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우리 생활에 널리 쓰이는 플라스틱! 하지만 🌏지구 환경을 생각하면 걱정되는 부분이 있지요?
그래서 준비했습니다. 플라스틱 역사부터 다양한 종류의 생분해성 플라스틱~LG화학이 개발한 생분해성 신소재까지!
과학전문채널, ‘안될과학’과 함께 소개합니다.
#플라스틱 #생분해 #ESG
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산업화 제품소개 – (주)바이오소재
최근 에코패키징, 일회용품 등에 적용되어 왔던 바이오 플라스틱 원료 소재의 사용은 생분해 플라스틱을 이용한 일회용품 등 유통기한이 짧은 한정된 영역에 적용되고 …
Source: www.neomcc.com
Date Published: 4/18/2022
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국내외 바이오 플라스틱 종류, 최신동향 및 제품적용 현황
바이오 플라스틱이란 식물체 바이오매스(Biomass)와 같은 생물자원을 이용하여 제조된 바이오 기반 고분자를 말하는데 친환경 플라스틱, 그린 플라스틱, …
Source: www.ihandler.co.kr
Date Published: 7/13/2022
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No.1 친환경 생분해성 플라스틱, 바이오 플라스틱 전문 제조 …
KBF(Korea Bio Foam)은 친환경 생분해성 플라스틱, 바이오 플라스틱 전문 제조 업체로 … KBF(Korea Biofoam)의 친환경 생분해성 플라스틱 제품은 자연에서 비롯되어, …
Source: www.koreabiofoam.com
Date Published: 2/25/2021
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(사)한국바이오소재패키징협회 > 바이오플라스틱 > 산업화제품 …
바이오소재를 이용한 산업화제품을 소개합니다. 최근 에코패키징에 적용되어 왔던 바이오 플라스틱 원료 소재의 사용은 생분해 플라스틱을 이용한 일회용품 등 유통 …
Source: www.biopack.kr
Date Published: 1/22/2022
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생분해성 플라스틱(biodegradable plastics)
바이오플라스틱은 지속발전가능 사회 구축을 도울 수 있는 친환경 소재로서 크게 두 가지 … 생분해성플라스틱은 일반 플라스틱 제품과 마찬가지로 사용될 수 있으며, …
Source: www.kbpa.net
Date Published: 5/11/2022
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바이오플라스틱 종류
바이오플라스틱은 크게 생분해성플라스틱과 바이오매스플라스틱으로 구분되고 있다 … 제품 유통기한이 1년 이상인 식품포장재, 산업용품, 농원예용 분야에 주로 적용 …
Source: biopack.or.kr
Date Published: 9/11/2022
View: 5171
친환경 바이오 플라스틱 제품, 무늬만 친환경 – 에너지단열경제
바이오베이스, 산화생분해성 플라스틱 매립 시 플라스틱 물질 그대로 남아 … 친환경 환경표지 인증을 받은 바이오 플라스틱 제품 대다수가 소비자 …
Source: kienews.com
Date Published: 11/20/2022
View: 8456
바이오플라스틱업체현황및사업화제품소개
실제 바이오 플라스틱의 상용화 제품, 기존 플. 라스틱을대체한제품이속속출시되고있다. 국내의 생분해 원료 소재 관련 업체는 그린케. 미칼, 생분해 및 바이오매스 …
Source: www.koreascience.or.kr
Date Published: 11/23/2021
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친환경 바이오매스 이야기 – 원료부터 남다른 바이오플라스틱
이렇게 제조된 바이오플라스틱은 석유기반 플라스틱이 적용되는 모든 분야에 적용이 가능할 것으로 예상됩니다. 장난감, 트레이 등 플라스틱 제품, 우리가 …
Source: gscaltexmediahub.com
Date Published: 9/10/2021
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바이오플라스틱을 이용한 새로운 가능성 | Röchling KO
적용 제품을 어떻게 개선해드릴까요? 생분해성 바이오플라스틱을 사용하거나 재생 가능한 원재료로 전체 또는 부분적으로 만든 바이오플라스틱을 사용하여 응용 분야를 …
Source: www.roechling.com
Date Published: 5/15/2022
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주제에 대한 기사 평가 바이오 플라스틱 제품
- Author: LG Chem
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- Date Published: 2021. 4. 18.
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산업화 제품소개
최근 에코패키징, 일회용품 등에 적용되어 왔던 바이오 플라스틱 원료 소재의 사용은 생분해 플라스틱을 이용한 일회용품 등 유통기한이 짧은 한정된 영역에 적용되고 있는 한계를 극복하고 자동차, 화장품, 문구화일, 친환경 농업용 자재, 소형 가전분야, 전기분야, 발효식품 용기, 탄소저감형 건축 토목자재, 산업용품, 주방용품, 생활용품, 유기 농식품 포장 등으로 빠르게 확대 적용되고 있다. 최근에는 단순한 생분해성 수준을 탈피하여 플라스틱 등 고분자의 고강도, 항균, 신선도, 통기성 등 기능성이 강조되고 있다.(2012, 포장협회 월간 포장계).
바이오 플라스틱 기존 바이오 플라스틱의 종류는 크게 3종류로 나누어 구분하고 있다. (1) 생분해 플라스틱 (Biodegradable Plastics)
(2) 산화생분해 플라스틱 (Oxo Biodegradable Plastics)
(3) 바이오 베이스 플라스틱(Bio Based Plastics) 이중 생분해 플라스틱은 전분이나, 지방족 폴리에스터, 셀룰로오스와 같은 생분해 수지로 만든 제품으로
인체 유해물질이 방출되지 않고 6개월 이내에 자연에서 분해되는 등 자연환경에 친화성이 높다. 하지만 열에 약하고, 너무 빠른 생분해 특성 때문에 장기간 유통하기 어려운 단점이 있다. 특히 유통기한이
긴 화장품, 부품포장재 등 산업용 포장재 및 된장, 고추장, 젓갈류, 치즈, 요구르트 등의 발효식품 포장재로
사용하기 어렵다. 또한 재활용이 어렵기 때문에 쓰레기를 배출할 때 플라스틱으로 분류하여 버리면 안되는 문제점이 있다. 하지만 열에 약하고, 너무 빠른 생분해 특성 때문에 장기간 유통하기 어려운 단점이 있다. 특히 유통기한이긴 화장품, 부품포장재 등 산업용 포장재 및 된장, 고추장, 젓갈류, 치즈, 요구르트 등의 발효식품 포장재로사용하기 어렵다. 또한 재활용이 어렵기 때문에 쓰레기를 배출할 때 플라스틱으로 분류하여 버리면 안되는 문제점이 있다. 산화생분해 플라스틱은 생분해 플라스틱의 단점으로 지적되고 있는 (1) 너무 짧은 분해기간, (2) 약한 물성, 내열성 및 내한성, (3) 가격경쟁력, (4) 고분자간 상용성 부족에 따른 재활용 불가능 등의 일부 한계성을 극복한 제품으로 최종 생분해 기간을 연장시켜 최근 아랍에미레이트에서는 전세계를 대상으로 산화생분해 이외의 일반 플라스틱 제품 사용을 금지시켰다. 이에 관련한 규격, 시험기준, 인증 등이 미국, UAE, 스웨덴에서 시행되고 있다. 향후 인도, 유럽, 필리핀, 한국, 태국, 캐타다 등으로 빠른 속도로 확산될 가능성이 높다. 바이오 베이스 플라스틱은 생분해 플라스틱의 단점을 보완한 것으로 생분해 수지와 탄소중립(Catbon neutral)형 식물체 유래물질인 바이오매스를 적용한 고분자 물질로 생분해라기 보다는 이산화탄소 저감, 석유유래물질 사용감소에 초점이 맞추어져 있다. 현재 브라스켐을 필두로 플랜트 바틀로 더욱 잘 알려진 Bio-PET 이외에도 Bio-PE, Bio-PP 등 다양한 소재를 이용한 제품이 상업화되어 있으며, 생산성이 우수하고, 재활용이 가능하여 일반 플라스틱과 함께 분리배출하면 된다.(위클리 공감, 통권 151호) 세계적으로 저탄소 문제가 21세기에 전세계적으로 환경문제의 핵심과제로 등장하고 있는데 최근 바이오매스(Biomass)를 원료로 제조되는 바이오 플라스틱에 관련한 특허 출원이 급증하고 있다. 바이오 베이스 플라스틱은 옥수수, 셀룰로오스, 왕겨 등 식물에서 유래하는 바이오매스를 25% 이상 함유하는 플라스틱으로 대기중의 이산화탄소 농도가 증가되는 것을 억제하는 효과가 있고, 한정된 자원인 석유의 소비량을 줄일 수 있으며, 폐기 후에는 미생물에 의해 분해되는 친환경적 소재이다. 최근 바이오매스를 사용한 바이오매스 플라스틱 관련 특허는 1990년부터 2008년까지 총 1,522건이 출원되었으며, 이중 90%에 달하는 1,348건이 1999년 이후 최근 10년동안 출원되었다. 석유 화학업체들 뿐만 아니라 플라스틱의 소비자인 전자기기, 의료, 건축업체까지 바이오 플라스틱 분야에 진출하고 있는 만큼 이 분야에 대한 특허출원은 더욱 증가될 것으로 전망하고 있다. (2009, 특허청)
페트병에서 자동차까지, 실용화 단계의 바이오 베이스 플라스틱
최근 바이오매스 3~40%와 플라스틱 60~97%를 혼합사용한 바이오 베이스 플라스틱이 지속적으로 출시 되고 있다.(2012 포장협회, 월간 포장계)
바이오 베이스 페트병(Plant Bottle) 일본 Plant Bottle은 2009년 5월 첫 판매가 된 미네랄워터의 경우, 정작 내용물보다는 이를 담은 페트병이 더욱 화제가 되었다. 페트병 제조사는 환경기능을 강화하여 친환경 제품임을 표방한 해당 제품은 기존 PET원료에 사탕수수에서 추출한 바이오 에탄올을 5～30% 첨가 사용하여 페트병을 만들었다고 발표하였다. 제조사의 설명에 따르면 식물 유래 페트병을 사용했을 경우 년간 석유 사용량을 2045kl 감소시킬 수 있기 때문에 환경에 도움이 된다고 한다. 미국 코카콜라에서도 바이오에탄올 일부를 첨가한 페트병 제품을 출시 판매중이다.
하지만 아직 바이오매스 소재는 내구성 등이 검증되지 않아 제한적으로 사용되고 있는 상황이다. 이에 따라 개별 기업들은 적용 범위를 넓히기 위해 관련 기술 개발에 박차를 가하고 있다.
미국 코카콜라(CocaCola)의 연구개발팀과 기술자문단은 2년간의 집중적인 분석과 기술 개발 과정을 거쳐, 세 곳의 생명기술 기업과 공동으로 100% 바이오플라스틱을 원료로 하는 최초의 코카콜라 병을 상용화하였다. 세 곳의 생명공학 전문기업은 비렌트(Virent) 제보(Gevo) 그리고 아반티움(Avantium)으로서 석유화학 제품 및 기타 재생불능 재료로 대체하는 기술을 전문적으로 개발하고 있는 기업들이다.
코카콜라의 상업용 제품공급 사업부 부회장인 릭 프라치어는 “바이오 재료를 실험실 수준으로 제조하는 기술은 이미 수 년 전에 개발됐지만, 상용화까지는 아직 넘어야 할 산이 많다. 하지만 비렌트 제보 아반티움은 수 년 내에 전 세계적인 규모로 바이오 제품을 실용화할 수 있는 기술을 보유하고 있는 기업들”이라고 하였다.
코카콜라는 이미 재활용 PET 음료수 병인 ‘플랜트 보틀(Plant Bottle)’을 개발 및 상용화에 들어가 2009년부터 지금까지 전 세계 20여 개국에서 200억 개 이상 판매하였다. ‘플랜트 보틀’은 현재 30%의 바이오 플라스틱 수지를 혼합 사용해 완전히 재생 가능한 유일한 PET병이다. 하지만 ‘플랜트보틀’은 바이오 원료인 MEG(Mono-Ethylene Glycol)가 30%와 PTA(Purified Terephtahlic Acid)가 70%로 혼합된 병으로 완전한 형태의 바이오 플라스틱이 아니었다.
코카콜라는 하인즈(Heinz)의 케첩 병에 ‘플랜트보틀’ 기술을 사용할 수 있도록 한 바 있으며, 2011년 여름에는 미국에 하인즈 플랜트보틀 사를 설립하기도 하였다.
HANDLER
국내외 바이오 플라스틱 종류, 최신동향 및 제품적용 현황 첨부파일 : 최근 환경문제에 대한 사회적 인식이 높아지면서 기업, 정부, 각 가정에서도 쓰레기나 탄소배출량을 줄이려는 움직임이 그 어느 때보다도 활발해지고 있다. 이에 따라 전 세계적으로 석유계 플라스틱의 대체를 위한 바이오매스 소재 개발이, 기존 생분해 플라스틱 위주에서 다양한 유기 식물체, 사용 감량, 재활용, 재사용, 이산화탄소 감량 등으로 바이오 플라스틱의 패러다임이 확장 및 변화하고 있다.
이러한 전 세계적인 추세에 따라 본지에서는 국내외 산업계의 바이오 플라스틱의 종류와 최신 동향 및 제품 적용 현황에 대해 가톨릭대학교 생명공학전공 교수, (사)한국바이오소재패키징협회 유영선 박사의 기고문과 함께 소개하고자 한다.
I. 바이오 플라스틱 개요
플라스틱은 우수한 가공성, 물성 우수, 낮은 비중, 저렴한 가격 등으로 풍요로운 일상생활에 큰 공헌을 해 온 반면 대량의 폐비닐, 스티로폼, 플라스틱 용기 등의 사용 후, 발생되는 폐기물의 소각이나 매립에 따른 환경부하, 다이옥신 등 환경호르몬, 폐기물의 불완전 연소에 의한 대기오염 발생 등과 같은 심각한 환경오염의 원인으로 연일 문제가 되고 있다.
현재 세계적으로 소각 및 폐기가 어려운 고분자 폐기물은 2016년에는 전체 쓰레기의 13%를 상회했으며 지속적으로 늘어날 전망을 보이고 있다. 또한 해양에 있는 플라스틱 양이 점점 증가되어 매년 800만톤 이상이 해상에 흘러 들어가고 있어 2050년까지 해양에 서식하는 물고기보다 플라스틱이 더 많이 존재하게 될 것이라는 전망도 나오고 있는 실정이다.
이에 따라 각국에서는 감량, 재활용, 재사용 위주의 정책을 추진하고 있으며, 한편으로는 플라스틱 소재 대체를 위하여 식물체 바이오매스 유래 물질, 생분해성 소재 등을 사용한 대체 제품 개발, 산업화를 추진하고 있다.
플라스틱 고분자 폐기물에 대한 전반적인 관리체계가 정부, 산업계 및 학계에서 부단히 연구 중에 있고, 지속 가능한 순환형 시스템 구축의 일환으로 바이오 플라스틱 개발이 가장 현실성 있는 대안으로 대두되고 있으나, 현실적으로 바이오 플라스틱이 대안이 되기에는 물성 개선, 유통 중 분해 방지, 가격경쟁력, 생산성 등의 해결과제가 있는 측면을 고려할 때 추가 연구개발이 필요한 실정이다.
전 세계 각국에서 플라스틱 관련된 문제점을 해결하기 위해 기존 플라스틱과 비슷한 물성과 가격경쟁력을 갖고, 인체에 무해하면서도 재활용이 용이한 바이오 플라스틱 제품 개발에 박차를 가하고 있다. 또한 이산화탄소 저감, 사용 후 폐기시 자연계에서 분해되어 환경부하를 줄여주는 대체품의 연구 개발이 지속적으로 이루어지고 있다.
그러한 연구 결과로 상당수의 생분해 플라스틱(Biodegradable plastics), 산화생분해 플라스틱(Oxo-biodegradable plastics), 탄소저감형 바이오 베이스 플라스틱(Bio based plastics), 식물체 바이오매스 등 천연물을 이용한 등의 제품이 출시되었고, 현재 식품 포장재, 산업용품, 농업용품, 생활용품, 자동차, 건축 토목용품 등 매우 다양한 분야에서 바이오 플라스틱 제품을 적용하기 위해 노력하고 있다. 특히 연포장 분야, 종이, 펄프를 이용한 분야에서 추가 보완연구가 활발한 실정이다.
이러한 친환경 제품의 확대 보급에 따라 소비자들이 쉽게 기존 석유 유래 난분해 플라스틱 제품과 바이오 플라스틱 제품을 구분할 수 있도록 세계 각국에서는 여러 가지 인증라벨 표준안과 로고를 사용하고 있다.
이런 인증라벨은 소비자들이 기존 제품과 구별하기 쉽게 하도록 하기 위한 목적으로 만들어졌으며, 국가별로 적용하는 기준이 차이가 있는 경우가 많지만, 일부의 경우에는 규격기준 및 식별표시제도의 국가 간 교차인증을 하는 제도를 시행하고 있다. 그 외에도 인체 무해성, 재활용 용이성, 생분해, 이산화탄소 저감, 플라스틱 사용 저감, 환경경영인증 등 다양한 규격기준 및 인증제도가 운영되고 있다.
1.1 바이오 플라스틱 종류
바이오 플라스틱이란 식물체 바이오매스(Biomass)와 같은 생물자원을 이용하여 제조된 바이오 기반 고분자를 말하는데 친환경 플라스틱, 그린 플라스틱, 환경 배려 플라스틱 등으로 불리고 있다.
바이오 플라스틱은 바이오매스 기반의 고분자 플라스틱 및 석유화학 유래 플라스틱이지만 자연계에서 생분해되는 고분자를 포함하는 개념이기 때문에, 바이오 플라스틱은 생분해 플라스틱뿐만 아니라, 탄소중립(Carbon neutral)형 식물체 바이오매스를 적용하여 이산화탄소를 저감시키는 소재를 포함하고 있다. 특히 바이오매스를 일부 적용한 바이오 베이스 플라스틱은 플라스틱 사용 감량, 재활용 용이성, 이산화탄소 저감 기능이 강조되고 있다. 지구 온난화의 주요인이 이산화탄소로 인식되면서 석유기반 고분자 플라스틱을 대체할 수 있는 새로운 친환경 소재가 필요하게 되었고, 탄소 중립(Carbon neutral)이라는 개념이 등장하면서 식물체 바이오매스를 일부 적용한 고분자가 바이오 베이스 플라스틱이란 이름으로 사용되게 되었다.
또한, 바이오 플라스틱은 원료, 분해 메커니즘, 생산방법에 따라 생분해 플라스틱, 산화생분해 플라스틱, 바이오 베이스 플라스틱, 식물체 등 천연물 제품으로 나눌 수 있으며, 규격 기준에 따라 분류를 한다면 생분해 플라스틱은 퇴비화 조건에서 표준물질인 셀룰로오스 대비 6개월에 90% 이상, 산화생분해 플라스틱은 셀룰로오스 대비 36개월에 60% 이상 분해되어야 하며, 바이오 베이스 플라스틱은 분해 기간과는 상관없이 유기탄소로 환산된 바이오매스 함량을 측정하여 분류한다.
종이, 펄프, 버섯 등 담자균류를 포함한 식물체, 미생물 이용 제품은 천연물 함유량을 중요시하고 있다. 예를 들면 천연물이 대부분이면 생분해 특성을 가지게 되고, 25% 이상이면 바이오 베이스 플라스틱으로 분류를 하여야 할 것으로 생각된다.
그 외에 식물체, 해조류 등의 천연물을 사용하지만 단량체화, 축중합 등 플라스틱 특성을 부여하는 화학적 공정을 거치지 않고 직접 사용하는 경우 또한 증가하는 추세이다.
1.1.1 생분해 플라스틱
생분해 플라스틱은 크게 3종류로 나뉘게 되는데, (1) 천연물 합성계, (2) 석유화학 합성계, (3) 미생물 합성계로 나누어진다. 또한 식물체 유래인 천연물을 물리적 가공 및 화학적 결합을 유도한 천연물은 별도로 분리하여 설명하도록 한다.
현재 식물체 등 천연물을 가소화, 단량체 및 축중합시키는 천연물 합성계 생분해 플라스틱은 PLA(Poly lactic acid), TPS(Thermo plastics starch), AP(Aliphatic polyester), CA(Cellulose acetate), CDA(Cellulose di acetate) 등이 있다. 석유화학 합성계 생분해 플라스틱은 석유화학 유래 플라스틱이지만 생분해가 용이한 고분자로써 PBS(Poly btylene buccinate), PCL(Poly capro lactone), PEU(Poly ester urethane), PGA (Ploy glycolic acid), PBAT(Poly butylene adipate-co-terephthalate) 등이 있으며, 미생물 합성계는 PHA(Poly hydroxy alkanoic acid), PHB(Poly 3-hydroxybutyrate), PHV(Poly 3-hydroxy valerate), Pullulan 등이 있다.
천연물 합성계 생분해 플라스틱은 물성 개량, 내수성, 유통중 생분해 가능성, 생산성 개선, 가격 경쟁력 확보 등 넘어야 할 과제가 많은 현실이다. 하지만 최근 물성이 보완된 석유화학 유래의 생분해 플라스틱이 많이 보급되어, 생분해 플라스틱 물성 보완을 위해 천연물 합성계 및 석유화학 유래 생분해 플라스틱 원료를 혼합 사용하여 물성을 보완하고 있는 추세이다.
특히 유통 중 생분해가 되는 것을 방지하기 위해 최종 생분해 기간을 연장시키기 위한 연구 개발도 이루어지고 있다.
– 천연 고분자
천연 고분자인 바이오매스 소재를 단량체화, 축중합 등 플라스틱 특성을 부여하는 공정을 거치지 않고, 물리적 처리, 일부 가소화 및 물리 화학적 처리만 하여 사용하는 경우도 증가하고 있다. 이렇게 사용할 수 있는 천연 고분자는 유기탄소를 포함한 대부분으로 종이, 펄프, 임업부산물, 해조류, 산업부산물, 담자균류 등 다양하다. 그러나 천연 고분자를 적용하는 경우 강도 보강, 투기 투습도 조절, 수분에 취약한 문제점, 유통 중 생분해 우려 등 해결해야 할 과제가 남아있는 현실이다.
특히 최근에는 재활용 용이성이 각광을 받게 되면서 재활용이 용이하지 못한 전분계 소재 보다는 셀룰로오스 계열인 종이, 펄프를 이용한 연구 개발 및 산업화가 추진되고 있다.
일부에서는 기존 종이에 폴리에틸렌 코팅을 한 제품이 재활용이 용이하지 않는 문제점을 극복하기 위해, 종이에 생분해 필름으로 코팅한 제품이 생분해성 코팅 종이 제품이 출시가 되었지만 생분해 필름 또한 단기간에 물에 해리되지 못하기 때문에 폴리에틸렌과 마찬가지로 해리 후 재활용이 해리되지 않은 생분해 플라스틱의 선별 작업이 필요하여 재활용이 용이하지 못한 측면이 있었다.
이에 최근에는 재활용 측면까지 고려하여 개발된 종이 제품의 경우 생분해, 수용성 코팅을 하여 수분산성, 알칼리 해리성을 부여한 종이 제품이 상용화되고 있는 추세이다.
일부에서는 종이에 투기, 투습도를 부여하기 위해 PVDC를 적용한 고차단성(High barrier) 종이 제품이 출시되었지만, PVDC 적용에 따른 문제점을 극복할 필요가 있는 실정이다. <표1>에 생분해 플라스틱 및 천연고분자 소재별 종류를 표시하였다.
1.1.2 산화생분해 플라스틱
산화생분해 플라스틱은 기존 범용 플라스틱에 바이오매스, 산화생분해제, 상용화제, 생분해 촉진제, 자동산화제, 불포화 지방산 등을 첨가하여 제조한다.
분해는 열, 광, 미생물, 효소, 화학 반응 등의 복합적 작용으로 인해 화학 분해가 촉진되어 분자량이 감소하고, 이어서 생분해가 진행되며, 고가인 기존 생분해 제품의 응용성 및 생산성 저하 문제, 광분해 제품의 최종 생분해가 어려운 점 등의 단점을 보완할 수 있다. 또한 기존의 양산설비를 그대로 사용할 수 있기 때문에 설비 부담이 적은 장점 등의 이유로 최근 전 세계적으로 기술 개발 및 산업화 추진이 활발하게 진행되고 있다.
산화생분해 플라스틱은 기존 생붕괴성, 생광분해, 화학분해, 생분해 등을 포함하는 개념으로 기존 생붕괴성, 생광분해의 단점으로 지적된 완전분해까지 최종 생분해기간을 1~5년으로 연장시킬 수 있다. 이는 생분해 촉매제, 이중결합의 불포화 지방산, 산화분해제 등을 사용하며, 특히 생분해 기간 연장을 위해 산화 방지제를 동시 처방하여 최종 생분해 기간 제어가 가능하도록 설계된 신개념의 생분해성 플라스틱이다.
현재 그 물성, 원가, 분해 기간 조절 등의 장점이 부각되어 연구 개발 및 제품화가 활발한 실정이다. 특히 수분이 부족하여 미생물 분해가 어려운 사막기후인 중동, 생분해가 너무 빨라 유통 중 조기 생분해가 우려되는 아열대 지역인 동남아 지역을 중심으로 산업화가 많이 되고, 유럽, 미국 등으로 산업화가 빠르게 확산되고 있다.
다만 일부 산화생분해 플라스틱이라고 주장하는 제품 중에는 관련 인증, 시험성적서를 제시하지 못하면서도 산화생분해라고 주장하는 소위 허위 제품이 많아 옥석 가리기가 필요한 실정이다.
최근 출시되는 산화생분해 플라스틱은 식물체를 동시에 처방한 제품으로 바이오 베이스 플라스틱의 범주에도 포함이 되는 제품이 산업화되고 있는 추세이다.
1.1.3 바이오 베이스 플라스틱
최근 산업화가 급속히 진행되고 있는 바이오 베이스 플라스틱은 사탕수수, 전분, 해조류 등과 같은 식물체 바이오매스에서 당화과정을 거쳐 단량체를 생산하고 이 단량체를 중합하는 방식의 중합형 바이오 베이스 플라스틱과 생분해 플라스틱 또는 식물체 바이오매스를 기존 난분해성 플라스틱을 그라프트 결합, 가교 결합시키는 결합형 바이오 베이스 플라스틱이 있다.
바이오 베이스 플라스틱은 분해성에 초점을 두지 않고 탄소 중립(Carbon neutral)형 바이오매스를 적용하여 이산화탄소 저감을 통한 지구온난화 방지를 강조하고 있다는 점에서 생분해 플라스틱, 산화생분해 플라스틱과는 차이점을 보인다.
바이오 베이스 플라스틱은 페트병에서 자동차 분야까지 그 적용 범위가 확장되고 있고, 식량자원의 사용에 대한 문제점을 해결하기 위해 셀룰로오스, 볏짚, 왕겨, 옥수수대, 대두박, 옥수수 껍질, 대나무, 커피 잔사 등 풍부한 비 식용계 부산물 자원을 바이오 플라스틱 원료 소재로 사용하고 있다.
<표2>에 바이오 플라스틱 종류 및 특징을 정리하였다.
1.2 바이오 플라스틱 식별표시 및 인증라벨
국내외적으로 난분해 플라스틱에 대한 규제가 엄격해짐에 따라 친환경 제품의 확대보급과 소비자들이 쉽게 기존 석유 유래 난분해 플라스틱 제품과 바이오 플라스틱 제품을 구분하게 할 수 있도록 세계 각국에서는 여러 가지 표준안과 로고를 사용하고 있다.
생분해 플라스틱은 이러한 식별표시 제도를 1979년 독일에서 처음 시행하여 가장 오래되었고, 그 이후에 다양한 국가에서 시행하고 있다. 바이오 베이스 플라스틱과 산화생분해 플라스틱은 그 역사가 짧아서, 인증 제도를 시행하고 있는 국가가 생분해 플라스틱 인증에 비해 적은 편이지만 빠른 속도로 확산되고 있다.
현재 바이오 플라스틱은 국제간 유통을 원활하게 할 수 있도록 하고, 보급을 촉진하기 위하여 각국의 식별표시 제도를 국제적으로 표준화하려는 움직임이 있다. 생분해 플라스틱의 경우, 2000년 11월에 미국과 독일, 2001년 3월에 일본과 독일 그리고 2001년 4월에 일본과 미국의 2개국 간 각서를 체결하였다. 국가 간 상호 교차 인증을 위하여 2001년 12월 미국, 독일, 및 일본 3개국 간에 각국의 식별표시 제도에 통합성을 부여하기 위하여 협력하는 협정에 조인하였으나, 활성화되어 있지 않다. 국가 간 교차인증을 받아도 결국 각국에서 자국 내 기준에 따른 인증을 요청하고 있는 현실이다.
1.2.1 국내외 생분해 플라스틱의 식별표시 제도 및 인증라벨
각국의 생분해 플라스틱 인증 제도의 차이는 다음과 같다. 대부분의 국가에서는 생분해 관련 규격 기준을 적용하고 있으나, 일부 국가에서 생분해에 퇴비성(Compostability) 기준을 추가 적용하는 경우도 있다.
생분해 플라스틱의 규격 기준은 국제기준이 ISO 14855 기준을 중심으로 각국에서 일부 수정 보완하여 사용하고 있는데 한국은 KSM ISO 14855-1, 미국은 ASTM D 6400, 일본은 JIS K 6953, 벨기에 등 유럽국가는 EN 13432, 독일은 DIN EN 1432 등이 있다. 주요국가의 생분해 플라스틱 인증마크를 <그림2>에 정리하였다.
1.2.2 국내외 산화생분해 플라스틱의 식별표시 제도 및 인증라벨
산화생분해 플라스틱은 산화 분해되어 저분자화 된 다음 이어서 생분해가 이루어지는 것으로 수십 년 전부터 다양한 연구개발이 이루어져, 생분해 플라스틱의 단점으로 지적된 빠른 생분해 문제점, 약한 물성, 내열성 및 내한성과 가격경쟁력 부족 등을 보완하려는 목적으로 개발 및 산업화가 매우 활발하다.
산화생분해 관련한 규격기준인 ASTM D 6954:2004에서 산화생분해의 정의 및 시험방법 등이 규정되었으나, 최종 생분해 기간이 명시되지 않았지만 이후 각국의 규격기준은 36개월 이내에 셀룰로오스 대비 60% 이상 생분해되도록 규정하고 있다.
그러나 최근 United Arab Emirates(UAE)에서 산화생분해 관련 규격기준인 UAE Standard 5009:2009 (Standard & Specification for Oxo-Biodegradation of Plastic bags and other disposable plastic objets)를 제정하였고, 2014년 1월 1일부터 전면 시행하여 산화생분해 포장재 및 제품만 UAE 역내 수입 및 유통을 허용하고 비분해 포장재 사용을 금지하면서 다시금 산화생분해 플라스틱이 재조명받고 있다.
UAE외에도 사우디아라비아에서도 인증을 하고 있고, 미국, 영국, 스웨덴, 싱가포르, 한국 등은 산화생분해 규격기준을 마련하여 시행 중에 있으며, 프랑스, 이탈리아, 파키스탄, 인도 등은 관련 기준 마련을 준비하고 있다. 현재 시행중인 산화생분해 플라스틱 인증 라벨을 <그림3>에 정리하였다.
1.2.3 국내외 바이오베이스 플라스틱의 식별표시 제도 및 인증라벨
최근 들어 세계적으로 생분해 플라스틱보다는 이산화탄소 저감에 중점을 두고 있는 바이오 베이스 플라스틱으로 그 패러다임이 변화하고 산업화가 빠르게 진행되고 있다. 이에 따라 미국에서는 바이오매스 함량 시험방법인 ASTM D 6866을 제정하여, 세계적으로 가장 빠른 2002년부터 미국 농무성(USDA)에서 바이오 베이스 플라스틱 제품에 대한 인증 라벨을 운영하고 있다.
미국의 경우 바이오매스 함량별로 인증마크를 부여하다가, 최근에는 구체적인 바이오매스 함량을 표기하고 있으며, 용기, 뚜껑 및 그 제품 포장재의 시험성적서에 표기된 바이오매스 함량까지 별도로 인증마크에 표기하고 있다. 또한, 유기탄소로 측정하여 바이오매스 70% 이상인 경우 인증마크에 FP라고 표기하여 연방법에 의한 우선 구매 상품으로 분류하고 있다.
이어서 미국의 ASTM D 6866 방법의 기준으로 2006년 일본에서 바이오매스 25% 이상 제품에 대하여 인증을 부여하고 있으며, 2009년 벨기에의 Vincotte는 2009년부터 바이오매스가 20% 이상 함유된 제품을 기준으로 그 함량에 따른 별도의 OK biobased란 인증마크를 운영하고 있다. OK biobased 인증은 바이오매스 함량별로 20~40%, 40~60%, 60~80%, 80% 이상의 4단계에 나눠서 운영을 하고 있다.
2010년 독일은 미국 시험기준인 ASTM D 6866 및 자체 시험기준 CEN/TR 15932에 의한 규격을 통해 “BIOBASED” 인증마크를 운영하고 있으며, 벨기에와 마찬가지로 바이오매스가 20% 이상 함유된 제품에 인증을 부여하고 있다. 2011년 한국에서 (사)한국바이오소재패키징협회(KBMP)에서 유기탄소 25% 이상의 기준으로 바이오 베이스 플라스틱에 대한 인증 라벨을 운영하고 있다.
이러한 추세는 매우 빠르게 각 국으로 확산될 것으로 보이며, 국내외 인증 기준은 유기탄소로 측정한 바이오매스 함량으로 미국, 일본, 한국 등은 25% 이상, 독일, 벨기에 등은 20% 이상으로 약간의 차이가 있는 실정이고, 주요 국가들의 바이오 베이스 플라스틱 인증 라벨은 <그림4>에 나타내었다.
독자들이 쉽게 이해할 수 있도록, 나름대로 바이오 플라스틱 관련하여 적용 가능한 인증마크를 별도로 <표3>에 정리하여 보았다.
II. 바이오 플라스틱 관련 정책 현황
2.1 바이오플라스틱 관련 정책 우선 순위 최근 플라스틱 환경오염 이슈가 자주 거론되고 있다. 2015년 8월 텍사스 A&M 대학 소속 해양생물학자가 플라스틱 빨대가 코에 박힌 바다거북이가 피와 눈물을 흘리는 영상이 유튜브에 공개되고, 2017년 7월 중국 정부는 플라스틱 스크랩 수입 금지를 선언하면서 각국의 플라스틱 재활용 시스템이 일순간 멈추게 되면서 극심한 환란을 겪게 되었다. 그 외에도 지속적으로 지구온난화, 진구 환경 보호 등 플라스틱 관련한 이슈가 생기고 있어 전세계적으로 플라스틱 관련 환경 문제 해결에 지대한 관심을 가지고 있다.
현재 전세계의 정책 우선 순위는 국가별로 큰 차이가 없이, (1) 감량(Reduce), (2) 재활용(Recycle), (3) 재사용(Reuse), (4) 대체(Replacement)의 순서이다. 특히 유럽에서는 포장 및 포장폐기물지침(Packaging and Packaging Waste)에 따라 원천감량, 재활용 유도, 가연성 폐기물 매립 제한 등의 관리 정책을 시행하고 있다.
각국에서는 플라스틱 등 고분자 사용 감량을 추진하기 위해 근본적인 사용량 원천 감량을 추진하고, 부득이하게 사용하는 경우 감량, 재활용, 재사용을 유도하고 있다. 마지막 정책으로 생분해 플라스틱, 천연물 소재를 사용하여 플라스틱 소재 사용 대체를 추진하고 있다.
2.2 바이오 플라스틱 규제 및 시장 동향 중국이 재활용 고체 쓰레기 수입을 중단한다고 발표함에 따라, 세계 각국에서 대안 마련에 고심하고 있는 상황이다. 우선 대한민국 정부는 2018년 5월 정부합동으로 “재활용 폐기물 관리 종합대책”을 통해 제조 생산, 유통 소비, 분리 배출, 수거 선별, 재활용, 홍보 교육 등 단계별 대책 및 폐기물 발생량 감축 및 재활용 측면 방안을 마련한다고 발표하였다.
2020년까지 모든 생수‧음료수용 유색 페트병을 무색으로 전환하는 등 재활용이 어려운 제품은 생산 단계부터 단계적으로 퇴출할 수 있도록 법령 개정을 추진 중이다. 또한, 재활용 의무가 없던 비닐‧플라스틱 제품 등을 의무 대상으로 단계적으로 편입하여 재활용 의무대상 품목을 현재 43종에서 2022년까지 63종으로 늘려 나갈 계획이다.
특히, 재활용 수익성이 낮은 비닐류는 우선 재활용 의무율을 현행 66.6%에서 2022년까지 90%로 상향 조정하고, 출고량 전체에 대해 재활용 비용을 부과하여 재활용 업계 지원을 늘리는 방안도 검토 중에 있다. 또한 최근에는 재활용이 용이한 정도에 따라 등급을 부여하려는 움직임도 있다.
해외의 경우에서도 미국, 유럽 등 선진국 중심으로 진행되던 규제가 아시아, 동남아, 중남미, 아프리카 등으로 규제가 확대가 되고 있는 추세이다.
기존의 생분해 플라스틱은 너무 빠른 생분해에 의한 유통 중 분해 가능성, 물성 약화, 가격 경쟁력, 마지막으로 재활용의 어려움 등 여러 가지 문제점으로 현실성이 부족하여 산업화 적용이 부진한 상황이다.
이러한 상황으로 국내외 여러 일회용 플라스틱 사용 업체에서는 여러 가지 다양한 방법으로 플라스틱 사용을 감소하거나, 대체 물질을 개발 및 산업화에 적용이 매우 활발하다. “대한민국의 환경마크 중 생분해수지 제품 인증 기준(EL724)에서는 생분해성 수지 제품은 ‘통상적으로 회수가 곤란한 제품’ 또는 ‘재활용을 위한 분리수거가 용이하지 않은 제품’에 대하여 적용하는 것을 원칙으로 한다”라고 규정되어 있다.
유명한 커피전문점인 스타벅스는 2020년까지 전 세계 2만 8,000여개 매장에서 빨대 사용을 단계적으로 중단할 것이라고 밝혔으며, 대신 폴리프로필렌으로 자체 제작한 냉음료용 컵 뚜껑을 사용할 것이라고 밝혔다. 또한 플라스틱 비닐로 코팅되지 않아, 재활용할 수 있고 비료로도 사용이 가능한 종이컵을 시범 도입을 추진하고 있다.
맥도날드는 플라스틱 빨대 퇴출을 목표로 영국에서 종이 빨대를 시범적으로 제공하고 있으며, 매년 플라스틱 병 약 1200억 개를 사용하고 있는 코카콜라의 경우, 2030년까지 캔과 플라스틱 병을 재활용하는 시스템을 구축할 예정이며, 용기를 만들 때 재활용 물질을 평균 50% 이상 사용하겠다고 선언했다. 스웨덴의 가구 업체인 이케아는 2020년까지 전 세계 모든 매장과 레스토랑에서 일회용 플라스틱 제품 사용을 전면 중단한다고 발표하기도 했다.
III. 바이오 플라스틱 제품화 방안 및 제품 현황
3.1 바이오 플라스틱 제품화 고려사항
최근 플라스틱 관련 문제점을 해결하기 위해 바이오 플라스틱, 천연 고분자를 이용한 제품화 연구가 활발한 시점에 필자가 그동안의 경험을 바탕으로 고려할 사항을 정리하여 원료 소재 선택시 참고 사항이 되기를 희망한다. 먼저 적용할 제품의 특성을 고려하고 개발, 기획 단계에서부터 관련 전공자 의견 수렴, 또는 개발에 공동 참여를 하면 바이오 플라스틱 소재, 천연 고분자 소재를 바이오 플라스틱 제품 개발 및 산업화 가능성을 올릴 수 있을 것으로 사료된다.
제품 개발시 고려사항을 정리하여 보면,
(1) 재질, 물성, 생산성 등 – 제품 생산성, 재활용 가능 여부, 생분해성 필수 여부, 강도 물성 등
(2) 내용품 또는 제품 특성에 따른 사항 – 수분이 많은 제품, 세제 등 글리세린 또는 계면활성제 함유 제품, 유지 제품 등 – 제품 유통기한 및 투기도, 투습도 등 차단성이 필요한 재질 적용 필요
(3) 유통 보관 조건 – 상온 6개월 이하, 1회용품 적용 여부 – 냉장, 냉동 등 겨울 조건 유통 여부 – 직사광선, 고온 조건 보관, 유통 여부
(4) 기타 고려 사항 – 가격 경쟁력, 국내외 규제 적용 여부, 전자레인지 적용, 가열조리 조건 등
그 외에 당연히 중금속 등 인체 무해 원료, 소재를 사용하여야 할 것으로 생각된다. 여러 가지 조건을 고려하여 적합한 재질 적용을 위해 일반적인 기준으로 체크리스트를 표에 표시하여 보았는데, 바이오 플라스틱 소재 선택에 참고 자료가 될 수 있을 것으로 생각된다.
기본적으로 내용물, 제품을 특성에 따라서 고려해야 할 사항은 별도로 정리를 해 보면,
– 스낵, 라면 등 기름에 튀긴 유탕식품 포장의 경우 유지가 산패되어 산패취 등이 발생될 수 있기 때문에 투기, 투습 차단성이 우수한 소재 선택 필요
– 비타민, 색소 등은 산소, 햇빛 등에 유효성분 파괴를 방지하기 위해 광 및 산소 차단 소재 적용
– 액상 음료의 경우 영양성분 등 침전물이 발생할 수 있기 때문에 투명제품 적용 자제
– 건축, 토목 등 외부 노출 제품의 경우 내광성, 내후성 기능을 부여
– 화장품, 세제 등 글리세린, 계면활성제 함유 제품을 경우 외부로 투과되어 나가는 문제가 발생될 수 있기 때문에 다층 등 투과성 차단 소재 적용 필요
– 농업용 필름 등은 작물 생육 기간을 고려해야 하고 자연조건 변화에 따라 차이가 있는 문제점 고려가 필요, 특히 보관중에 생분해 진행 등에 의해 물성이 저하될 수 있으니 생산한 당해년도 사용이 필요
– 에어캡의 경우 유통기한내 공기 빠짐을 방지하기 위해 투기, 투습 차단소재, 다층 적용 필요
– 특히 다층필름, 연포장 등의 경우 바이오 플라스틱을 적용시 많은 주의가 필요할 것으로 생각된다.
3.2 바이오 플라스틱 제품 적용 사례
바이오 플라스틱은 농수산 분야, 토목 건설 분야, 포장재, 산업용품 등 일반산업 분야, 위생용품 등 사용 후 회수 재이용이 곤란한 분야, 서방성, 생체 적합성, 고차단성 등 특수 용도 분야에 적용이 일부 되고 있으나, 본 고에서는 최근 많은 관심을 받고 있는 화장품, 식품포장분야, 종이제품분야, 가정간편식 분야, 에어캡, 아이스팩 등에 대해 살펴보고자 한다.
화장품 업체 아베다는 사탕수수를 원료로 한 바이오 플라스틱 용기, 친환경 플라스틱과 바이오 플라스틱을 혼합한 용기, 100% 재활용 용기 등을 사용하며, 뚜껑 재활용 프로그램을 운영 중이고, 또한 풍력 에너지를 사용해 제품을 생산하고 있다.
유기농 브랜드 닥터 브로너스도 100% 재활용 가능한 플라스틱 재질을 고집하고 있으며, 비누와 같이 고체 화장품은 친환경 잉크를 사용한 종이만으로 간소하게 포장하고 있다. 피부에 꼭 맞는 맞춤형 화장품을 28일마다 배송해주는 유기농 뷰티 브랜드 톤28은 모든 화장품을 플라스틱 대신 재활용 가능한 종이 패키지에 담고 있다.
최근 재활용이 가능한 종이 재질을 이용한 마스크팩 포장재도 상품화가 진행되고 있다. 외측 종이에 내층에 바이오 플라스틱을 적용하여 탄소저감 및 생분해가 가능한 포장재를 적용한 마스크팩, 아이스팩 연구개발 및 산업화가 추진되고 있다,
아이스팩의 경우 내용물인 물을 얼려서 사용해야 하기 때문에 물성 및 내냉성이 약한 생분해 플라스틱을 적용하는 것이 불가능하기 때문에 바이오베이스 필름, 산화생분해 필름을 적용해야 할 것으로 생각된다.
또한 온라인 쇼핑이 활성화 되면서 종이 포장용 완충재, 바이오 플라스틱을 적용한 운송용 에어캡, 식품포장용랩 등에 바이오 플라스틱 적용이 활발하다. M(마켓컬리)사에서는 “All Paper Challenge”를 모토로 제품에 사용하는 모든 포장재를 종이로 교체하여 사업화를 추진하고 있으며, A(아모레퍼시픽)사 온라인몰에서는 종이완충재, 종이포장재를 적용하고 있고, B(배민상회)사는 종이 용기 7종을 출시하였다. 심지어 포장박스에 적용되는 테이프까지도 종이 테이프로 교체하는 등 국내 및 해외에서 친환경 종이 포장재에 대한 관심이 증가되고, 실제 사업화가 빠르게 진행이 되고 있다.
그 중에서 현재 산업화가 이루어진 대표적인 제품은 <그림5>에 표시하였다.
기존 코팅 종이의 경우 내수성을 부여하기 위하여 폴리에틸렌(비닐) 코팅을 한 경우가 많아 재활용이 어려운 경우가 많다. 하고 있었으나, 예를 들어 기존 종이컵의 경우 재활용에 공정 비용 등이 많이 소요되기 때문에 실제로 재활용되는 경우는 전체의 5% 미만에 불과한 실정이다.
이에 재활용 용이성이 부여되거나, 생분해가 가능한 종이컵 등 종이 제품의 연구개발 및 산업화 추진이 매우 활발하고 일부 산업화가 되어 있다. 친환경 종이의 경우 생분해 수용성 코팅을 적용하여 사용 후 해리하여 재활용이 가능하고, 생분해도 가능하기 때문에 환경마크, 녹색인증, 미국농무성(USDA) 인증까지 획득한 제품이 산업화되어 있고, 그 응용 제품으로 종이컵, 햄버거 포장재, 박스, 케이스, 종이 빨대 등 다양한 분야에 적용되고 있다.
운송용 에어캡의 경우 소포장의 경우 생분해 필름을 이용한 에어캡, 중량물 포장 또는 유통 보관기간이 긴 제품용의 경우 바이오베이스 플라스틱을 적용한 에어캡이 개발 산업화되고 있다.
IV. 향후 해결과제 및 전망
최근에는 지구온난화와 환경오염 등의 문제로 전 세계적으로 기존 난분해 플라스틱에 대한 규제가 심해지는 추세이지만 일상생활이나 산업 부분에서 플라스틱을 제외한 세상은 상상하기 어려운 실정이다. 특히 식품포장재, 산업용품, 건축 토목분야, 연포장분야 등에서 플라스틱을 사용하지 않을 수 없는 실정이지만 이에 대한 대안으로 재활용이 용이한 제품 사용, 이산화탄소 저감, 생분해 등을 중심으로 한 바이오 플라스틱의 산업화 적용이 매우 활발한 추세이다.
세계 각국의 환경 정책 순위는 1순위 감량(Reduce), 2순위 재활용(Recycle), 3순위 재사용(Reuse), 4순위 생분해성, 천연 고분자 등을 이용한 소재 대체(Replacement)의 순서이다. 특히 유럽에서는 재활용이 가능한 제품을 폐기하는 경우 별도로 벌금을 부과하여 재활용을 중요시하고 있다. 특히 일회용품, 생활용품 등의 경우 플라스틱 제품을 재활용, 플라스틱 사용량 감량을 먼저 유도하는 것이 현실적인 대안 제시가 될 것으로 생각된다.
따라서 환경의 중요성 및 친환경 제품의 필요성을 인식하고 학계, 연구계, 산업계에서는 첫 번째로 먼저 감량에 주력하여 플라스틱 사용량을 줄이는 원천 감량, 플라스틱 소재를 바이오매스 등 소재로 일부 대체하는 제품 연구개발, 두 번째로 재활용이 용이성을 증대시킨 제품 개발 및 응용제품 연구, 세 번째로 기존 개발된 바이오 플라스틱의 개량, 개선 연구로 산업화 용이성 증대를 위해 노력하여야 할 것으로 생각된다.
정부, 지방자치단체는 바이오 플라스틱 등이 정착할 수 있도록 기준, 홍보, 정책 마련 등이 필요하고, B2B를 포함한 소비자는 가격만 싼 제품을 구입보다 환경에 부하가 적은 제품을 소비에 동참하여, 친환경 소비를 위하여 발생하는 사회적 부담을 서로 공유하는 분위기가 조성될 수 있도록 노력하여야 할 것으로 생각된다.
바이오 플라스틱은 과거 일회용품을 중심으로 시장이 형성되었으나, 바이오 베이스 플라스틱, 산화생분해 플라스틱을 중심으로 한 기술이 발전되면서 적용할 수 있는 아이템이 급속히 확산되고 있다. 또한 그 적용분야가 식품 포장재, 농업 및 원예용품 분야, 건축 토목 분야, 조경분야, 산업용 포장재, 문구 파일 분야, 산업용품, 소가전, 자동차 내장품 등으로 지속적으로 확산되고 있다.
향후 바이오 플라스틱의 발전 및 산업화 추진 전망은 경제적인 성공과 환경 보호 및 사회의 후생적인 면을 모두 반영한 지속 가능한 발전을 고려한 바이오 플라스틱 관련 연구 및 산업화가 점차 주목을 받을 것으로 생각된다. 특히 감량, 재활용 측면이 강조된 바이오 베이스 플라스틱 위주로 발전해 나갈 것으로 예상된다.
기존 생분해 플라스틱은 약한 물성, 유통중 생분해 우려, 내수성, 투기성, 생산성, 가격경쟁력 등 여러 가지 문제를 극복하지 못하여 다양한 제품에 적용되기 어려운 측면이 있었다. 이러한 문제점을 극복하기 위하여 천연물 합성계 플라스틱과, 화학합성계 플라스틱을 혼용한 제품을 출시하고 있다.
산화생분해 플라스틱 및 바이오 베이스 플라스틱은 바이오 플라스틱의 시장에 활로를 개척하였고, 세계 각국에서 난분해 플라스틱의 무분별한 사용에 대한 대안으로 바이오 플라스틱을 고려하고 있지만, 우리나라는 아직까지 바이오 플라스틱에 대한 이해가 많이 부족한 상황이며, 체계적인 교육을 받을 수 있는 기관도 매우 부족한 것이 현실이다.
사실상 현재 사용되는 플라스틱을 바로 사용 규제를 하는 등 급격한 변화를 유도하는 경우에는 현실적으로 실현이 어렵고, 혼란 야기 등의 문제점 발생 소지가 있을 수 있다.
기존 대안이라고 제시되고 있는 생분해 플라스틱은, 제품물성, 생산성, 가격경쟁력 측면에서 어려움이 있고, 점차적 감량 또는 플라스틱 함량을 탄소중립물질인 식물체 바이오매스로 25% 이상 대체시킨 바이오 베이스 플라스틱 사용 권장 등으로 점진적으로 플라스틱 사용량을 대채하는 단계적 추진 방법이 적합할 것으로 생각된다.
이중에서도 플라스틱을 탈크, 탄산칼슘 등 무기계 광물질로 대체하는 방안보다, 최종 생분해 기간 조절 제품, 플라스틱 일부를 식물체 바이오매스, 생분해 플라스틱 등으로 대체하는 방안을 제시하는 것이 필요하다.
특히 일회용품의 경우 플라스틱 제품의 재활용이나 플라스틱 사용량 감량을 먼저 유도하는 것이 현실적인 대안 제시가 될 것으로 생각된다.
마지막으로 환경 친화형 제품과 유사제품(그린워싱)을 구별하는 것이 매우 어렵고, 새로운 규격 기준을 새로 제정한다는 것은 큰 의미를 부여하기 어려운 측면이 있을 것으로 생각된다.
그 대안으로 이미 국내 및 해외에 관련 규격 기준이 마련되어 있고, 또한 그 기준에 맞추어 인증, 시험성적서 등으로 심사, 검증한 제품인 인증 제품을 먼저 사용 권고를 하는 방안을 제안해 보고 싶다.
특히, 재활용, 생분해 측면에서는 더더욱 인증 제품을 사용하도록 권고가 필요하다. 예를 들면, 기존 PE 코팅되어 재활용이 어려운 코팅종이 제품의 경우, 환경마크, 녹색인증을 받은 사용후 폐기시 물에 해리되어 재활용 측면에서 우수한 수용성 코팅 제품, 생분해 수지로 코팅이 된 제품 사용을 권고하는 방안도 훌륭한 차선책이 될 것으로 생각된다.
(사)한국바이오소재패키징협회 유영선 회장의 Interview
Q. 바이오소재패키징협회에 대한 간략한 소개
A. (사)한국바이오소재패키징협회는 환경을 배려한 순환형 사회의 실현을 위해 생분해성과 탄소중립형(Carbon Neutral) 바이오매스 원료 및 제품의 보급촉진과 기술적 문제 해결을 위해 목적으로 설립한 사단법인이다.
협회의 회원은 원료 제조사, 가공업체, 완제품 생산업체, 대학, 연구소 등에 종사하고 있는 약 1,074명의 회원으로 구성되어 있고, 국내외 관련 기업, 단체, 공공기관 등과 협력하여 국내 친환경 사업 발전을 위한 활동을 하고 있으며, 회원사간 협력 생산, 공동 연구 개발 등을 통한 생산설비, 연구설비의 중복 투자 방지 및 프로젝트 협력 추진을 도모하고 있다.
본 협회는 2006년부터 기업간 협의체를 모체로 하여, 2007년 업체간 콘소시움을 구축해 친환경 및 바이오 소재 완제품 공동생산, 공동 기술개발 등 협력사업을 추진해왔고, 지식경제부 설립허가(지식경제부공고 제2011-14호 / 허가번호 제2011-2호)를 받아 설립되어 바이오 소재부터 완제품까지 탄소저감 활동에 적극적으로 임하고 있다.
Q. 바이오 플라스틱에 대한 설명
A. 최근 전 세계적으로 플라스틱의 감량, 재활용, 매립, 소각, 플라스틱 소재 대체를 위하여 생분해성 소재 사용 등 추진하고 있고, 플라스틱 고분자 폐기물에 대한 전반적인 관리체계가 정부, 산업계 및 학계에서 부단히 연구 중에 있다. 지속 가능한 순환형 시스템 구축의 일환으로 바이오 플라스틱 개발이 가장 현실성 있는 대안으로 대두되고 있으나, 현실적으로 바이오 플라스틱이 대안이 되기에는 물성 개선, 유통 중 분해 방지, 가격경쟁력, 생산성 등의 해결과제가 있는 측면을 고려할 때 추가 연구개발이 필요한 실정이다.
바이오 플라스틱이란 식물체 바이오매스(Biomass)와 같은 생물자원을 이용하여 제조된 바이오 기반 고분자를 말하는데 친환경 플라스틱, 그린 플라스틱, 환경 배려 플라스틱 등으로 불리고 있다.
바이오 플라스틱은 바이오매스 기반의 고분자 플라스틱 전체를 의미하므로 여기에는 생분해 플라스틱뿐만 아니라, 탄소중립(Carbon neutral)형 식물체 바이오매스를 적용하여 이산화탄소를 저감시키는 소재를 포함하고 있다. 특히 바이오매스를 일부 적용한 바이오베이스 플라스틱은 플라스틱 사용 감량 및 이산화탄소 저감 기능이 강조되고 있다. 지구 온난화의 주요인이 이산화탄소로 인식되면서 석유기반 고분자 플라스틱을 대체할 수 있는 새로운 친환경 소재가 필요하게 되었고, 탄소 중립(Carbon neutral)이라는 개념이 등장하면서 바이오매스 기반 고분자가 바이오 베이스 플라스틱이란 이름으로 사용되게 되었다.
또한, 바이오 플라스틱은 원료, 분해 메커니즘, 생산방법에 따라 생분해 플라스틱, 산화생분해 플라스틱, 바이오 베이스 플라스틱, 식물체 등 천연물 제품으로 나눌 수 있으며, 규격 기준에 따라 분류를 한다면 생분해 플라스틱은 퇴비화 조건에서 표준물질인 셀룰로오스 대비 6개월에 90% 이상, 산화생분해 플라스틱은 셀룰로오스 대비 36개월에 60% 이상 분해되어야 하며, 바이오 베이스 플라스틱은 분해 기간과는 상관없이 유기탄소로 환산된 바이오매스 함량을 측정하여 분류한다.
종이, 펄프, 버섯 등 담자균류를 포함한 식물체, 미생물 이용 제품은 천연물 함유량을 중요시하고 있다. 예를 들면 천연물이 대부분이면 생분해 특성을 가지게 되고, 25% 이상이면 바이오 베이스 플라스틱으로 분류를 하여야 할 것으로 생각된다.
그 외에 식물체, 해조류 등의 천연물을 사용하지만 단량체화, 축중합 등 플라스틱 특성을 부여하는 화학적 공정을 거치지 않고 직접 사용하는 경우 또한 증가하는 추세이다.
Q. 바이오 플라스틱 관련 국내외 시장 현황은 어떠한가?
A. 최근 중국이 재활용 고체 쓰레기 수입을 중단한다고 발표함에 따라, 세계 각국에서 대안 마련에 고심하고 있는 상황이다.
우선 대한민국 정부는 2018년 5월 정부합동으로 ‘재활용 폐기물 관리 종합대책’을 통해 제조 생산, 유통 소비, 분리 배출, 수거 선별, 재활용, 홍보 교육 등 단계별 대책 및 폐기물 발생량 감축 및 재활용 측면 방안을 마련한다고 발표했다.
2020년까지 모든 생수·음료수용 유색 페트병을 무색으로 전환하는 등 재활용이 어려운 제품은 생산 단계부터 단계적으로 퇴출할 수 있도록 법령 개정을 추진 중이다. 또한, 재활용 의무가 없던 비닐·플라스틱 제품 등을 의무 대상으로 단계적으로 편입하여 재활용 의무대상 품목을 현재 43종에서 2022년까지 63종으로 늘려 나갈 계획이라고 밝혔다. 특히, 재활용 수익성이 낮은 비닐류는 우선 재활용 의무율을 현행 66.6%에서 2022년까지 90%로 상향 조정하고, 출고량 전체에 대해 재활용 비용을 부과하여 재활용 업계 지원을 늘리는 방안도 검토 중에 있다.
또한, 해외의 경우에서도 미국, 유럽 등 선진국 중심으로 진행되던 규제가 아시아, 동남아, 중남미, 아프리카 등으로 규제가 확대가 되고 있는 추세이다. 기존의 생분해 플라스틱은 너무 빠른 생분해에 의한 유통 중 분해 가능성, 물성 약화, 가격 경쟁력뿐만 아니라 마지막으로 재활용의 어려움 등 여러 가지 문제점으로 현실성이 부족하여 산업화 적용이 부진한 상황이다. 이러한 상황으로 국내외 여러 일회용 플라스틱 사용 업체에서는 여러 가지 다양한 방법으로 플라스틱 사용을 감소하거나, 대체 물질을 개발 및 산업화에 적용이 매우 활발하다.
유명한 커피전문점인 스타벅스는 2020년까지 전 세계 2만 8,000여개 매장에서 빨대 사용을 단계적으로 중단할 것이라고 밝혔으며, 대신 폴리프로필렌으로 자체 제작한 냉음료용 컵 뚜껑을 사용할 것이라고 전했다. 또한 플라스틱 비닐로 코팅되지 않아, 재활용할 수 있고 비료로도 사용이 가능한 종이컵을 시범 도입을 추진하고 있다.
그 뿐만 아니라 맥도날드는 플라스틱 빨대 퇴출을 목표로 영국에서 종이 빨대를 시범적으로 제공하고 있으며, 매년 플라스틱 병 약 1200억 개를 사용하고 있는 코카콜라의 경우, 2030년까지 캔과 플라스틱 병을 재활용하는 시스템을 구축할 예정이며, 용기를 만들 때 재활용 물질을 평균 50% 이상 사용하겠다고 선언했다. 스웨덴의 가구 업체인 이케아는 2020년까지 전 세계 모든 매장과 레스토랑에서 일회용 플라스틱 제품 사용을 전면 중단한다고 발표하기도 했다.
Q. 바이오 플라스틱 제품화에 고려사항이 있다면?
A. 최근 플라스틱 관련 문제점을 해결하기 위해 바이오 플라스틱, 천연 고분자를 이용한 제품화 연구가 활발한 시점에 본인이 그 동안의 경험을 바탕으로 고려할 사항을 설명하자면 먼저 적용할 제품의 특성을 고려하고 개발, 기획 단계에서부터 관련 전공자 의견 수렴, 또는 개발에 공동 참여를 하면 바이오 플라스틱 소재, 천연 고분자 소재를 바이오 플라스틱 제품 개발 및 산업화 가능성을 올릴 수 있을 것으로 사료된다.
즉, 제품 생산성, 재활용 가능 여부, 생분해성 필수 여부, 강도 물성 등을 검토하고, 내용품 또는 제품 특성에 따른 사항 역시 고려해야 한다. 또한, 유통 보관 조건은 물론, 가격 경쟁력, 국내외 규제 적용 여부, 전자레인지 적용, 가열조리 조건 등을 검토함과 함께 중금속 등 인체 무해 원료, 소재를 사용해야 할 것이다.
Q. 최근 개발한 생분해 포장재 제품에 대해 설명해주신다면
A. “안 쓸 수는 없고, 하지만 쓸 때마다 찜찜한” 플라스틱을 환경 친화적 재료로 대체하여 자연에서 쉽게 분해되고, 탄소배출량을 최소화하며, 재활용이 용이할 뿐만 아니라 인체에 무해한 바이오 소재 및 바이오 플라스틱을 적용한 친환경 제품에 관심이 집중되고 있다.
이에 바이오 플라스틱(생분해, 산화생분해, 바이오베이스 플라스틱) 제품 이외에 방충, 항균, 신선도 등 기능성을 추가한 제품을 출시해 생활을 보다 친환경적으로 하기 위해 노력하고 있다.
물에 녹는 수용성 생분해코팅을 통해 친환경 종이컵, 빨대, 접시, 용기는 물론, 종이호일까지 제작하고 있으며, 바이오랩으로 제작한 세제백, 커피백 외에도 마스크팩 등 생활에 다양하게 적용하고 있다.
또한, 최근에는 편리함에 사용하나, 처치곤란으로 이슈가 되고 있는 아이스팩을 종이와 물로 제작된 종이 아이스팩을 출시했다.
우리나라에서만 1년에 2억 개씩 사용한다는 기존의 아이스팩은 재활용도 안 되고, 잘 썩지도 않아서 환경 오염의 주범이 되고 있다. 고흡수성 수지라는 일종의 플라스틱으로 제작된 기존 제품은 하수구에 버리면 미세 플라스틱이 되기 때문에 반드시 쓰레기 종량제 봉투에 담아서 버려야 하는데, 불에도 잘 타지 않기 때문에 소각도 안 되고, 땅에 매립을 해도 잘 썩지도 않는다는 단점을 가지고 있다.
이러한 문제점을 해결하기 위해 출시된 종이 아이스팩은 사용 후, 물은 버리고 종이는 재활용이 가능해 애물단지로 평가되는 고흡수성 수지로 제작된 아이스 팩의 대체품으로 손색이 없다. 아이스팩의 경우 내용물인 물을 얼려야 하는 특성이 있기 때문에 종이 안쪽면에 물성이 약한 생분해 필름의 경우 얼리면 깨지는 특성이 있어 사용할 수 없고 내냉성이 우수한 바이오 필름을 사용해야 하는 특징이 있다.
Q. 앞으로 (사)한국바이오소재패키징협회의 계획은?
A. 패키징(포장) 산업은 기존의 단순한 내용물 보호 기능이 아닌 디자인, 환경, 물류, 정보통신 기술과 접목이 되면서 상품의 부가가치 상승, 소비자 선호도 기여 및 인간의 삶의 질 향상에 기여를 하는 고부가가치 산업이 되었다. 이미 선진국에서는 패키징(포장) 산업을 물류산업, 제조업, 서비스업, IT 산업과 융합시켜 신규 산업으로 발전시키고 있으며, 전 세계 패키징 시장의 절반 정도를 차지하고 있고, 중국 등 동남아는 저가시장을 공략하고 있다.
현재 국내외적으로 바이오매스 플라스틱 소재는 기존 일회용 포장재, 식품 포장재 분야에서 확장하여 생수병, 페트병, 핸드폰, 화장품, 자동차 내장재, 노트북, 복사기, 문구 파일류, 각종 비닐필름, 농업분야로 매우 빠르게 확대 적용되고 있다.
이에 본 협회는 생분해 플라스틱, 산화생분해 플라스틱, 바이오베이스 플라스틱 및 에코 패키징에 관한 정의, 분석평가방법의 확립과 국제규격화, 기술 확립, 기술 보급, 용도 개발을 활성화하기 위한 성공모델 사업 추진, 공동개발 및 협력생산을 통한 중복투자 방지, 소비자의 인식을 위한 홍보, 계몽활동을 전개해 나가도록 노력할 계획이다.
또한, 우수한 기술력 및 잠재력을 가지고도 산업화에의 적용 실패 등으로 침체되어 있는 대한민국의 바이오 플라스틱, 기능성 바이오 제품, 에코 패키징 등의 산업 활성화를 위하여 관련 기업, 연구기관, 학계 등과 긴밀한 협력관계를 유지하여 기술 및 제품개발을 활성화 하고, 산업화 적용 분야를 다변화시킬 것이며, 기존 생분해 플라스틱의 단점을 보완한 바이오 플라스틱 제품을 실제 산업현장에 적용하여 국내 바이오 플라스틱 산업의 규모를 확대하고 해외에 활발한 진출을 통한 저탄소 녹색성장에 일조를 할 수 있도록 최선의 노력을 다하도록 하겠다.
(사)한국바이오소재패키징협회 www.biopack.or.kr 02-6238-6283~5
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No.1 친환경 생분해성 플라스틱, 바이오 플라스틱 전문 제조 업체
기능성 부여, 유해성 원천배제 등 기술경쟁력을 바탕으로 친환경 산업을 리드합니다.
PLA는 발포가 가능한 KBF만의 원료로 재탄생 합니다.
재활용이 가능하며 소각하더라도 다이옥신, 매연 등 유해물질이 발생하지 않습니다.
매립시 퇴비화 조건에서 미생물에 의해 물, 이산화탄소, 분해성 유기물로 완전 분해되어 자연으로 돌아갑니다.
매년 재배가능한 식물에서 추출한 포도당으로 젖산을 만듭니다.
PLA(Polylactic Acid)는
사탕수수와 옥수수 등 식물성 원료 100%로 만들어지며, FDA 인증을 받은 친환경 생분해성 수지입니다.
세계적으로 생분해성 고분자 화합물 중 가장 많이 생산되고 있으며, 최초로 재생가능한 자원으로부터 상업화를 시킨 생분해성 수지입니다.
일반 플라스틱을 대체하여 식품용 기구 및 용기·포장으로 사용될 수 있으며, 폐기 시 미생물에 의해 생분해되어 퇴비화 후
다시 자연으로 돌아가게 됩니다.
환경과 미래를 생각하는 한국바이오플라스틱협회
생분해성 플라스틱
생분해성 플라스틱은 널리 사용되고 있는 기존의 난분해성 플라스틱 소재와 달리, 일정한 조건에서 자연계에 존재하는 박테리아, 조류, 곰팡이와 같은 미생물이나
분해효소 등에 의해 물과 이산화탄소로 완전히 분해될 수 있는 플라스틱으로 다양한 원료(바이오매스 또는 화석연료 기반 화합물)로부터 만들 수 있다.
생분해성플라스틱은 일반 플라스틱 제품과 마찬가지로 사용될 수 있으며, 사용 후에는 폐기물을 일정 조건을 갖춘 시설(Compost)에서 퇴비화시킬 수 있다.
부득이 연소시키더라도 발생열량이 낮아서 다이옥신 등의 유해물질이 방출되지 않는 친환경 플라스틱이다.
생분해성 플라스틱에는 다양한 종류가 있다. 우선, 지방족 폴리에스터인 polybutylene succinate(PBS), polybutylene adipate-co-terephthalate(PBAT), polycaprolactone(PCL), polyglycolic acid(PGA) 등은 모노머를 화학 합성하여 얻는 생분해성 고분자들인데, 물성 조절이 용이하여 다양한 기능을
부여할 수 있으므로 플라스틱 용도로 널리 활용되고 있다.
한편, 미생물이 만들어내는 고분자(microbial biopolymer)가 있는데, poly-β-hydroxybutyrate(PHB), poly-β-hydrolyvalerate(PHV),
그리고 이들의 공중합체인 PHB/PHV 등의 polyalkanoates(PHA)가 여기에 해당된다.
천연 물질을 원료로 한 생분해성 고분자로는 Cellulose, Hemicellulose, Pectin, Lignin 및 저장 탄수화물인 전분 등 식물에서 유래하는 것과
새우, 게 등의 껍질을 포함한 Chitin질을 기초로 한 동물 유래의 것들이 있다.
현재 대규모로 상업 생산되고 있는 생분해성 고분자인 polylactic acid(PLA)는 바이오매스 원료인 옥수수, 전분 등으로부터 발효공정을 거쳐 생산되고 있다.
친환경 바이오 플라스틱 제품, 무늬만 친환경
<친환경 표지 인증 받은 상당수 플라스틱 규정상만 친환경 실질 친환경 아니다>
친환경 환경표지 인증을 받은 바이오 플라스틱 제품 대다수가 소비자가 느끼는 체감과 달리 제대로 재활용 되지 못하고 폐기 처리 되고 있다.
더구나 가장 환경 친화적인 제품인 썩는 생분해성 플라스틱도 썩히지도 못하고 소각시키는 것으로 드러나 제품 생산의 의미가 없는 것으로 나타났다.
코로나19 확산 후 비대면 영향으로 플라스틱 쓰레기는 지속적으로 늘고 있다.
환경부 집계에 따르면 지난해 국내 플라스틱 생활폐기물 발생량은 전년보다 109만t(14.6%) 늘어난 853만여t이다.
문제는 폐플라스틱은 증가하고 있지만 재활용되는 제품은 몇 종류에 한정되고 대다수는 소각 등 단순 폐기하고 있다.
특히 친환경 표지가 표시된 제품 대다수도 실질적으로는 재활용되지 않거나 썩지 못해 친환경제품 표시를 무색하게 하고 있다.
환경표지제도는 같은 용도의 다른 제품에 비해 ‘제품의 환경성’을 개선한 경우 그 제품에 환경표지를 표시한다.
소비자에게는 정확한 제품의 환경정보를 제공하여 환경표지 제품 선호를 유도한다.
기업에게는 소비자의 친환경적 구매욕구에 부응하는 환경 친화적인 제품과 기술을 개발하도록 유도하여 지속 가능한 생산과 소비생활을 이루고자 하는 것이다.
제품의 환경성이란 재료와 제품을 제조·소비·폐기하는 전 과정에서 오염물질이나 온실가스 등을 배출하는 정도 및 자원과 에너지를 소비하는 정도 등 환경에 미치는 영향력의 정도를 말한다.
1979년 독일에서 처음 시행돼 현재 EU, 캐나다, 미국, 일본 등 40여개 국가에서 시행되고 있으며, 우리나라는 1992년 4월부터 시행하고 있다.
이 같은 취지에 맞춰 플라스틱 생산 기업들은 친환경을 표방하며 지속적으로 제품을 내놓고 있다.
하지만 상당수가 선전과 달리 재활용이 거의 불가능한 비친환경제품이다.
현재 ‘친환경적’이라고 불리는 플라스틱 가운데 바이오베이스 플라스틱(Bio based plastics)이 대표적이다.
일반적인 플라스틱에 옥수수·사탕수수 등의 추출 물질을 섞어 만든다.
플라스틱에 화학 물질인 산화 생분해제를 섞어 만드는 산화생분해성 플라스틱(Oxo-Biodegradable plastics)도 있다.
여기에 땅에 매립되면 미생물에 의해 100% 분해되는 생분해성 플라스틱(Biodegradable plastics) 제품도 있다.
최근 국내 대기업들이 가장 활발하게 뛰어 든 분야가 바이오베이스 플라스틱이다.
‘바이오매스’라 불리는 식물성 재료와 석유로 만든 화학물질을 섞어 만든다.
실례로 바이오베이스 플라스틱으로 만든 ‘Bio-PET’는 합성수지와 식물성 재료인 바이오매스를 섞었다.
합성수지가 덜 들어가니 제조 과정에서 오염물질 배출량이 낮다.
바이오베이스 플라스틱을 만드는 데 사용하는 식물성 재료를 쉽게 구할 수 있는 것도 장점이다.
옥수수나 사탕수수는 물론 볏짚, 왕겨, 옥수숫대 등 버려지는 식물의 부산물도 재료로 활용할 수 있기 때문이다.
썩는 플라스틱에 비해 내구성이 뛰어나고 생산 단가도 낮다.
일반 플라스틱과 비교해 내구성과 생산 단가가 비슷한 수준이다.
문제는 친환경 성분을 20% 이상 섞어 친환경 제품으로 구분되지만, 나머지 대다수 성분은 일반 플라스틱이다.
땅에 묻히면 바이오매스 부분만 분해되고 나머지 플라스틱은 남게 된다.
소재가 두 개 이상 섞여 실질적 재활용도 안 된다.
사용 후 제품을 녹여 다시 같은 재질의 제품을 만드는 재활용이 불가능한 것이다.
바이오 베이스 제품들은 옥수수나 사탕수수 등 소재는 물론 20%, 30% 등 바이오매스 함량도
다르다.
산화 생분해 제품도 마찬가지다.
산화생분해성 플라스틱은 폴리프로필렌(PP) 같은 석유계 플라스틱에 산화 생분해 촉진제를 섞어 만든다.
폐기 시 플라스틱을 빛이나 열로 분해하는데 맨 마지막에는 미세 플라스틱이 남는다.
눈으로는 안 보이나 유해한 미세플라스틱을 남기게 되는 것이다.
썩는 플라스틱인 생분해성 플라스틱은 탄소 중립 정책에도 근접하고 친환경적 제품이나 아직까지는 실질적으로 친환경 제품 역할을 하지 못하고 있는 상황이다.
대표적인 일회용 빨대는 생분해성 플라스틱 종류인 옥수수 전분으로 만든 PLA 등을 사용한다.
문제는 국내의 생분해성 플라스틱 제품들이 매립돼 썩어 없어져야 하는데 현실은 그렇지 못하다.
현 분리수거 제도에서는 생분해성 플라스틱이 들어간 제품들을 비닐 재활용이 아니라 일반 쓰레기에 버리고 있다.
일반 쓰레기와 함께 대부분이 소각된다.
생분해성이지만 생산 취지와 전혀 맞지 않는 형태로 폐기 처리되고 있는 것이다.
이유는 분해를 시킬 수 있는 조건을 가진 매립지가 없기 때문이다.
생분해 플라스틱은 상온에서 썩지 않고 58℃가 넘는 곳에서 90시간 이상이 지나야 썩기 시작한다.
퇴비와 미생물 등 일정 조건을 맞출 때 180일 이내 90% 이상 분해된다.
일반 플라스틱보다 떨어지는 내구성도 문제다.
온도와 충격에 예민해 사용처가 상대적으로 적고 일반 플라스틱에 비해 잘 부서지니 재활용도 불가능한 단점을 지니고 있는 것이다.
또 썩는 플라스틱은 대부분 옥수수, 사탕수수 등에서 추출한 녹말을 이용해 만든다.
사람이 먹는 곡물로 만들기 때문에 생산량을 늘리려면 산림을 없애고 농경지를 넓혀야 해 환경 파괴를 일으키게 된다.
<플라스틱 제품 생산 기업들 환경 친화 내 걸지만 제도의 취지와 전혀 다른 제품 생산>
결국 현재까지의 친환경 플라스틱은 실질적으로 친환경에 크게 도움이 되지 못하고 있는 것이 현실이다.
점점 심각해지고 있는 플라스틱 쓰레기 문제 해결을 위해서는 실질적 재활용이 중심이 된 친환경적 폐기에 역점을 두어야 한다는 지적이다.
플라스틱을 줄인다는 미명하에 친환경 제품을 만들고 있지만 전혀 실질적인 재활용이 되지 못해 전체 플라스틱 생산량을 늘리고 있다.
친환경 플라스틱에 대한 정확한 규제와 제도 보완을 통해 플라스틱 쓰레기 문제를 해결해야 할 것으로 보인다.
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친환경 바이오매스 이야기 – 원료부터 남다른 바이오플라스틱
친환경 바이오매스 이야기 – 원료부터 남다른 바이오플라스틱
Q. 플라스틱인데 바이오라고요? 바이오플라스틱이 무엇인가요?
바이오플라스틱이란 옥수수, 목재와 같은 친환경원료인 바이오매스를 이용해서 만든 플라스틱을 일컫습니다. 우리가 흔히 사용하는 플라스틱은 석유에서 유래된 원료로 만듭니다. 석유기반을 탈피한 비석유기반 원료로 대체하여 고유가시대를 대비하고 환경부하를 줄이자는 취지에서 시작된 것이죠. 하지만 제 개인적인 생각은 석유의 완전 대체보다는 석유와 비석유기반 원료가 공존하면서 공급량이나 가격적인 면에서 서로 시너지를 내지 않을까 조심스럽게 예측해 봅니다.
바이오플라스틱 제조
바이오플라스틱 제조과정을 살펴볼까요? 아래 그림과 같이 바이오원료(옥수수, 카사바, 볏짚, 목재, 해조류 등)에는 당(Sugar) 성분이 존재합니다. 미생물은 에너지를 생산하기 위해 당을 소비하고 부산물인 케미컬을 배출하게 되죠. 이 케미컬을 활용하여 일반 고분자 제조공정과 유사하게 고분자 중합과정을 거쳐 바이오플라스틱이 제조됩니다.
이렇게 제조된 바이오플라스틱은 석유기반 플라스틱이 적용되는 모든 분야에 적용이 가능할 것으로 예상됩니다. 장난감, 트레이 등 플라스틱 제품, 우리가 입고 있는 옷, 자동차 부품 등 여러 응용분야에서 이미 바이오플라스틱이 사용되고 있습니다. 최근에 장난감, 젖병 등에서 비스페놀-a라는 독성물질이 함유되어 있다고 보도된 적이 있어요. 이런 문제점을 극복하기 위해 독성물질을 함유하지 않은 친환경 바이오플라스틱 유아 용품들이 많이 출시되는 추세입니다.
바이오플라스틱으로 만들어진 다양한 제품들이 출시되고 있지만, 아직까지 물성이 기존 석유기반 고분자에 비해 다소 부족합니다. 예를 들어, PLA(Polylactic acid)로 만들어진 제품들은 내열성이 다소 떨어지는 단점이 있죠. 그래서 PLA로 만들어진 아기용품에는 ‘끊이지 마세요’라는 주의사항이 항상 붙어다닙니다. 왜냐면 PLA 내열성이 50~60도이므로, 뜨거운 물에 끊일 경우 변형이 생기기 때문이죠. 하지만 이런 단점들은 기술 개발을 통해 극복하려고 노력하고 있기 때문에, 머지 않아 품질이 우수하고 가격 경쟁력이 있는 제품들이 시장에 많이 출시될 것으로 예측됩니다.
바이오플라스틱 종류
바이오플라스틱은 제조방법에 따라 크게 아래와 같이 3가지로 나눌 수 있습니다. 천연에서 바로 얻을 수 있는 고분자, 미생물을 통해 바로 만들어지는 고분자, 고분자 중합기술을 통해 만들어지는 고분자로 구분됩니다. 아래 표와 같이 제조방법은 서로 상이하지만, 결국에는 세가지 고분자(플라스틱) 모두 바이오매스로부터 만들어진다는 공통점을 가지고 있습니다.
생분해고분자 vs 바이오플라스틱
생분해고분자는 일정 시간이 지나면 미생물에 의해 자연에서 분해되는 고분자이기 때문에 바이오플라스틱과 혼동해서 사용하는 사례가 많습니다. 하지만 생분해성은 하나의 기능적인 특징이며, 전체 바이오플라스틱을 대변하지는 못합니다. 즉, 생분해고분자는 바이오플라스틱의 부분집합이라고 보시면 됩니다. 다시 한번 정의하자면 바이오플라스틱은 바이오원료에 기반한 고분자이며, 플라스틱 종류에 따라 일부는 생분해(PLA, PBS 등)가 되고 일부는 생분해(PTT 등)가 되지 않습니다. 자! 이제 정확하게 이해가 되시죠?
다음 시간에는 전세계에서 활발히 연구 중인 바이오플라스틱 동향과 GS칼텍스의 바이오플라스틱 연구분야에 대해 소개하고자 합니다.
바이오플라스틱을 이용한 새로운 가능성
플라스틱은 규정된 온도, 산소 및 습도 조건과 미생물 또는 곰팡이가 존재하는 상태에서 지정된 시간 후에 물, 이산화탄소 및 바이오매스로 분해될 경우 분해성이 있다고 정의됩니다.
재생 가능한 원자재:
바이오플라스틱 생산에 적합한 재생 가능한 중요 원자재에는 다음이 포함됩니다.
원자재로서의 전분 또는 설탕 : 젖산: 설탕 또는 전분은 젖산 박테리아의 도움으로 변환됩니다. 바이오플라스틱: PLA(폴리락타이드) 지방산: 설탕 또는 녹말을 포함하는 제품의 발효에 의해 미생물의 세포로부터 얻어집니다. 바이오플라스틱: PHA(폴리하이드록시알카노에이트), 예를 들어 PHB(폴리하이드록시부탄산)
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