테플론: 미신, 사실, 활용 및 건강에 미치는 영향

많은 주장과 달리, 테플론은 우주 프로그램의 부산물로 탄생한 것이 아닙니다. “테플론”은 폴리테트라플루오로에틸렌(PTFE) 또는 불소수지의 상표명입니다. 테플론은 1938년 로이 플랑켓 박사에 의해 완전히 우연히 발견되었습니다. 상업적으로는 1946년에 출시되었습니다.

폴리테트라플루오로에틸렌(PTFE), 또는 불소수지-4는 상표명 “Teflon”으로 더 잘 알려진 테트라플루오로에틸렌 폴리머로, 독특한 물리적 및 화학적 특성을 가지며 산업 및 일상생활에서 광범위하게 사용됩니다.
“테플론”이라는 단어는 미국 화학 회사 Chemours의 등록 상표이며, Chemours는 DuPont의 분사 회사입니다.

1938년 4월, 27세의 화학자 로이 플랑켓은 “키네틱 케미컬스”사에서 프레온 계열의 냉매 가스를 실험하는 중, 저온 환경에 방치된 시료가 하룻밤 사이에 밀랍 같은 흰색 고체로 변한 것을 발견했습니다. 이 물질은 유난히 미끄러운 표면을 가지며, 대부분의 화학약품과 용제, 심지어 강산에도 놀라운 내성을 보였습니다.

1941년 Kinetic Chemicals는 테플론에 대한 특허를 받았으며, 1949년 이 회사는 미국 기업 DuPont의 자회사로 편입되었습니다. 새로운 발견은 즉시 실용적인 용도로 활용되었으며, 처음에는 1942년부터 1946년까지 진행된 핵무기 개발 프로젝트인 “맨해튼 프로젝트”에서 사용되었고, 이후 주방 조리 기구에도 적용되었습니다.

오늘날까지도 “우주 프로그램의 부산물”이라는 신화가 어디에서 비롯되었는지 명확한 출처를 찾을 수 없습니다. 다만, “아폴로” 우주 프로그램이 케이블 절연에 테플론을 광범위하게 사용한 것은 사실입니다.

테플론과 관련된 또 다른 오해 중 하나는 테플론 코팅된 총알이 방탄조끼를 더 쉽게 관통한다는 주장입니다. 하지만 사실 테플론 코팅의 목적은 총열 내부의 마모를 줄이는 것이며, 총알의 관통력과는 무관합니다.

테플론은 현재 알려진 단단한 재료 중 가장 낮은 마찰 계수를 가지고 있어 프라이팬의 논스틱(Non-Stick) 코팅에 이상적인 성질을 제공합니다.

그렇다면 테플론이 그렇게 미끄러운데, 어떻게 프라이팬에 고정될 수 있을까요? 이를 위해서는 먼저 표면을 샌드블라스트 처리하여 미세한 흠집을 형성한 후, 액체 상태의 테플론을 얇게 분사합니다. 이후 고온에서 건조시키면 테플론이 굳으면서 표면에 단단히 결합됩니다. 마지막으로 특수 밀봉제를 추가한 후 다시 열처리를 거쳐 내구성을 높입니다.

이제 테플론이 인간의 다양한 산업 분야에서 어떻게 사용되는지, 그리고 우리의 건강에 얼마나 안전한지에 대해 자세히 살펴보겠습니다.

테플론은 어디에서 또 사용될까?

테플론은 얇은 층에서는 투명한 흰색 물질로, 외관상 파라핀이나 폴리에틸렌과 유사합니다. 높은 내열성과 내한성을 가지고 있으며, −70°C에서 +270°C까지 유연성과 탄성을 유지하는 훌륭한 절연 소재입니다. 테플론은 매우 낮은 표면 장력과 부착성을 가지며, 물, 기름 및 대부분의 유기 용매에 젖지 않습니다.

불소수지는 부드럽고 점성이 있는 재료이므로 높은 하중을 받는 구조물에는 제한적으로 사용됩니다. 부착성이 매우 낮으며(끈적임이 거의 없음), 듀폰사는 다양한 유형의 테플론의 용융 시작 온도를 260°C에서 327°C로 지정하고 있습니다.

테플론은 화학, 전자, 식품 산업, 멤브레인 의류 생산, 의료, 운송 및 군사 목적으로 주로 코팅제로 사용됩니다. 하지만 가장 잘 알려진 용도는 논스틱(Non-Stick) 코팅을 적용한 조리기구 제작입니다. 이제 이 독특한 물질이 적용되는 주요 분야를 자세히 살펴보겠습니다.

1. 식품 산업 및 생활

테플론은 낮은 부착성, 내수성 및 내열성 덕분에 논스틱 코팅으로 사용되며, 압출 성형 틀, 베이킹 틀, 프라이팬 및 냄비 제작에 널리 활용됩니다.

또한, 테플론은 다양한 가전제품 제조에도 사용됩니다. 예를 들어, 면도날에 얇은 테플론 코팅을 적용하면 날의 수명이 연장되고 면도가 더욱 부드러워집니다.

테플론 코팅 조리기구 관리

테플론 코팅은 내구성이 강하지 않으므로, 조리 시 나무, 플라스틱 또는 플라스틱 코팅된 조리 도구(뒤집개, 국자 등)만 사용해야 합니다. 테플론 코팅 조리기구는 미지근한 물에서 부드러운 스펀지와 액체 세제를 사용하여 세척해야 하며, 연마제 스펀지나 클렌징 크림은 피해야 합니다. 또한, 415°C 이상의 온도에서 가열하거나 강한 불에서 조리하는 것도 피해야 합니다.

테팔 브랜드의 흥미로운 역사

1954년, 프랑스 엔지니어 마크 그레구아르는 알루미늄 표면에 폴리테트라플루오로에틸렌(테플론)을 코팅하는 방법을 개발했습니다. 이를 통해 세계 최초의 논스틱 프라이팬이 탄생했습니다. 2년 후인 1956년, 프랑스 사르셀에서 Tefal 회사가 설립되었습니다.

1956년 말까지 이 공장은 하루에 100개의 프라이팬을 생산했습니다. 신제품은 “TEFAL 프라이팬 – 정말로 눌어붙지 않는 첫 번째 프라이팬”이라는 슬로건과 함께 판매되었습니다. 1961년까지 테팔 프라이팬의 월간 수요는 100만 개에 달했습니다.

1968년, Tefal은 프랑스에서 4,900만 프랑의 매출을 기록하며 주방용품 시장을 선도하는 브랜드가 되었습니다. 같은 해, 프랑스 가전제품 제조업체인 Groupe SEB가 Tefal을 인수하였습니다. 이후 SEB 그룹은 지속적으로 신기술을 도입하여 Tefal 브랜드의 제품군을 확장해 왔습니다.

2009년, Tefal은 10억 번째 프라이팬을 출시했습니다.

2. 산업 및 기술

산업 분야에서는 폴리테트라플루오로에틸렌(테플론) 섬유가 고온용 필터백, 내열 개스킷, 직물용 실, 자동차 부품, 일반 산업 필터, 밸브 및 펌프 부품, 분리 및 여과 장비 등 다양한 용도로 사용됩니다.

항공 산업에서는 고압(200kgf/cm² 이상) 및 고온의 유압 시스템을 위한 금속-플라스틱 복합 파이프 제작에 테플론이 사용됩니다.

불소수지 F-4로는 증류탑, 펌프, 파이프, 밸브, 벨로우즈, 라이닝 타일, 패킹 재료 등을 만들 수 있습니다. 폴리테트라플루오로에틸렌은 고주파 및 초고주파 기술에서 우수한 절연체로 사용됩니다. 연신된 불소수지 필름은 고품질 케이블, 전선, 콘덴서 및 전동기 코일의 절연재로 활용됩니다. 또한, 기계 부품의 구조재로도 사용되며, 특히 윤활유 없이 작동하는 베어링, 제한된 윤활이 필요한 베어링, 부식성 환경에서 작동하는 베어링 제작에 널리 사용됩니다.

테플론은 화학적 안정성, 소수성(접촉각 108±2°), 발수성 및 유동성 덕분에 나사 및 플랜지 연결부의 씰링(테프론 테이프, FUM 테이프)에도 널리 사용됩니다.

테플론 테이프는 뛰어난 품질과 내구성 덕분에 섬유 및 식품 산업뿐만 아니라 일상생활에서도 널리 활용됩니다. 예를 들면, 테플론 접착 테이프, 진공 포장기용 테플론 테이프, 테플론 코팅 유리 섬유, 실링기용 테플론 테이프, 접착식 테플론 테이프 등이 있습니다.

윤활제

불소수지-4(테플론)는 뛰어난 항마찰 소재로, 현재 알려진 구조용 재료 중 가장 낮은 마찰 계수를 가지고 있습니다 (녹는 얼음보다도 낮습니다). 하지만 부드럽고 점성이 있어 단독으로 사용되는 미끄럼 베어링은 드뭅니다. 대신 고하중 부품에서는 금속-불소수지 베어링 인서트 및 금속-불소수지 지지 스트립이 사용됩니다. 이러한 베어링 요소는 평방밀리미터당 수십 킬로그램의 하중을 견딜 수 있으며, 금속 기판 위에 테플론 코팅이 적용되어 있습니다.

또한 테플론은 항마찰 첨가제로 사용되며(고체 윤활제), 기본 폴리머(예: 폴리에테르에테르케톤(PEEK) 또는 폴리페닐렌설파이드(PPS))의 마찰 성능을 향상시켜, 고강도, 내마모성, 크리프 저항성을 가진 "베어링" 복합소재를 만듭니다.

테플론이 미세 입자로 포함된 윤활제도 존재합니다. 이 윤활제는 마찰하는 금속 표면에 테플론이 침전되어, 윤활 시스템이 완전히 고장 나더라도 일정 시간 동안 기계가 작동할 수 있도록 도와줍니다.

전자공학

테플론은 고주파 기술에서 널리 사용됩니다. 폴리에틸렌이나 폴리프로필렌과 같은 유사한 소재와 달리, 온도 변화에 따른 유전율 변화가 거의 없으며, 높은 절연 파괴 전압과 매우 낮은 유전 손실을 갖고 있습니다. 이러한 특성 덕분에 고온 환경에서 고전압 전선 절연체, 전자 부품, 고품질 콘덴서 및 인쇄 회로 기판 제작에 사용됩니다.

특수 전자 장비에서는 화학적으로 안정적이고 내열성이 뛰어난 불소수지 절연 전선이 사용됩니다. 대표적인 예로는 MGTФ, MC 등의 전선이 있으며, 테플론 절연이 되어 있어 납땜 인두로도 녹지 않습니다. 하지만 단점으로는 높은 냉간 흐름성이 있어, 지속적인 기계적 압력이 가해지면(예: 가구 다리 밑에 깔린 경우), 시간이 지나면서 전선이 노출될 수 있습니다.

불소수지 실링 테이프 — FUM 테이프 | shutterstock.com

롤 형태의 테플론 접착 테이프 — 테플론 접착 테이프 | adobe.com

3. 의료

테플론은 인체와의 생체 적합성이 높아 심혈관 및 일반 외과, 치과, 안과에서 임플란트 제작에 사용됩니다. 폴리테트라플루오로에틸렌(PTFE)은 인공 혈관 및 심박 조율기 제작에 가장 적합한 소재 중 하나로 간주됩니다.

치과에서는 티타늄 프레임이 포함되었거나 포함되지 않은 비흡수성 테플론 막이 골 재생 유도술(GBR)에서 사용됩니다. 또한 PTFE 재질의 봉합사도 존재합니다.

2011년, 손상된 비중격 및 부비강 벽 재건을 위해 처음으로 테플론이 사용되었으며, 이는 기존의 티타늄 망을 대체하는 역할을 했습니다. 12~15개월 후, 임플란트는 완전히 용해되어 환자의 자체 조직으로 대체됩니다.

4. 의류

최신 기술을 적용한 의류 제작에서는 팽창된 폴리테트라플루오로에틸렌(ePTFE) 기반의 멤브레인 소재가 사용됩니다.

테플론을 물리적으로 변형시키면 미세한 다공성 필름이 생성되며, 이를 직물에 적용하여 방풍 또는 방수 기능을 갖춘 의류를 제작할 수 있습니다. PTFE 멤브레인은 기체를 통과시키는 공기 투과성을 가지면서도 물방울은 차단하는 기능을 합니다.

또한, 직물 기반의 테플론 멤브레인 소재는 공기를 통과시키면서도 바람을 차단하는 기능을 가질 수 있습니다.

테플론은 카펫, 우산, 레인코트, 재킷, 공 및 기타 다양한 제품 제작에도 활용됩니다.

윤활제

전자공학

3. 의료

4. 의류

최신 기술을 적용한 의류 제작에서는 팽창된 폴리테트라플루오로에틸렌(ePTFE) 기반의 멤브레인 소재가 사용됩니다.

또한, 직물 기반의 테플론 멤브레인 소재는 공기를 통과시키면서도 바람을 차단하는 기능을 가질 수 있습니다.

테플론은 카펫, 우산, 레인코트, 재킷, 공 및 기타 다양한 제품 제작에도 활용됩니다.

5. 테플론이 사용되는 기타 제품

히터 램프
이동식 난방 기기(전기 온열기)
다리미 판
다리미판 커버
스토브 버너
오븐 팬
전기 그릴
팝콘 제조기
커피포트
밀대(논스틱 코팅)
제빵기
회전식 꼬치구이용 트레이
아이스크림 몰드
테플론 코팅 변기
보일러
코르크스크루
주방 스토브 표면
주방 도구
프라이팬 및 냄비
웍(중국식 튀김 팬)
베이킹 몰드
핫 샌드위치 프레스
와플 메이커
광학 크라이오스탯
면도날
탱크 포신 내부 코팅
전기 로켓 엔진
힌지 및 연결부 씰
페인트 및 코팅 재료

테플론이 인체에 미치는 영향

폴리테트라플루오로에틸렌(PTFE)의 건강 영향에 대한 논란은 오랫동안 지속되어 왔습니다. 하지만 이 폴리머는 일반적인 환경에서는 매우 안정적이고 비활성적입니다. PTFE는 음식, 물 및 가정용 화학 물질과 반응하지 않습니다.

PTFE가 체내에 들어와도 무해합니다. 세계보건기구(WHO)는 국제암연구소(IARC)에 의뢰하여 쥐를 대상으로 실험을 진행하였습니다. 실험 결과, 식사 중 최대 25%의 PTFE를 섭취하더라도 인체에 영향을 미치지 않는 것으로 나타났습니다. 이 연구는 1960년대와 1980년대에 걸쳐 반복 수행되었으며, 매일 PTFE를 25% 포함한 식단을 섭취한 쥐 집단에서도 동일한 결과가 나왔습니다.

프랑스의 연구 기관에서 수행한 실험에서는 13종의 프라이팬을 대상으로 실험한 결과, 논스틱 코팅이 안전하다는 결론을 내렸습니다. 프랑스 잡지 『60 Millions de Consomateurs』는 수천 회에 걸쳐 표면을 마모시키는 테스트를 진행한 후에도 제품이 안전함을 입증했다고 보도했습니다.

테플론은 주로 두 가지 경우에 생물학적으로 위험할 수 있습니다: 생산 과정과 고온(200°C 이상)에서 과열될 경우입니다.

불소수지가 과열되면 열 분해가 일어나며, 유독한 화합물이 방출될 수 있습니다.

생산 오염

불소 중합체 생산 시 생물학적 위험의 주요 원인은 “C8”로 알려진 퍼플루오로옥탄산(PFOA)으로 간주됩니다. 이 화합물은 1950년대부터 미국에서 테플론 생산에 사용되었습니다. 1960년대, 3M과 DuPont의 공장에서 건강 영향에 대한 초기 연구가 수행되었으며, 1980년대에는 과학 연구 기관들이 이에 대한 조사를 진행했습니다. 1990년대 후반, 미국 규제 당국이 이 문제를 공식적으로 다루기 시작하면서 PFOA의 위험성이 인정되었고, 허용 농도가 법적으로 규제되었습니다. 이후 미국 내 제조 공정에서는 PFOA를 완전히 배제하는 방향으로 변경되었습니다. PFOA의 농도를 관리하고 인체 건강에 미치는 영향을 조사하는 광범위한 연구가 진행되었습니다.

흥미로운 사실
듀폰(DuPont)사는 수십억 달러 규모의 소송을 당한 바 있으며, 이 사건은 2019년 개봉된 영화 『다크 워터스(Dark Waters)』에서도 다뤄졌습니다. 소송의 원인은 테플론 생산 공장에서 발생한 환경 오염이었으며, DuPont의 직원들과 공장 주변 지역 주민들이 건강 피해를 입은 것으로 밝혀졌습니다. 미국의 변호사 로버트 빌롯(Robert Bilott)은 오랜 조사 끝에, 듀폰의 화학 물질과 일련의 미스터리한 질병 및 사망 사례 간의 연관성을 밝혀냈습니다. 그 결과, 미국 서버지니아 주 파커스버그 지역의 식수가 PFOA로 오염되었으며, 당시 관련 법규가 미비했던 것으로 드러났습니다.
2006년, 미국에서 PFOA를 생산하는 유일한 기업이었던 듀폰은 2015년까지 모든 공장에서 해당 물질을 제거하기로 합의했습니다. 공식 발표에 따르면, 2012년 1월 이후 DuPont은 PFOA를 포함한 조리기구 및 베이킹 용품을 생산하지 않고 있습니다.

유럽의 독립 연구 결과에 따르면, 논스틱 코팅 제품의 PFOA 함유량은 안전 기준을 초과하지 않는 것으로 나타났습니다. 중국 품질 검사 및 검역 아카데미(GAQSIQ)와 덴마크 기술 연구소도 주방용 테플론 제품에서 유해한 수준의 PFOA가 검출되지 않았다고 보고했습니다.

테플론의 열분해

일반적으로 테플론의 분해(열분해) 징후는 200°C에서 이미 관찰될 수 있습니다. 그러나 이 과정은 420°C까지 비교적 천천히 진행됩니다. 하지만 380°C 이상에서는 과불화이소부틸렌(매우 유독한 가스로, 포스겐보다 약 10배 독성이 강함)과 기타 열분해 생성물이 발생합니다.

실험 결과, 350°C 이상의 온도에서 테플론이 열분해될 때 발생하는 물질이 중독 증상을 유발할 수 있으며, 이는 주조공장에서 발생하는 “주물공장 열병”과 유사한 증상으로 나타납니다. 이러한 증상은 “테플론 열병”으로 알려져 있습니다.

이러한 실험과 테플론 과열로 인한 잠재적 위험에 대한 자세한 내용은 본 기사 하단의 영상을 참조하세요.

결론

테플론에서 유독성 물질이 대량으로 방출되는 온도는 450°C 이상이므로, 논스틱 코팅을 적용한 조리기구는 일반적인 사용 환경에서는 안전합니다.

하지만 제조업체는 물이나 기름이 있는 상태에서 조리를 정상적인 사용 조건으로 간주합니다. 물은 테플론의 과열을 방지하며, 물이 완전히 증발하면 과열이 진행되었음을 나타냅니다. 그러나 이 과정이 육안으로 쉽게 확인되지 않을 수 있어 위험할 수 있습니다. 식용유는 200°C 이하에서 연기가 발생하므로 과열 여부를 쉽게 식별할 수 있습니다.

빈 팬을 가열하는 것은 비정상적인 사용으로 간주되며, 이러한 경우 테플론의 열분해 온도에 도달하는 것이 매우 쉽습니다. 일부 테플론 조리기구 모델에는 온도 변화를 시각적으로 표시하는 기능이 내장되어 있어 사용을 더욱 편리하게 합니다.

결론적으로, 테플론 조리기구를 올바르게 사용하세요!