어졌을지 궁금해지지 않나요? 일단 출발선의 모습부터 확인해 봐요.

겨울 산에 갈 때를 떠올려 보세요. 속에 받쳐 입고, 가운데 껴입고, 겉에 걸치는 건 층마다 맡은 역할이 다르기 때문이에요. 사람이 입고 머무는 곳이 우주라면 옷감 하나를 고르는 일도 훨씬 신중해야 하겠지요. 소재에 거는 기대가 그만큼 클 수밖에 없어요.

눈여겨볼 점은 단일 옷감이 아니라 제품군을 개발하려 했다는 거예요. 게다가 입는 우주복뿐 아니라 우주선 내부까지 대상에 들어 있었어요. 집에 비유하면 잠옷만이 아니라 커튼과 이불까지 불에 강한 소재로 바꾸는 셈이에요. 커튼과 이불까지 바꾸려면 쇼핑 목록부터 길어질 거예요.

낯선 회사 이름과 연도가 연달아 나와서 머리가 복잡해졌다면, 오래된 앨범을 넘기는 기분으로 읽어 주세요. 사진을 차례로 넘기다 보면 어느새 오늘의 모습에 닿으니까요. 앨범 속 가족사진도 처음엔 누가 누군지 헷갈리다가 이야기를 듣고 나면 눈에 들어오잖아요. 자, 다음 장을 넘겨 볼까요?

이미지 출처: NASA

이 섬유 사업은 그 뒤 어디로 넘어갔을까요?

시간이 흘러 2005년, PBI 섬유 및 폴리머 사업이 매각되었어요. 사업을 넘겨받은 곳은 샬럿에 본사를 둔 PBI Performance Products Inc.예요. 눈에 띄는 건 섬유만이 아니라 폴리머 사업까지 함께 팔렸다는 점이에요. 달력을 넘기듯 시간이 훌쩍 건너뛰는 느낌이에요.

이 회사는 InterTech Group 소유 체제에 속해 있어요. 이름이 줄줄이 나와서 복잡하게 느껴질 수 있어요. 명함에 회사 이름이 여럿 적혀 있으면 누가 어느 쪽 소속인지 헷갈릴 때가 있잖아요. 그럴 땐 누가 누구 아래에 있는지부터 정리해 보면 훨씬 편해요.

회사가 바뀐다고 하면 간판만 바뀌는 것 같지만, 실제로는 사람과 설비와 거래처가 줄줄이 얽혀 있어요. 이사를 해 보신 분이라면 짐 상자마다 사연이 담겨 있다는 걸 아실 거예요. 사업이 통째로 넘어간다는 건 그만큼 챙길 것이 많다는 뜻이겠지요. 서류 뭉치에 다 담기지 않는 일들이 뒤에서 오가요.

여기까지 읽고 나면 이런 의문이 들 수 있어요. 소유 구조가 달라져도 이 섬유의 성격은 그대로일까요? 궁금한 마음을 안고 이 회사의 제품 목록을 펼쳐 봐요. 이사한 집에서 짐 상자를 열어 보는 마음과 비슷해요.

지금 이 회사의 제품 라인은 뭐가 다를까요?

PBI Performance Products는 현재 PBI와 Celazole, 두 가지 뚜렷한 제품 라인을 제공해요. 이름이 다르니 차이가 궁금해지는 게 당연해요. 마트 진열대에서 같은 상표인데 용도별로 나뉜 제품을 본 적 있으시죠? 이름만 봐서는 헷갈려도 설명서를 읽으면 쓰임새가 보이는 법이에요.

먼저 PBI는 원래의 내열·난연 섬유예요. 섬유라는 말을 들으면 실과 천이 자연스럽게 떠올라요. 우리 옷장 속 티셔츠나 수건도 모두 섬유로 만든 물건이잖아요. 그렇게 가까운 단어라서 낯설지 않게 다가오는 것 같아요.

다른 쪽인 Celazole은 고온용 PBI 폴리머 제품군이에요. 실제 폴리머 형태로 제공된다는 점이 눈에 띄어요. 앞에서 폴리머를 길게 이어진 분자 사슬로 설명했던 걸 떠올리면 이해가 한결 쉬워요. 낯선 단어가 연달아 나와도 천천히 읽으면 괜찮아요.

주방에도 비슷한 장면이 있어요. 밀가루, 반죽, 면발은 모두 이름이 다르지만 어느 단계를 부르는지 알면 금세 구분돼요. 낯선 이름 앞에서는 어떤 모양인지부터 물어보면 길이 보여요. 단계를 알면 이름은 금방 외워져요.

소방관부터 서킷까지, 어떤 현장에서 쓰일까요?

PBI는 현재 여러 소방, 군사, 모터스포츠 및 기타 용도에 사용돼요. 기타 용도라는 말이 붙어 있어서 목록이 이 세 갈래로 끝나지 않는다는 걸 알 수 있어요. 각 현장의 모습을 천천히 그려 보면 더 실감이 나요. 그럼 갈래별로 장면을 옮겨 볼게요.

소방 현장을 떠올려 볼까요? 연기와 열기가 가득한 곳으로 들어가는 사람에게는 옷이 가장 가까운 방패예요. 집에서 오븐 장갑을 끼는 것과는 차원이 다른 긴장감이 있을 거예요. 그런 자리에서 옷감의 성질이 얼마나 중요한지는 굳이 설명하지 않아도 느껴져요.

모터스포츠 중계를 보다 보면 차가 순식간에 불길에 휩싸이는 장면이 가끔 나와요. 그럴 때는 보는 사람 마음도 함께 철렁하지요. 군사 분야도 열과 불꽃이 사람 곁에 있는 환경을 쉽게 그려 볼 수 있어요. 다음에 그런 장면을 마주치면 선수의 복장이 조금 다르게 보일지도 몰라요.

퇴근길에 주방 서랍 속 오븐 장갑을 꺼내 보세요. 두툼한 천이 뜨거움을 얼마나 오래 막아 주는지 새삼스러울 거예요. 평범한 천조각도 사람을 지키려는 누군가의 고민이 쌓인 물건이라고 생각하면 달리 보여요.

참고 자료: NASA Spinoff 공식 사례 (KSC-SO-88) · spinoff.nasa.gov
이미지는 NASA 공개 자료이며, 이 글은 NASA의 공식 입장이나 보증과 무관합니다.