지구온난화 방지 정책 및 플라스틱 쓰레기에 의한 환경오염 방지의 해결책으로 제시된 플라스틱의 원료 자체를 재생 가능한 원료로부터 생산된 일명 바이오매스 기반 바이오 플라스틱 중 대표적인 polylacticacid (PLA), 유해 화학물질이 포함될 가능성이 적은 장점으로 화장품 용도로 시장전개가 용이할 것으로 예상되는 polyglycolicacid (PGA), 미생물생산 바이오 플라스틱의 대표적인 polyhydroxyalkanoate (PHA), 가격 대비 우수한 물성의 전분/녹말계열 고분자 등의 동향을 살펴보고자 한다. 특히 포장재 분야, 일회용 위생용품 분야, 폐기물 발생량의 가장 많은 부분을 차지하고 있는 건설 폐기물 분야에 있어서의 환경 친화적인 바이오 플라스틱의 개발 동향을 고찰해보았다.
지구온난화 방지 정책 및 플라스틱 쓰레기에 의한 환경오염 방지의 해결책으로 제시된 플라스틱의 원료 자체를 재생 가능한 원료로부터 생산된 일명 바이오매스 기반 바이오 플라스틱 중 대표적인 polylacticacid (PLA), 유해 화학물질이 포함될 가능성이 적은 장점으로 화장품 용도로 시장전개가 용이할 것으로 예상되는 polyglycolicacid (PGA), 미생물생산 바이오 플라스틱의 대표적인 polyhydroxyalkanoate (PHA), 가격 대비 우수한 물성의 전분/녹말계열 고분자 등의 동향을 살펴보고자 한다. 특히 포장재 분야, 일회용 위생용품 분야, 폐기물 발생량의 가장 많은 부분을 차지하고 있는 건설 폐기물 분야에 있어서의 환경 친화적인 바이오 플라스틱의 개발 동향을 고찰해보았다.
Trends of bioplastics, especially biomass-based bioplastics which is one of the most promising ways to solve the depletion of fossil fuels and global warming problems, were investigated. Emerged bioplastic polymers such as polylacticacid (PLA), polyglycolicacid (PGA) for cosmetic additive, polyhydro...
Trends of bioplastics, especially biomass-based bioplastics which is one of the most promising ways to solve the depletion of fossil fuels and global warming problems, were investigated. Emerged bioplastic polymers such as polylacticacid (PLA), polyglycolicacid (PGA) for cosmetic additive, polyhydroxyalkanoate (PHA) produced by bacterial fermentation, and cost effective starch-based polymer were discussed with their general studies. Also recent technologies of environment-friendly bioplastics for packaging and construction materials as well as disposable hygienic goods were briefly reviewed.
Trends of bioplastics, especially biomass-based bioplastics which is one of the most promising ways to solve the depletion of fossil fuels and global warming problems, were investigated. Emerged bioplastic polymers such as polylacticacid (PLA), polyglycolicacid (PGA) for cosmetic additive, polyhydroxyalkanoate (PHA) produced by bacterial fermentation, and cost effective starch-based polymer were discussed with their general studies. Also recent technologies of environment-friendly bioplastics for packaging and construction materials as well as disposable hygienic goods were briefly reviewed.
* AI 자동 식별 결과로 적합하지 않은 문장이 있을 수 있으니, 이용에 유의하시기 바랍니다.
문제 정의
본문에서는 자원 고갈 및 환경 문제에 대한 해결책을 제시된 단량체를 석유화합물 원료를 사용하지 않고 재생 가능한 자원으로부터 생산하는 바이오매스 기반 플라스틱의 동향을 살펴보고자 한다. 더불어 환경오염 방지를 위한 친환경 소재인 바이오 플라스틱의 대표적인 적용 분야인 포장재 분야, 일회용 위생용품 분야, 나아가 국가 폐기물 발생량의 가장 많은 부분을 차지하고 있는 건설 폐기물 분야에 있어서 환경 친화적인 바이오 플라스틱의 최근 동향을 고찰해보고자 한다.
특히 주목할 사실은 2010년부터 등장한 바이오 기반 polyethyleneterephtalate (bio-PET) 및 바이오 기반 polyethylene (bio-PE)의 경우 생산 공정에서 기존 설비를 그대로 사용할 수 있어 음료수병(bio-PET)과 비닐봉지(bio-PE)를 중심으로 최근 바이오 플라스틱 시장확대의 중추적 역할을 하고 있다[5]. 본문에서는 자원 고갈 및 환경 문제에 대한 해결책을 제시된 단량체를 석유화합물 원료를 사용하지 않고 재생 가능한 자원으로부터 생산하는 바이오매스 기반 플라스틱의 동향을 살펴보고자 한다. 더불어 환경오염 방지를 위한 친환경 소재인 바이오 플라스틱의 대표적인 적용 분야인 포장재 분야, 일회용 위생용품 분야, 나아가 국가 폐기물 발생량의 가장 많은 부분을 차지하고 있는 건설 폐기물 분야에 있어서 환경 친화적인 바이오 플라스틱의 최근 동향을 고찰해보고자 한다.
성능/효과
둘째 바이오매스 기반한 단량체를 중합하여 제조된 바이오 고분자(bio-based polymer)로서 polylacticacid (PLA), polyglycolicacid (PGA), polyhydroxyalkanoate (PHA)가 있다. 셋째 석유기반 단량체로 중합한 생분해성 고분자가 있는데 polycaprolactone(PCL), polybutylene succinate (PBS) 등을 들 수 있다. Table 1과 Figure 1에서 대표적인 바이오 플라스틱 고분자를 분류하였고 대표적인 바이오 플라스틱 고분자의 화학 구조를 나타내었다(Table 1, Figure 1).
후속연구
2009년 삼성전자에서는 핸드폰 외장 40%를 옥수수에서 추출한 PLA 컴파운드를 사용하고 전체 단말기의 80%를 재활용 할 수 있는 바이오 플라스틱으로 제작한 리클레임폰을 미국에서 출시한 바 있다. SK케미칼사도 친환경 생분해성 필름으로 미국 프리토레이사 썬칩의 스낵용 포장재로 세계 최초로 양산하였고 최근 투명성, 가공성, 내화학성을 가지면서 동시에 내열성과 친환경성을 보유한 바이오매스 기반 신제품으로 친환경, 내열, 고투명수지인 ECOZEN을 세계 최초로 상업화에 성공했으며 이를 기반으로 중소기업에서 화장품 용기나 식품용기, 포장재 및 산업용 필름이나 시트, 가전제품 등 다양한 용도의 ECOZEN 제품 시장 진출이 기대된다. 바이오매스 기반 바이오 플라스틱을 성공적으로 세계 시장에 진입시키기 위한 기술적 난점으로는 저가 단량체 제조를 위한 효율적인 발효 기술 개발, 단량체 형태로 변환하는 화학적 변환 기술, 바이오매스 단량체를 높은 분자량의 고분자로 전환하기 위한 고분자 중합 기술, 고분자의 정제 및 가공 기술을 통한 저가의 생산 공정을 확보하는 것이다.
일본촉매사는 PE, PP보다 강도가 우수하고 산소투과 방지성이 우수한 식품 포장용 지방족 폴리에스터인 polyethylene succinate (PES)를 상품명 Lunare SE로 개발하고 있으며 일본의 Kureha사는 차단성이 EVOH를 능가하는 고분자량 PGA(상품명 Kuredux) 개발에 성공하여 광범위한 식품포장재 용도로 시장 전개를 활발히 모색 중이다. 이러한 글리콜산계 차단성 수지 필름은 EVOH, polyacrylonitrile (PAN) 등 기존 차단성 필름을 대체할 수 있으며 또한 실리카, 알루미나 등 무기물 증착 투명 필름이 차지하고 있는 광학용 및 디스플레이용 필름 시장에 진출하는 것도 기대할 수 있다고 사료 된다. 최근 DuPont사는 지방족/방향족 폴리에스터 공중합체 copolymeric aliphatic polyester를 개발하여 Biomax라는 이름으로 상품화하였는데 투명하고, 인열 강도가 높으며 기체투과도가 낮으므로 식품포장재로서 유망하다.
질의응답
핵심어
질문
논문에서 추출한 답변
바이오 플라스틱를 크게 세 가지로 분류하였을 때, 각 분류는 어떤 것인가?
바이오 플라스틱에는 다양한 종류의 고분자가 있는데 최근에는 생분해성 고분자, 그리고 바이오매스 기반 생분해 되지 않는 고분자 모두를 포함하여 분류되고 있으며 크게 세 가지로 분류할 수 있다. 첫째 자연에서 만들어진 천연고분자로서 polysaccharide, starch, gum, natural rubber 등이 대표적이다. 둘째 바이오매스 기반한 단량체를 중합하여 제조된 바이오 고분자(bio-based polymer)로서 polylacticacid (PLA), polyglycolicacid (PGA), polyhydroxyalkanoate (PHA)가 있다. 셋째 석유기반 단량체로 중합한 생분해성 고분자가 있는데 polycaprolactone(PCL), polybutylene succinate (PBS) 등을 들 수 있다. Table 1과 Figure 1에서 대표적인 바이오 플라스틱 고분자를 분류하였고 대표적인 바이오 플라스틱 고분자의 화학 구조를 나타내었다(Table 1, Figure 1).
미생물 생성 PHB와 PCL의 배합의 장점은 무엇인가?
일반 포장재 용도로서의 생분해성 바이오 플라스틱의 최근 개발 방향은 가격이 저렴하며 우수한 생분해성 전분을 다른 생분해성 고분자와 혼합하여 비용의 절감, 생분해도의 향상 등을 꾀하는 기술 및 전분과 PLA, 전분과 PCL, 전분과 diol/diacid계 aliphatic polyester 등의 혼합물 등 상대적으로 소수성인 생분해성 고분자와의 상용성 및 분산성의 개선을 위한 전분 변성 기술이 전체적인 전분계열 포장재의 핵심 기술이라 볼 수 있다. 특히 미생물 생성 PHB와 PCL의 배합은 PCL 단독보다 내열성이 있고 가공 물성도 좋아서 PHBV 공중합체를 만드는 것보다 간단히 생분해성 바이오 플라스틱을 얻을 수 있어 원가 절감의 이점이 있다. 최근 주목할 사실은 기존 PET와 물성이 동일한 바이오 기반 PET, 바이오 기반 PE의 경우 음료수병(bio-PET)과 비닐봉지(bio-PE)를 중심으로 최근 바이오 플라스틱 포장재 시장의 많은 부분을 차지하고 있다[15].
PLA의 특징은?
PLA는 수분 투과성이나 통기성에 뛰어나서 포장재, 섬유 등 다방면에서의 사용이 기대되며 또한 식물의 생육을 촉진하는 것으로 알려져 있어서 멀칭 필름, 이식용 포트, 식재용 네트 등 농림업 분야에의 이용도 많이 기대된다. PLA는 poly(α-hydroxy acid) 일종으로 지방족 폴리에스터이며 일반적인 지방족 폴리에스터처럼 열 및 수분에 약하며 가수분해 될 수 있는 점에서 정형외과용 제품, 약물 방출 제형 및 생분해성 봉합사로도 상품화되었다. PLA의 경우 생산량의 70%가 포장재로 사용되며, 의류나 가구용 섬유제품이 28%, 그 외 농업용 필름, 전기재료에 1%씩 사용되고 있다.
참고문헌 (20)
A. Iles and A. N. Martin, Expanding bioplastics production: Sustainable business innovation in the chemical industry, J. Clean. Prod., 45, 38-49 (2013).
A. L. Andrady, Assessment of environmental biodegradation of synthetic polymers, Polym. Rev., 34, 25-76 (1994).
Korea Biomaterial Packaging Association, http://biopack.or.kr.
Europa Bioplastics, Production capacity, http://en.european-bioplastics.org.
R. L. Reddy, V. S. Reddy, and G. Anusha, Study of bio-plastics as green & sustainable alternative to plastics, Int. J. Emerg. Technol. Adv. Eng., 3, 82-89 (2013).
J. Yu and L. Chen, The greenhouse gas emissions and fossil energy requirement of bioplastics from cradle to gate of a biomass refinery, Environ. Sci. Technol., 42, 6961-6966 (2008).
D. K. Gilding and A. M. Reed, Biodegradable polymers for use in surgery poly(glycolicacid)/poly(lacticacid) homo and copolymers, Polymer, 20, 1459-1464 (1979).
N. H. Park, D. H. Kim, B. Park, E. S. Jeong, and J. W. Lee, The industry trend analysis and perspectives of biodegradable polymers, Biomater. Res., 17, 114-120 (2013).
N. Peelman, P. Ragaert, B. de Meulenaer, D. Adons, R. Peeters, and L. Cardon, Application of bioplastics for food packaging, Trends Food Sci. Technol., 32, 128-141 (2013).
※ AI-Helper는 부적절한 답변을 할 수 있습니다.