실리콘 대 고무: 어떤 것을 선택해야 할까?

밀봉재, 개스킷, 주방 도구 또는 성형 부품을 다루는 일을 해본 적이 있다면 이러한 선택에 직면해 본 적이 있을 것입니다. 실리콘과 고무는 종종 같은 역할을 하는 것처럼 보입니다. 둘 다 유연하고 압축이 잘 되며, 겉모습도 거의 동일해 보입니다.

문제는 제품을 실제로 사용하기 시작하면 각 부품의 작동 방식이 매우 다르다는 것입니다. 따뜻한 실내 환경에서는 잘 작동하는 부품이 실외에서는 빠르게 고장 날 수 있습니다. 처음에는 멀쩡해 보이는 부품도 몇 달 후에는 딱딱해지거나 금이 가거나 기능이 저하될 수 있습니다.

많은 경우 재료 선택은 가격이나 강도 수치를 비교하여 이루어집니다. 하지만 실제로는 그러한 수치만으로는 모든 것을 판단하기 어렵습니다. 재료가 열, 빛, 공기, 그리고 시간에 어떻게 반응하는지도 매우 중요합니다.

이 글에서는 실제 작업 환경에서 실리콘과 고무를 살펴봅니다. 어느 소재가 더 우수한지 증명하는 것이 목적이 아니라, 각 소재의 장점과 단점을 이해하여 나중에 예상치 못한 문제 발생 가능성을 줄이는 데 도움을 드리는 것입니다.

실리콘이란?

실리콘은 흔히 고무의 일종으로 불리지만, 실제로는 독자적인 소재처럼 작용합니다. 가장 큰 차이점은 구조에 있습니다. 탄소 사슬 대신 실리콘은 실리콘과 산소로 이루어져 있습니다.

화학 원리를 몰라도 결과는 바로 확인할 수 있습니다. 실제 사용 환경에서 실리콘은 대부분의 고무를 손상시키는 고온 및 저온 환경에서도 유연성을 유지합니다. 또한 햇빛이나 오존에도 강합니다. 실리콘으로 만든 부품은 일반 고무 부품이 뻣뻣해지기 시작하는 오랜 시간 동안 외관과 촉감을 그대로 유지합니다.

실리콘이 선택되는 또 다른 이유는 사람과 음식 주변에서 안정적이라는 점입니다. 냄새가 거의 나지 않으며, 부드러움을 유지하기 위해 가소제를 사용하지 않습니다. 시간이 지나도 번지거나 굳어지거나 표면 감촉이 변할 가능성이 적습니다.

실리콘은 순수한 강도 때문에 선택되는 경우는 드뭅니다. 높은 인열 저항성이나 빠른 반발력이 필요한 디자인에는 고무가 더 적합한 경우가 많습니다. 실리콘은 힘보다 일관성이 더 중요한 경우에 제 역할을 합니다.

고무란 무엇일까요?

고무는 광범위한 용어입니다. 천연 고무와 다양한 합성 고무를 포함하며, 모든 합성 고무가 동일한 특성을 보이는 것은 아닙니다. 하지만 모든 고무는 탄소 기반의 고분자 구조를 가지고 있어 특유의 탄성을 지니고 있다는 공통점이 있습니다.

실제로 고무는 쉽게 늘어나고 빠르게 원래대로 돌아옵니다. 이러한 빠른 반발력 덕분에 고무는 타이어, 벨트, 움직이는 부품에 매우 적합합니다. 또한 많은 설계에서 반복적인 움직임을 실리콘보다 더 잘 견뎌냅니다.

고무는 또한 뛰어난 기계적 성능을 제공합니다. 인열 저항성, 내마모성 및 접착력은 많은 고무가 실리콘보다 우수한 부분입니다. 마찰이나 지속적인 움직임이 수반되는 용도에서는 이러한 특성이 온도 안정성보다 더 중요합니다.

단점은 노화입니다. 대부분의 고무는 사용 후 서서히 변합니다. 열, 공기, 빛은 시간이 지남에 따라 재질에 악영향을 미칩니다. 재질이 경화되거나, 탄성을 잃거나, 균열이 생길 수 있습니다. 이는 결함이 아니라 탄소 기반 엘라스토머의 특성입니다.

실리콘과 고무의 주요 차이점

언뜻 보면 실리콘과 고무는 매우 비슷해 보입니다. 둘 다 구부러지고, 둘 다 압축되며, 둘 다 밀봉재, 패드 및 성형 부품에 사용됩니다.

차이점은 대개 나중에 나타납니다. 실험실에서가 아니라 실제로 사용하면서 말이죠. 열 순환, 햇빛, 그리고 지속적인 압력은 고무에 서서히 영향을 미칩니다. 당장 알아차리지 못할 수도 있지만, 촉감이 달라집니다. 표면이 뻣뻣해지고, 예전처럼 원래대로 복원되지 않습니다.

실리콘은 다른 소재와는 다르게 반응합니다. 빛과 공기에 덜 민감하며, 많은 경우 몇 달이 지나도 거의 처음과 같은 모습을 유지합니다. 이러한 안정성이 바로 사람들이 실리콘의 높은 가격을 감수하는 주된 이유입니다.

고무는 여전히 분명한 장점을 가지고 있습니다. 더 쉽게 늘어나고 더 빨리 원래대로 돌아옵니다. 움직이거나 미끄러지거나 단단히 고정되는 부품에서는 이러한 특성이 장기적인 안정성보다 더 중요할 수 있습니다.

아래 표는 제품이 일정 기간 사용된 후 이러한 차이점이 일반적으로 어떻게 나타나는지를 보여줍니다.

실리콘과 고무가 노화되는 방식이 다른 이유는 무엇일까요?

대부분의 고무 재질은 사용되는 순간부터 변화하기 시작합니다. 이러한 변화는 처음에는 눈에 잘 띄지 않을 수 있습니다. 변화 과정은 느리며 열, 공기, 빛, 그리고 스트레스의 영향을 받습니다.

고무는 탄소 기반 고분자 사슬로 이루어져 있습니다. 시간이 지남에 따라 이 사슬은 산소 및 오존과 반응합니다. 열은 이 반응을 가속화하고, 햇빛은 더욱 악화시킵니다. 그 결과는 우리에게 익숙한 현상입니다. 표면이 딱딱해지고, 작은 균열이 생기며, 탄성 회복력이 약해집니다.

실리콘은 다른 경로를 거칩니다. 실리콘의 주성분은 실리콘과 산소로 이루어져 있어 환경적 요인에 훨씬 더 강합니다. 자외선과 오존의 영향도 미미하며, 온도 변화에도 손상이 적습니다.

이러한 특성 때문에 실리콘은 일반적으로 점진적인 화학적 분해로 인해 파손되지 않습니다. 오히려 기계적 피로로 인해 파손되는 경향이 있습니다. 장기간 사용 후 찢어지거나 갈라질 수는 있지만, 기본적인 물성은 훨씬 오랫동안 안정적으로 유지됩니다.

이러한 차이는 실제 제품에서 중요한 의미를 갖습니다. 고무는 성능 저하가 서서히 진행되는 반면, 실리콘은 수명이 다했을 때 훨씬 더 확실한 신호를 보여줍니다.

실제 사용 환경에서의 고장 유형

실제 제품에서 재료는 데이터시트에 설명된 방식대로 고장나는 경우가 드뭅니다. 중요한 것은 이론적인 한계가 아니라 수개월 또는 수년간의 정상적인 사용 후 재료가 어떻게 작용하는지입니다.

고무 제품은 흔히 조용히 고장이 납니다. 제품이 눈에 띄게 손상되기 전에 성능이 저하됩니다. 밀봉재는 압축력을 잃고, 개스킷은 복원력을 잃습니다. 그립은 딱딱해지지만 겉보기에는 멀쩡해 보입니다. 균열이 눈에 보일 때쯤이면 이미 기능이 손상된 경우가 많습니다.

실리콘은 보다 정직하게 작동합니다. 작동 범위 내에 있는 한 성능은 안정적으로 유지됩니다. 고장이 발생하면 대개 물리적이고 명확하게 나타납니다. 찢어짐이 생기거나, 모서리가 갈라지거나, 부품이 더 이상 원래 모양을 유지하지 못하게 됩니다.

이러한 차이로 인해 제품 검사 및 교체 방식이 달라집니다. 고무 부품은 대부분 정해진 일정에 따라 교체되지만, 실리콘 부품은 상태에 따라 교체되는 경우가 많습니다.

나란히 놓으면 그 차이가 더욱 분명해집니다.

실리콘 및 고무의 응용 분야

실제 제품에서 실리콘과 고무는 같은 범주에 속하더라도 서로 대체하여 사용할 수 있는 경우가 드뭅니다. 엔지니어들은 일반적으로 겉보기에 비슷해 보이는 소재가 아니라, 어떤 소재가 먼저 고장 날지를 기준으로 선택합니다.

실리콘은 열, 시간, 위생과 같은 환경적 요인에 의해 서서히 손상되는 곳에서 흔히 볼 수 있습니다. 베이킹 도구, 유아용품, 재사용 가능한 식품 용기 등은 반복적인 가열에도 냄새나 질감이 변하지 않는 실리콘 소재를 사용합니다. 의료 분야에서는 강도보다는 안정성 때문에 실리콘 튜브와 임플란트를 선택합니다. 실리콘은 멸균 과정과 장시간 피부 접촉에도 쉽게 부서지지 않습니다.

고무는 부품이 움직이거나, 휘어지거나, 마모되는 상황에 사용될 때 사용됩니다. 타이어, 진동 방지 마운트, 산업용 롤러는 고무의 수천 번에 걸친 변형 및 복원 능력에 의존합니다. 이러한 용도에서는 점진적인 마모가 허용되고 계획적으로 처리됩니다. 따라서 고무 부품은 영구적인 부품이라기보다는 소모품으로 취급되는 경우가 많습니다.

많은 일상용품들이 이 두 가지 소재를 조용히 결합하고 있습니다. 웨어러블 기기는 신체가 직접 닿는 부분에는 실리콘을 사용하고, 충격 흡수를 위해 내부에는 고무를 사용할 수 있습니다. 신발도 마찬가지입니다. 밑창은 고무로 마찰을 처리하고, 편안함을 제공하는 레이어는 장시간 착용해도 편안함을 유지할 수 있도록 실리콘으로 만들어집니다.

위생 및 오염 위험

식품 및 의료 제품에서 위생은 초기 규정 준수에 그치는 것이 아니라 장기적인 행동 양식에 달려 있습니다.

고무는 시간이 지남에 따라 변합니다. 열, 공기, 그리고 반복적인 사용은 표면을 변형시킬 수 있습니다. 어떤 경우에는 오래된 고무 부품에서 냄새가 나거나 표면이 약간 끈적거릴 수 있습니다. 이는 즉각적인 고장을 의미하는 것은 아니지만, 표면에 기름, 먼지 또는 잔여물이 더 잘 달라붙게 할 수 있습니다. 세척은 가능하지만, 더 꼼꼼한 관리와 정기적인 교체가 필요합니다.

실리콘은 시간이 지나도 안정적입니다. 실리콘의 화학적 성질은 공기, 습기, 일반적인 세척제와 반응성이 낮습니다. 표면은 장기간 사용하거나 반복적으로 세척한 후에도 매끄럽고 건조한 상태를 유지하는 경우가 많습니다. 일반적인 사용 환경에서는 냄새나 표면 변화가 거의 발생하지 않습니다.

위생적인 용도에서 두 소재의 차이는 이론적인 것보다는 실질적인 측면에서 나타납니다. 고무는 오염 위험 관리를 위해 정해진 교체 주기에 의존하는 경우가 많습니다. 반면 실리콘은 소재의 안정성을 통해 오염 위험을 줄입니다.

두 재료 모두 안전하게 사용할 수 있습니다. 선택은 적용 분야에서 유지 관리 및 제어가 얼마나 가능한지에 따라 달라집니다.

실리콘과 고무 중 어떤 것을 선택해야 할까요?

"어떤 재료가 더 좋은가?"라는 질문은 잘못된 질문입니다.“

유용한 질문은 "이 부분이 매일 어떤 상황에 직면하게 될까?"입니다.“

열이 있는 환경에서는 실리콘이 더 안전한 선택입니다. 오븐, 증기, 뜨거운 액체, 반복적인 살균 과정은 대부분의 고무를 서서히 분해시키지만, 실리콘은 이러한 조건에서도 안정적이며 시간이 지나도 크게 변하지 않습니다.

움직임과 마찰이 지배적인 환경에서는 고무가 더 나은 성능을 발휘하는 경우가 많습니다. 동적 밀봉재, 롤러 및 지속적인 굴곡이 발생하는 부품은 고무의 빠른 복원력과 높은 인열 저항성 덕분에 이점을 얻습니다. 이러한 경우 실리콘은 너무 부드럽거나 마모가 너무 빨리 진행될 수 있습니다.

비용 또한 중요한 요소이지만, 결정의 주된 요인이 되어서는 안 됩니다. 고무는 일반적으로 재료비 측면에서 더 저렴합니다. 실리콘은 초기 비용이 더 높을 수 있지만 교체 빈도를 줄여줍니다. 제품의 전체 수명을 고려했을 때, 비용 차이가 생각만큼 크지 않을 수도 있습니다.

가장 간단한 결정 방법은 부차적인 응력이 아닌 주된 응력에 맞는 재료를 선택하는 것입니다.

결론

실리콘과 고무는 용도가 다릅니다. 어느 쪽이 본질적으로 더 낫다고 할 수는 없습니다. 작업 환경, 사용 수명, 위험 허용 범위 등을 명확히 파악하면 실리콘과 고무 중 어떤 소재를 선택해야 할지 분명해집니다.