환경문제가 대두되면서 이미 선진국의 바이오 플라스틱 공급업체들은 소비자의 관심과 재활용 규제가 친환경 포장재 등의 수요를 불러일으킬 것으로 전망하였다. 이러한 수요에 대응하기 위해 옥수수와 같은 식물체를 활용해 만든 여러 형태의 바이오 플라스틱을 출시해 왔으며, 국내 업체들에서도 점차 이에 대한 관심을 높여가고 있다. 점차 강화되고 있는 폐기물 부담금과 불안정한 국제 유가를 고려할 때, 바이오 플라스틱은 소비자들의 친환경 제품에 대한 관심과 연결되어 국내 플라스틱 산업의 새로운 활로가 될 것으로 기대된다. 이를 위해서는 비교적 초기단계에 있는 국내 친환경 바이오 플라스틱 기술에 대해 기업과 대학에서 활발한 연구가 이루어져야 할 것으로 보인다. 빠르면 2-3년 내에 기존 생분해 플라스틱 이외에 바이오 베이스 및 산화생분해 플라스틱을 주원료로 한 식품용기 및 포장재, 산업용품, 농업용품, 일회용품, 산업용랩, 스트래치 필름 및 각종 상품용 제품이 실용화되고, 장기적으로는 생체 의료용제 등과 같은 첨단의 고부가 생명 공학기술을 응용한 다양한 종류의 환경 친화 제품의 출시가 예상되며, 향후 바이오 플라스틱 산업은 시장 잠재력과 성장성이 무한한 환경 관련 사업으로 평가된다.
환경문제가 대두되면서 이미 선진국의 바이오 플라스틱 공급업체들은 소비자의 관심과 재활용 규제가 친환경 포장재 등의 수요를 불러일으킬 것으로 전망하였다. 이러한 수요에 대응하기 위해 옥수수와 같은 식물체를 활용해 만든 여러 형태의 바이오 플라스틱을 출시해 왔으며, 국내 업체들에서도 점차 이에 대한 관심을 높여가고 있다. 점차 강화되고 있는 폐기물 부담금과 불안정한 국제 유가를 고려할 때, 바이오 플라스틱은 소비자들의 친환경 제품에 대한 관심과 연결되어 국내 플라스틱 산업의 새로운 활로가 될 것으로 기대된다. 이를 위해서는 비교적 초기단계에 있는 국내 친환경 바이오 플라스틱 기술에 대해 기업과 대학에서 활발한 연구가 이루어져야 할 것으로 보인다. 빠르면 2-3년 내에 기존 생분해 플라스틱 이외에 바이오 베이스 및 산화생분해 플라스틱을 주원료로 한 식품용기 및 포장재, 산업용품, 농업용품, 일회용품, 산업용랩, 스트래치 필름 및 각종 상품용 제품이 실용화되고, 장기적으로는 생체 의료용제 등과 같은 첨단의 고부가 생명 공학기술을 응용한 다양한 종류의 환경 친화 제품의 출시가 예상되며, 향후 바이오 플라스틱 산업은 시장 잠재력과 성장성이 무한한 환경 관련 사업으로 평가된다.
As environmental issues are emerging, bio-plastic suppliers in leading countries have been foreseeing the strong needs for environment-friendly materials such as eco-packing materials due to increased attention and regulation on recycle. To catch up with the demand, various types of bio-plastics bas...
As environmental issues are emerging, bio-plastic suppliers in leading countries have been foreseeing the strong needs for environment-friendly materials such as eco-packing materials due to increased attention and regulation on recycle. To catch up with the demand, various types of bio-plastics based on natural feedstocks were developed and released on a market. These bio-plastic products drew the great attention even in domestic industries. At present, international oil price fluctuation and heavy charge on waste raise the unit cost of production and disposal expense of conventional plastic materials. These conditions make bio-plastic an alternative, because it is not restrained by oil prices and problem in the disposal. It is also expected that bio-plastic will be applied to various types of products including containers, industrial supplies, disposables, and medical supplies. However, the bio-plastic is still in its infancy, thus more research and understanding should be followed to put it to application. Bio-plastic is considered as environment-friendly material with high potential which has the advantages of production and disposal.
As environmental issues are emerging, bio-plastic suppliers in leading countries have been foreseeing the strong needs for environment-friendly materials such as eco-packing materials due to increased attention and regulation on recycle. To catch up with the demand, various types of bio-plastics based on natural feedstocks were developed and released on a market. These bio-plastic products drew the great attention even in domestic industries. At present, international oil price fluctuation and heavy charge on waste raise the unit cost of production and disposal expense of conventional plastic materials. These conditions make bio-plastic an alternative, because it is not restrained by oil prices and problem in the disposal. It is also expected that bio-plastic will be applied to various types of products including containers, industrial supplies, disposables, and medical supplies. However, the bio-plastic is still in its infancy, thus more research and understanding should be followed to put it to application. Bio-plastic is considered as environment-friendly material with high potential which has the advantages of production and disposal.
* AI 자동 식별 결과로 적합하지 않은 문장이 있을 수 있으니, 이용에 유의하시기 바랍니다.
문제 정의
이에, 본 고에서는 바이오 플라스틱의 현주소를 알아보고 미래를 준비하기 위하여, 바이오 플라스틱과 관련한 생분해 플라스틱, 산화생분해 플라스틱, 바이오 베이스 플라스틱을 중심으로 최근의 연구개발, 제품화 및 시장동향에 대해서 정리 하였다.
제안 방법
일본에서 시작된 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 PET 원료에 사탕수수에서 추출한 바이오 에탄올을 일부 적용하여 페트병을 만들었다. 제조사의 설명에 따르면 식물 유래 페트병을 사용했을 경우, “연간 석유 사용량을 2,045 kL 감소시킬 수 있기 때문에 환경에 도움이 된다.
회사는 New York City의 박물관에 절연 소재로 약 1만개의 성장벽돌(grown bricks)을 만들었다. 회사는 더욱 확대되기를 기대하면서 다른 사람들도 이 소재로 실험해 볼 수 있도록 “스스로 키우는(Grow It Yourself)” 키트를 내놓았다.
대상 데이터
(주)이토엔과 제이필름(주)가 공동 개발한 차 음료 잔여물인 차 찌꺼기를 필름에 적용한 항균 소취 효과를 가진 차들이 필름을 기능성 필름을 제조하였다. 차들이 필름은 플라스틱 사용량을 2.
2009년 12월 시장에 선보인 포드 자동차의 신형 하이브리드카의 경우, 자동차 차체 12곳에 식물 소재 플라스틱을 사용 했다. 식물에서 추출한 폴리에스테르를 기존 재료에 혼합해 새롭게 만든 친환경 플라스틱을 차체 천장이나 기둥 등의 내장에 주로 사용하였다.
2009년 12월 시장에 선보인 포드 자동차의 신형 하이브리드카의 경우, 자동차 차체 12곳에 식물 소재 플라스틱을 사용 했다. 식물에서 추출한 폴리에스테르를 기존 재료에 혼합해 새롭게 만든 친환경 플라스틱을 차체 천장이나 기둥 등의 내장에 주로 사용하였다.
”라고 말했다. Braskem의 녹색 플라스틱은100% 재생이 가능한 원료인 사탕수수 에탄올을 사용해 제조된다. 녹색 플라스틱은 플라스틱 생산체인에 직접 투입할 수있는 대체재이며 생분해성은 아니지만 전통적인 PE를 재생하는 것과 같은 방법으로 재생이 가능하다.
”라고 말했다. Braskem의 녹색 플라스틱은100% 재생이 가능한 원료인 사탕수수 에탄올을 사용해 제조된다. 녹색 플라스틱은 플라스틱 생산체인에 직접 투입할 수있는 대체재이며 생분해성은 아니지만 전통적인 PE를 재생하는 것과 같은 방법으로 재생이 가능하다.
KTNG는 2015년 출시한 보헴 시가 슬림 제품의 외포장 투명 필름을 KBMP 인증한 (주)바이오소재 기술을 적용한 산화분해 필름을 적용하였다.
삼성전자의 “친환경 에코폰(SCH-W510)”은 휴대폰 배터리 커버 등에 옥수수 전분을 발효해 만들어진 바이오 플라스틱을 40% 함유한 친환경 소재를 사용하여 국내 휴대폰 최초로 환경오염물질 발생 저감으로 친환경상품진흥원이 환경마크도 획득하였다. 특히, 휴대폰 패키지 제작에도 친환경적 요소를 적용, 분리 수거한 종이를 해리하여 펄프와 섞어 만든 재생용지인 크라프트 용지를 사용했다.
최근 회사는 합판의 대체 소재로 포름알데히드가 없는 “접착 없이 성장한(grown-notglued)” Myco Board를 출시하며 다른 소재로 확대했다. 회사는 New York City의 박물관에 절연 소재로 약 1만개의 성장벽돌(grown bricks)을 만들었다. 회사는 더욱 확대되기를 기대하면서 다른 사람들도 이 소재로 실험해 볼 수 있도록 “스스로 키우는(Grow It Yourself)” 키트를 내놓았다.
최근 회사는 합판의 대체 소재로 포름알데히드가 없는 “접착 없이 성장한(grown-notglued)” Myco Board를 출시하며 다른 소재로 확대했다. 회사는 New York City의 박물관에 절연 소재로 약 1만개의 성장벽돌(grown bricks)을 만들었다. 회사는 더욱 확대되기를 기대하면서 다른 사람들도 이 소재로 실험해 볼 수 있도록 “스스로 키우는(Grow It Yourself)” 키트를 내놓았다.
성능/효과
SK케미칼은 바이오플라스틱 ‘에코젠(Ecozen)’을 적용해 개발한 에듀케이션아이코퍼레이션의 유아용 식기 ‘마더스콘 스마트에코테이너’를 출시하였고 출시 후 2년 동안 관련 제품의 매출액이 10배 이상 증가하는 효과를 보았다.
또한, 이산화탄소 저감 및 자연계에서 분해되어 환경 부하가 적은 대체품 연구 개발이 지속적으로 이루어지고 있다. 그러한 연구결과로 상당수의 생분해 플라스틱, 산화생분해 플라스틱, 탄소저감형 바이오 베이스 플라스틱 등 친환경 고분자 물질이 출시되었고, 이중 일부는 실용화 단계까지 도달하여 있다.
또한, 이산화탄소 저감 및 자연계에서 분해되어 환경 부하가 적은 대체품 연구 개발이 지속적으로 이루어지고 있다. 그러한 연구결과로 상당수의 생분해 플라스틱, 산화생분해 플라스틱, 탄소저감형 바이오 베이스 플라스틱 등 친환경 고분자 물질이 출시되었고, 이중 일부는 실용화 단계까지 도달하여 있다.
이 친환경 휴대폰의 본체는 케나프 섬유로 강화한 PLA로 내열성이나 강도가 우수하다. 동 플라스틱을 사용한 “N701i ECO” 의 식물 성분 비율은 90%로 높은 수치를 달성하였고, 제조 과정에서도 기존의 ABS 수지와 비교해 이산화탄소 배출량을 반으로 줄이는 등 전 과정에서 환경보호를 표방하고 있다. 모토로라 또한 PC (polycarbonate) 소재에 10~20% 전분 사용하여 제조한 친환경 휴대폰을 출시하고 있다.
한국후지제록스의 옥수수 프린터 “다큐 프린트 C2255”에는 천연 식물성 팜유 성분으로 구성된 크레용과 유사한 형태의 네 가지 컬러 스틱이 순간적으로 녹아 용지에 출력되는 솔리드 프린팅 기술도 적용되었다. 또한 바이오 베이스 플라스틱을 복합기 내부의 드럼 카트리지 커버에 사용하여, 생성부터 폐기까지 발생하는 이산화탄소 배출량을 기존 플라스틱 제품 대비 16% 가량 줄였다.
이 제품은 생분해 플라스틱에 비해 강도는 3배, 열 저항은 25% 향상되었다고한다. 또한 폴리프로필렌 제조과정보다 약 30% 수준의 에너지로 제조 가능하여 보다 친환경적이다.
바이오 베이스 플라스틱 및 산화생분해 플라스틱은 재활용이 가능할 뿐만 아니라 매립 시 분해가 가능하며, 소각 시 다이옥신 등의 유해물질 배출이 적고, 열량은 4,000~7,000 kal 로, 범용 플라스틱과 비교하면 현격히 열량이 낮아 소각로를 손상시키는 위험도 억제할 수 있다. 참고로 범용 플라스틱에서는, 가장 연소 열량이 적은 폴리에틸렌에서도 약 11,000 kal 내외의 열량을 발생한다.
바이오 베이스 플라스틱 및 산화생분해 플라스틱은 재활용이 가능할 뿐만 아니라 매립 시 분해가 가능하며, 소각 시 다이옥신 등의 유해물질 배출이 적고, 열량은 4,000~7,000 kal 로, 범용 플라스틱과 비교하면 현격히 열량이 낮아 소각로를 손상시키는 위험도 억제할 수 있다. 참고로 범용 플라스틱에서는, 가장 연소 열량이 적은 폴리에틸렌에서도 약 11,000 kal 내외의 열량을 발생한다.
2014년 출시된 BMW의 i3 전기차의 폴리프로필렌 트림 내부는 케나프 섬유로 보강이 되었다. 보이지 않는 내부에 탄소섬유로 보강된 플라스틱(carbon fiber reinforced polymer, CFRP) 을 사용한 것이 아니라 눈에 보이는 직관적인 위치에 사용하여 기존의 디자인과 차별화를 두었으며, 관련 업계와 소비자에게 긍정적인 평가를 받았다. 이러한 호평에 힘입어 Ford와협력 회사들은 자동차 앞좌석에 있는 글러브 박스에도 자연섬유를 이용하였다.
후속연구
지속 가능한 발전 개념은 단순히 환경보호 차원에만 머무르지 않고 경제성장의 질, 기후변화, 생태 다양성, 종업원 교육훈련, 보건과 안전, 노령화 인구구조 등을 포괄하고 있는데, 개별업체에 대해서는 이에 대응하기 위한 기술개발 투자 증대와 비용증대가 필요한 실정이다. 이와 관련하여 향후 기업의 성과나 경제성장의 측정기준이 이러한 지속가능성을 반영하는 방향으로 변화하게 될 것으로 예상된다. 이는 기업들이지속가능성에 대한 투자를 비용의 개념이 아닌 새로운 미래경쟁력 확보 수단으로 받아들여야 한다는 것을 의미한다.
참고문헌 (20)
Brown, D. T., “Plastic Waste Management,” Mustafa, N. (ed.) pp. 1-35. Marcel Dekker Inc., New York(1993).
Guillet, J. E., “Polymers and Ecological Problems,” Baum, B., and White, R. A. (eds.), Plenum Press, New York, pp. 45-60 (1973).
Garcia, C., Hernandes, T., and Costa, F., “Comparison of Humic Acids Derived from City Refuse with more Developed Humic Acids,” Soil Sci. Plant Nutr., 38, 339-346 (1992).
Chung, M. S., Lee, W. H., You, T. S., Kim, H. Y., and Park, K. M., “Manufacturing Multi-Degradable Food Packaging Films and Their Degradability,” Korean J. Food Sci. Technol., 35(5), 877-883 (2003).
Huag, J. H., Shetty, A. S., and Wang, M. S., “Biodegradable Plastics,” A Rev. Adv. Polym. Technol., 10, 23-30 (1990).
Doane, W. M., “USDA Research on Starch-based Biodegradable Plastics,” Starch, 44, 292-295 (1992).
You, Y. S., Oh, Y. S., Kim, U. S., and Choi, S. W., “National Certification Marks and Standardization Trends for Biodegradable, Oxo-biodegradable, Bio Based Plastics,” Clean Technology. In Press.
Lee, J. W., “Bio-plastics,” KISTI Market Report, 1(1), 24-27 (2011).
You, Y. S., Kim, M. K, Park, M. J., and Choi, S. W., “Development of Oxo-biodegradable Bio-plastics Film Using Agricultural By-product Such as Corn Husk, Soybean Husk, Rice Husk and Wheat Husk,” Clean Technol., 20(3), 205-211 (2014).
Jegal, J. G., Jo, G. M., and Song, B. G., “Research Trends of Biomass Based Polymeric Materials Polym,” Sci. Technol., 19(1), 307-317 (2008).
Korea National Environmental Technology Information Center (KONETIC)., Market Analysis Report (2007. 11. 19)
You, Y. S., “2014 The Present and Future of Eco-friendly Bio-plastics Industry,” The Monthly Packaging World, 02, 102-105 (2014).
Biz Service Center for Global Environmental Regulation (COMPASS), Analysis Report No BSC Report 130-14-003, 2014.
Scott, G., “Photo-biodegradable Plastics: Their Role in the Protection of the Environment,” Polym. Deg. Stabil., 29, 136-143 (1990).
Albertsson, A. C., Barenstedt, C., and Karlsson, S., “Susceptibility of Enhanced Environmentally Degradable Polyethylene to Thermal and Photo-oxidation,” Polym. Deg. Stabil., 37, 163-168 (1992).
You, Y. S., “Trend of Eco-Packaging Technology,” The Monthly Packaging World., 201, 118-128 (2010).
Korean Bio Material Packaging Association, Available from: http://www.biopack.or.kr, Accessed Dec. 10, 2014.
Expert Group Meeting "Environmental Degradable Polymers and Sustainable Development," Sep. 5-6, 2002 ICS-UNIDO-Development of Plastics Manufacturing Industry in Europe, Dr. Ingo Sartorius.
The Freedonia Group, Inc., "World Bio Plastics Industry Study," 2548, 2009.
European Bioplastics, Available from: http://www.en.europeanbioplastics.org, Accessed Dec. 15, 2014.
※ AI-Helper는 부적절한 답변을 할 수 있습니다.