화학 소재

고분자 소재는 단량체라고 불리는 작은 분자들이 긴 사슬 모양으로 반복적으로 연결된 거대분자로 이루어진 재료이다. 이들은 합성 또는 천연 고분자로 구분되며, 플라스틱, 고무, 섬유, 접착제, 도료 등 우리 주변의 다양한 제품을 구성하는 핵심 소재이다. 그 구조와 조성에 따라 열가소성 수지와 열경화성 수지로 크게 나뉜다.

주요 특성으로는 가벼운 무게, 우수한 내화학성, 그리고 다양한 물성을 설계할 수 있는 높은 가공성과 변형성을 꼽을 수 있다. 예를 들어, 폴리에틸렌은 강인한 포장 재료로, 폴리프로필렌은 내열성이 요구되는 자동차 부품에, 폴리염화비닐은 관 및 창호 재료로 널리 사용된다. 또한 폴리우레탄은 쿠션 및 단열재, 폴리카보네이트는 투명하고 강한 광학 렌즈나 방탄 유리로 활용된다.

이러한 다재다능한 특성 덕분에 고분자 소재는 자동차의 경량화, 전자제품의 소형화, 의료 분야의 인공 장기 및 일회용 기구, 그리고 건설 자재와 섬유 산업 전반에 걸쳐 필수적으로 사용된다. 특히 나노기술과의 결합을 통해 기존 한계를 뛰어넘는 고강도, 고내구성의 복합 소재 개발이 활발히 진행 중이다.

금속 소재는 금속 원소 또는 그 합금으로 이루어진 화학 소재이다. 주로 높은 전기 전도도와 열 전도도, 우수한 기계적 강도 및 가공성을 특징으로 하며, 다양한 산업의 기초 소재로 널리 사용된다.

금속 소재는 크게 철강과 비철금속으로 구분된다. 철강은 철을 주성분으로 하는 합금으로, 자동차 차체나 건설 구조물에 주로 사용된다. 비철금속에는 알루미늄, 구리, 마그네슘, 티타늄 등이 포함되며, 항공우주 산업이나 전자제품 부품 등 고성능이 요구되는 분야에서 활용된다.

이들 소재는 주조, 단조, 압연 등의 금속 가공 공정을 통해 원하는 형태로 제조된다. 또한 표면 처리나 열처리를 통해 내식성, 내마모성, 강도 등의 특성을 더욱 향상시킬 수 있다. 최근에는 경량화와 고강도화를 위해 새로운 금속 합금의 개발과 나노기술을 적용한 고기능성 소재 연구가 활발히 진행되고 있다.

세라믹 소재는 무기 비금속 고체 물질로, 주로 금속과 비금속 원소의 화합물로 구성된다. 전통적인 세라믹은 점토와 같은 천연 원료를 소성하여 만든 도자기나 내화물을 의미하지만, 현대의 세라믹 소재는 고순도의 인공 원료를 정밀한 공정으로 제조한 고급 세라믹이 주를 이룬다. 이는 산화물, 질화물, 탄화물 등 다양한 화합물을 기반으로 한다.

세라믹 소재의 가장 큰 특징은 우수한 내열성과 내화학성을 갖는다는 점이다. 높은 녹는점과 경도를 지녀 고온 환경에서도 형태와 성능을 유지하며, 대부분의 화학 물질에 대해 강한 저항성을 보인다. 또한 전기 절연체로서의 성질이 뛰어나고, 유전체 특성, 압전 특성, 초전도 특성 등 다양한 기능성을 구현할 수 있다.

이러한 특성 덕분에 세라믹 소재는 반도체 제조용 기판과 절연체, 자동차 엔진 부품, 인공 관절 및 치과 임플란트 같은 의료 기기, 항공우주 분야의 내열 코팅 재료 등 첨단 산업 전반에 걸쳐 핵심 소재로 활용된다. 특히 나노기술의 발전과 결합하여 성능이 한층 향상된 나노 세라믹 소재의 연구 개발이 활발히 진행 중이다.

복합 소재는 두 가지 이상의 서로 다른 물질을 조합하여, 각 구성 성분의 장점을 결합하고 단점을 보완한 새로운 소재이다. 일반적으로 기계적 강도나 강성을 제공하는 강화재와 이를 지지하고 응력을 전달하는 역할을 하는 기지재로 구성된다. 이러한 설계를 통해 단일 소재로는 얻기 어려운 우수한 특성, 예를 들어 높은 비강도와 내구성을 동시에 확보할 수 있다.

복합 소재는 강화재의 형태와 배열 방식에 따라 다양한 종류로 분류된다. 강화재로는 유리섬유, 탄소섬유, 아라미드 섬유와 같은 섬유 형태가 널리 사용되며, 기지재로는 에폭시 수지, 폴리에스터와 같은 고분자나 알루미늄, 티타늄 같은 금속, 또는 세라믹이 쓰인다. 강화재를 일정 방향으로 배열한 섬유 강화 플라스틱은 특정 방향으로 매우 높은 강도를 발휘한다.

이 소재는 경량화와 고성능이 요구되는 첨단 산업 분야에서 핵심적인 역할을 한다. 항공우주 산업에서는 비행기 동체와 날개에, 자동차 산업에서는 차체와 서스펜션 부품에 적극적으로 도입되어 연비 향상에 기여한다. 또한 풍력 발전용 터빈 블레이드, 스포츠 용품, 그리고 의료용 보형물 등 그 응용 범위가 매우 넓다.

복합 소재의 성능은 강화재와 기지재의 선택, 두 물질 간의 계면 결합력, 그리고 제조 공정에 크게 의존한다. 따라서 재료과학과 화학공학의 지식을 바탕으로 한 지속적인 연구 개발을 통해 보다 가볍고 강하며, 내화학성과 열 안정성이 우수한 새로운 복합 소재가 개발되고 있다.

화학 소재의 물리적 특성은 그 소재의 외관, 상태, 그리고 외부 에너지에 대한 반응을 결정하는 기본적인 성질을 말한다. 이는 소재가 특정 용도에 적합한지를 판단하는 가장 중요한 척도가 된다. 주요 물리적 특성으로는 밀도, 녹는점, 끓는점, 열전도도, 전기 전도도, 투명도, 색상, 경도 등이 있다. 예를 들어, 알루미늄 합금은 낮은 밀도와 높은 열전도도 덕분에 항공기나 열교환기에 널리 사용된다.

이러한 물리적 특성은 소재의 화학 구조와 결합 방식에 깊이 연관되어 있다. 금속 소재는 자유 전자의 존재로 인해 일반적으로 높은 전기 전도도와 열전도도를 보이는 반면, 세라믹 소재는 강한 이온 결합이나 공유 결합을 가지기 때문에 높은 녹는점과 우수한 내마모성을 갖지만 대부분 절연체의 성질을 가진다. 고분자 소재, 즉 플라스틱의 경우 그 특성이 중합 방식과 분자량에 따라 유연성에서 강성까지 매우 다양하게 나타난다.

물리적 특성은 소재의 실제 적용 가능성을 좌우한다. 반도체 산업에서는 실리콘의 특정 전기적 특성이 핵심이며, 건설 자재로 쓰이는 콘크리트나 강철은 높은 압축 강도와 인장 강도가 요구된다. 또한 포장 소재는 내용물을 보호하기 위한 투습도와 광차단성 같은 특성이 중요하게 평가된다. 따라서 화학 소재의 개발과 선택은 목표로 하는 물리적 특성을 최적화하는 과정이라고 할 수 있다.

화학 소재의 화학적 특성은 해당 물질이 다른 물질과 화학 반응을 일으키는 경향이나, 화학적 환경에 노출되었을 때 견디는 능력을 의미한다. 이는 소재의 내구성, 수명, 그리고 특정 용도에의 적합성을 결정하는 핵심 요소이다. 주요 화학적 특성으로는 내화학성, 산화 저항성, 가수분해 안정성, 그리고 부식 저항성 등이 있다. 예를 들어, 화학 플랜트에서 사용되는 파이프나 탱크는 강한 산이나 염기에 대한 내화학성이 매우 높은 소재로 만들어져야 한다.

내화학성은 소재가 화학 약품에 의해 변질되거나 손상되지 않는 능력을 말하며, 폴리테트라플루오로에틸렌(PTFE)과 같은 플루오르화 탄소수 고분자는 대부분의 화학 물질에 대해 뛰어난 내성을 보인다. 산화 저항성은 소재가 산소와 반응하여 열화되는 것을 방지하는 특성으로, 고온에서 작동하는 엔진 부품이나 터빈 블레이드에 사용되는 합금에서 중요하게 고려된다. 이러한 화학적 안정성은 소재의 수명 주기를 연장하고 유지 보수 비용을 절감하는 데 기여한다.

또한, 소재의 화학적 특성은 표면 처리나 코팅 기술을 통해 개선될 수 있다. 도금, 양극 산화, 또는 화학 기상 증착(CVD) 같은 공정을 통해 소재 표면에 보호층을 형성함으로써 부식을 방지하거나 특정 화학 반응을 억제할 수 있다. 예를 들어, 자동차 차체에 적용되는 아연 도금은 강철의 녹 발생을 효과적으로 막아준다. 따라서 화학 소재의 개발과 선택은 단순히 물질 자체의 특성뿐만 아니라, 이를 보완하는 표면 공학 기술과 함께 고려되어야 한다.

기계적 특성은 화학 소재가 외부 힘에 저항하거나 변형되는 방식을 나타내는 물리적 성질을 말한다. 이는 소재가 실제 응용 분야에서 구조적 부품으로서 기능을 수행할 수 있는지를 결정하는 핵심 요소이다. 주요 기계적 특성으로는 인장 강도, 압축 강도, 굽힘 강도, 경도, 탄성 계수, 연성, 인성 등이 있다. 예를 들어, 자동차 섀시나 항공기 동체에 사용되는 복합 소재는 높은 비강도를 요구받으며, 의료용 임플란트는 피로 강도와 생체 적합성이 중요하게 평가된다.

이러한 특성은 소재의 화학적 조성과 미세 구조에 크게 의존한다. 고분자 소재의 경우, 분자량, 분지 구조, 결정화도 등이 점도와 강성을 좌우한다. 금속 소재는 결정립의 크기와 배향, 합금 원소의 종류와 함량에 따라 항복 강도와 연신율이 달라진다. 세라믹 소재는 일반적으로 높은 압축 강도와 경도를 가지지만 취성이 있어 충격에 약한 특성을 보인다. 따라서 각 소재의 기계적 특성을 정량적으로 측정하고 이해하는 것은 재료과학과 화학공학의 중요한 연구 주제이다.

기계적 특성의 평가는 표준화된 시험 방법을 통해 이루어진다. 인장 시험기를 이용해 응력-변형률 곡선을 얻어 항복점과 극한 인장 강도를 측정하며, 충격 시험으로 인성을, 경도 시험으로 표면의 저항력을 평가한다. 이러한 데이터는 소재 선택, 품질 관리, 수명 예측에 필수적이다. 특히 첨단 분야에서는 나노인덴테이션과 같은 기술을 통해 미세 영역의 기계적 성질을 분석하기도 한다.

합성은 화학 소재를 제조하는 핵심 공정으로, 원료 물질을 화학 반응을 통해 원하는 구조와 성질을 가진 새로운 물질로 변환하는 과정이다. 이 과정은 소재의 종류와 최종 용도에 따라 다양한 방법으로 이루어진다. 예를 들어, 고분자 소재는 중합 반응을 통해 단량체를 연결하여 만들며, 세라믹 소재는 소결 공정을 통해 제조된다. 금속 소재는 제련이나 정련을 통해 광석에서 추출되거나, 합금 제조를 위해 다른 금속 원소와 결합되기도 한다.

합성 방법은 크게 화학적 합성과 물리적 합성으로 구분할 수 있다. 화학적 합성은 화학 반응을 이용해 분자 수준에서 결합을 형성하거나 분해하는 방식이며, 유기 합성이나 무기 합성이 이에 해당한다. 물리적 합성은 기상 증착이나 스퍼터링과 같이 원료의 물리적 상태 변화를 통해 소재를 생성하는 방법이다. 특히 나노기술 분야에서는 화학 기상 증착이나 솔-젤 법과 같은 정교한 합성 기술이 나노 소재의 제조에 핵심적으로 활용된다.

합성 공정의 설계와 제어는 최종 소재의 순도, 결정 구조, 입자 크기 등 미세 구조를 결정하며, 이는 소재의 기계적 강도, 내화학성, 전기 전도도 같은 핵심 특성을 직접적으로 좌우한다. 따라서 화학공학과 재료과학 분야에서는 보다 효율적이고 정밀한 합성 기술의 개발을 위해 지속적인 연구가 이루어지고 있다. 합성 기술의 발전은 새로운 성능을 가진 복합 소재의 창출을 가능하게 하여 자동차, 전자제품, 의료 등 다양한 산업의 혁신을 주도한다.

화학 소재의 가공은 합성된 원료나 중간체를 최종 제품의 형태와 성능을 갖추도록 변형하는 일련의 공정을 말한다. 이 과정은 소재의 종류와 목적에 따라 다양한 방법이 적용되며, 최종 제품의 품질과 특성을 결정하는 핵심 단계이다.

주요 가공 방법으로는 성형, 절단, 접합 등이 있다. 성형 공정에는 사출 성형, 압출 성형, 압축 성형 등이 있으며, 주로 고분자 소재를 가공해 복잡한 형상의 부품을 대량 생산하는 데 사용된다. 금속 소재는 주조, 단조, 압연 등의 방법으로 가공되며, 세라믹 소재는 소결 공정을 통해 최종 형태를 만든다. 복합 소재의 경우 필라멘트 와인딩이나 자동 적층과 같은 특수 공정이 활용된다.

가공 과정에서 소재의 기계적 강도, 내화학성, 열 안정성과 같은 본래 특성을 유지하거나 향상시키는 것이 중요하다. 또한, 나노기술의 발전으로 미세 구조를 제어하는 정밀 가공 기술이 전자제품 및 의료 분야에서 점차 확대 적용되고 있다. 적절한 가공 기술의 선택은 자동차 부품의 경량화나 건축 자재의 내구성 향상 등 응용 분야의 요구 사항을 충족시키는 데 필수적이다.

정제는 화학 소재의 순도를 높이고 불순물을 제거하여 원하는 품질과 성능을 확보하는 핵심 공정이다. 합성 또는 추출 과정을 거쳐 얻은 원료에는 목표 물질 외에 미반응 원료, 부산물, 촉매 잔류물 등 다양한 불순물이 포함되어 있어, 이를 효과적으로 분리해내는 정제 단계가 필수적이다. 정제의 수준은 최종 소재의 물리적 특성, 화학적 특성, 기계적 특성에 직접적인 영향을 미치며, 특히 전자제품이나 의료 분야와 같이 고순도가 요구되는 응용 분야에서는 결정적인 역할을 한다.

정제 방법은 소재의 종류와 상태, 제거해야 할 불순물의 성질에 따라 다양하게 선택된다. 고분자 소재의 경우 재침석, 용액 여과, 크로마토그래피 등의 방법이 널리 사용된다. 금속 소재는 용해 후 전해 정련이나 존 정제와 같은 방법으로 고순도 금속을 얻는다. 세라믹 소재는 고순도 원료를 사용하는 것 외에도 소결 공정 중의 조건 제어를 통해 정제 효과를 높인다. 나노기술 분야에서 개발되는 나노 소재의 경우, 초음파 처리나 원심분리 등의 정밀한 분리 기술이 동원된다.

효율적인 정제 공정 설계는 화학공학의 중요한 과제이며, 에너지 소비와 비용을 최소화하면서도 목표 순도를 달성해야 한다. 또한 정제 과정에서 발생하는 폐기물 처리와 유해성 평가는 환경 및 안전 측면에서 반드시 고려되어야 한다. 지속적인 연구 개발을 통해 크리스털 성장 기술, 막 분리 기술, 초임계 추출 등 보다 효율적이고 친환경적인 새로운 정제 기술이 개발되고 있으며, 이는 고성능 화학 소재의 상용화를 앞당기는 동력이 되고 있다.

자동차 산업은 화학 소재의 주요 응용 분야 중 하나이다. 현대 자동차의 경량화, 연비 향상, 안전성 및 내구성 강화는 다양한 첨단 화학 소재의 적용 없이는 불가능하다. 특히 고분자 소재는 내장재와 외장재로 광범위하게 사용되며, 금속 소재는 엔진과 샤시와 같은 구조 부품의 핵심을 이룬다. 복합 소재는 탄소섬유 등을 이용해 강도 대비 무게가 가벼운 부품을 제작하는 데 필수적이다.

자동차에 사용되는 화학 소재는 각 부품의 요구 사항에 맞춰 특화된 특성을 가진다. 범퍼와 인스트루먼트 패널 같은 부품에는 내충격성과 가공성이 우수한 엔지니어링 플라스틱이 사용된다. 배터리 케이스와 전기자동차용 모터 부품에는 열 안정성과 전기 절연성이 요구된다. 또한 연료 탱크는 내화학성이 뛰어난 소재로 만들어져 휘발유나 디젤에 의한 부식을 방지한다.

자동차 산업의 지속 가능한 발전을 위해 재활용 가능한 소재와 바이오 기반 소재의 연구 개발도 활발히 진행되고 있다. 친환경 자동차의 확대에 따라 수소 연료전지용 분리막 소재나 배터리의 성능을 결정짓는 전극 소재 등 새로운 화학 소재의 중요성은 더욱 커지고 있다. 이처럼 화학 소재는 자동차의 성능, 효율, 디자인을 근본적으로 변화시키는 핵심 요소이다.

화학 소재는 전자제품의 핵심 구성 요소로 광범위하게 활용된다. 특히 반도체 제조에는 고순도의 실리콘 웨이퍼와 같은 세라믹 소재가 필수적이며, 회로 기판에는 에폭시 수지나 폴리이미드 같은 고분자 소재가 사용된다. 디스플레이 패널에는 유기 발광 다이오드(OLED)의 발광층을 구성하는 유기 화합물이, 배터리에는 리튬 이온 전지의 전극과 전해질을 이루는 다양한 화학 물질이 적용된다.

전자제품의 소형화, 고성능화 추세에 따라 화학 소재의 역할은 더욱 중요해지고 있다. 예를 들어, 스마트폰이나 태블릿 컴퓨터의 경량화와 내구성 향상을 위해 탄소 섬유 강화 플라스틱 같은 복합 소재가 채택되고 있다. 또한 열을 효율적으로 방출시켜 성능을 유지하는 방열 소재와, 플렉서블 디스플레이 구현을 위한 투명 전극 소재 등의 연구 개발이 활발히 진행 중이다. 이러한 소재들은 전기 전도도, 절연성, 투명도, 열 안정성 등 매우 특화된 물리적 및 화학적 특성을 요구받는다.

건설 산업은 화학 소재의 주요 응용 분야 중 하나이다. 건물, 도로, 교량, 터널과 같은 인프라를 구축하고 유지하는 데 다양한 화학 소재가 필수적으로 사용된다. 이들은 단순히 구조물을 구성하는 재료를 넘어서, 내구성 증진, 에너지 효율 향상, 시공 편의성 개선, 그리고 미관 향상과 같은 부가적인 기능을 제공한다. 특히 콘크리트와 강철과 같은 전통적인 건설 재료의 성능을 보완하거나 대체하는 새로운 소재의 개발이 활발히 진행되고 있다.

고분자 소재는 건설 분야에서 널리 활용된다. 폴리염화비닐(PVC)은 배관 재료, 창호 프레임, 바닥재 등에 사용되며 내구성과 경제성을 갖춘다. 폴리우레탄과 같은 단열재는 건물의 에너지 효율을 높이는 데 기여한다. 또한, 접착제와 실링재(밀봉제)는 다양한 건설 자재를 결합하거나 틈새를 메우는 데 사용되어 구조물의 기밀성과 방수 성능을 확보한다.

복합 소재 또한 건설에서 중요한 역할을 한다. 유리섬유나 탄소섬유로 보강된 플라스틱(FRP)은 기계적 강도가 높고 부식에 강해, 교량 보강, 파이프, 건물 외장재 등에 적용된다. 세라믹 소재는 내화성과 내마모성이 뛰어나 타일, 벽돌, 그리고 고온에 노출되는 부분에 사용된다. 이들 소재는 전통적인 재료보다 가볍고 유지보수가 용이한 경우가 많아 건설 공정의 효율성을 높인다.

최근에는 지속 가능한 건설을 위한 친환경 소재의 개발이 주목받고 있다. 재활용 플라스틱을 혼입한 아스팔트, 지오폴리머 콘크리트, 광촉매 기능을 가진 외장재 등이 연구 및 적용되고 있다. 이러한 소재들은 자원 순환을 촉진하고 건축물의 환경 부하를 줄이는 데 기여하며, 녹색 건축과 스마트 시티 구축의 기반이 되고 있다.

의료 분야는 화학 소재의 첨단 응용이 가장 활발하게 이루어지는 분야 중 하나이다. 생체 적합성, 내구성, 특정 약물을 전달하거나 조직을 재생시키는 기능 등 고도의 특수한 성능이 요구되기 때문이다. 특히 고분자 소재는 인공 혈관, 봉합사, 콘택트렌즈, 치과 임플란트 등 다양한 의료기기의 핵심 구성 요소로 널리 사용된다. 세라믹 소재는 뼈와 유사한 특성을 가진 인공 골 이식재로, 금속 소재는 관절 치환술에 사용되는 내마모성 합금으로 활용된다.

최근 연구 동향은 단순한 구조적 지지체를 넘어 생체 내에서 분해되거나 약물을 서서히 방출하는 지능형 소재 개발로 옮겨가고 있다. 예를 들어, 수술 후 봉합이 필요 없이 시간이 지나면 스스로 흡수되는 생분해성 고분자 봉합사가 대표적이다. 또한 나노기술이 접목된 나노 소재는 암세포를 표적하는 항암제 전달이나 정밀한 진단 센서 개발에 적용되어 맞춤형 의료의 실현을 앞당기고 있다. 이러한 발전은 재생의학과 조직 공학 분야의 성장을 직접적으로 뒷받침한다.

화학 소재의 폐기물 처리는 제조, 사용, 폐기 과정에서 발생하는 다양한 부산물과 폐기물을 환경에 미치는 영향을 최소화하면서 관리하는 과정이다. 이는 순환 경제로의 전환과 지속 가능한 산업 발전을 위해 필수적인 요소로 자리 잡고 있다.

폐기물 처리 방법은 소재의 종류와 특성에 따라 크게 물리적 처리, 화학적 처리, 열적 처리, 생물학적 처리로 구분된다. 물리적 처리에는 분쇄, 선별, 여과 등이 포함되어 폐기물의 형태를 변화시키거나 유용한 성분을 분리한다. 화학적 처리는 산 또는 염기를 이용한 중화 반응이나 용매 추출 등을 통해 유해 물질을 무해화하거나 회수한다. 열적 처리의 대표적인 방법인 소각은 고열을 이용해 폐기물을 감량화하거나 에너지를 회수할 수 있으나, 다이옥신 같은 2차 오염물질 발생 가능성에 대한 관리가 필요하다. 매립은 최종 처리 수단으로, 적절한 차단 시설을 갖춘 안전 매립지에서 이루어져야 한다.

특히 고분자 소재, 즉 플라스틱 폐기물의 처리는 글로벌한 환경 이슈이다. 이를 해결하기 위해 재활용 기술 개발이 활발히 진행되고 있으며, 기계적 재활용과 화학적 재활용으로 나뉜다. 기계적 재활용은 폐플라스틱을 파쇄하고 세척하여 재생 원료로 만드는 방식이다. 화학적 재활용은 열분해나 가스화 등의 공정을 통해 플라스틱을 단량체나 합성 가스 같은 기본 화학물질로 분해하여 원료로 다시 사용하는 고도화된 기술이다. 유럽 연합과 같은 여러 국가에서는 생산자 책임 재활용 제도를 통해 제조사가 제품의 전 생애 주기 동안 발생하는 폐기물 관리 책임을 지도록 하고 있다.

금속 소재 폐기물은 높은 경제적 가치로 인해 재생 금속 산업이 잘 발달되어 있다. 폐자동차나 폐전자제품에서 회수한 구리, 알루미늄, 강철 등은 제련 공정을 거쳐 새 제품의 원료로 널리 사용된다. 세라믹이나 복합 소재와 같이 재활용이 어려운 소재의 경우, 에너지 회수를 위한 고형 연료화나 건설 자재의 보조 원료로의 활용 등 다운사이클링 연구가 진행되고 있다. 모든 처리 과정에서는 유해 폐기물에 대한 별도의 엄격한 관리 체계가 요구되며, 국제적으로 바젤 협약이 유해 폐기물의 국경 간 이동을 규제하고 있다.

화학 소재의 유해성 평가는 해당 물질이 인체 건강과 환경에 미칠 수 있는 잠재적 위험을 과학적으로 분석하고 판단하는 과정이다. 이 평가는 소재의 생산, 사용, 폐기 전 과정에 걸쳐 이루어지며, 특히 나노기술을 적용한 신소재나 새로운 고분자 화합물의 경우 철저한 검토가 요구된다. 평가는 일반적으로 독성 데이터, 노출 가능성, 물질의 화학적 안정성 등을 종합적으로 고려하여 진행된다.

주요 평가 요소로는 급성 및 만성 독성, 발암성, 생식 독성, 환경 독성 등이 포함된다. 또한, 소재가 분해되거나 연소될 때 발생할 수 있는 2차 유해 물질에 대한 검토도 중요하다. 이러한 평가는 국제적으로 합의된 화학물질 안전 관리 지침과 각국의 규제 체계, 예를 들어 유럽 연합의 REACH 규정이나 다른 지역의 화학물질 등록 제도에 따라 수행된다.

평가 결과는 물질안전보건자료(MSDS)에 기재되어 작업자와 소비자에게 필요한 안전 정보를 제공한다. 또한, 평가 데이터는 폐기물 처리 방법을 결정하거나 소재의 사용 제한을 규정하는 규제 정책의 기초 자료로 활용된다. 이를 통해 화학 소재의 혁신과 활용이 지속 가능한 방식으로 이루어질 수 있도록 한다.