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바이오 베이스 플라스틱을 아세요?
 
식물로 만드는 친환경 플라스틱
 
김솔기자 | 2013.04.30 | 2013년 5월호
 
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이산화탄소로 만든 쇼핑백을 들고 다닐 수 있는 날이 머지 않았다. SK 이노베이션이 2014년 대량 생산을 목표로 개발 중인 ‘그린폴’ 때문이다. ‘그린폴’은 이산화탄소 플라스틱으로, 이산화탄소를 회수하여 저장한 후 촉매기술을 이용해 플라스틱의 원재료인 폴리머로 재생산한 것이다. 분해 시에도 물과 이산화탄소로만 분해가 되기 때문에 유해가스가 발생하지 않는다고. 이처럼 획기적인 친환경 플라스틱 소재에 대한 개발은 사실 어제 오늘 이루어지고 있는 일이 아니다.

최근 저탄소 녹생성장, 지구온난화, 탄소저감이 화두가 되고 있는 바이오 플라스틱 경쟁력이 강화되고 있다. 기존에 생분해 플라스틱을 중심으로 일회용품 및 극히 일부 산업에만 적용되고 있는 바이오 플라스틱이 식물체, 해조류 등 탄소중립형 바이오매스 유래 원료를 사용하는 바이오 베이스 플라스틱 범주까지 확장되면서 급속하게 산업화가 진행되고 있다. 또한 직접 완제품에 적용되어 매출 확대로 이어지는 점에서 매우 중요한 기술적 진보를 이루고 있다.
 전세계적으로 환경인식 변화, 환경 규제 등으로 인하여 바이오 플라스틱의 경쟁력 강화요인이 증가되는 가운데 바이오 플라스틱 시장이 최근 몇 년간 보인 가파른 성장세는 이러한 관심을 반영한다.
 바이오 플라스틱은 바이오매스와 같은 생물자원을 원료로 사용하여 제조하는 고분자 플라스틱이다. 그렇다면 바이오매스란 무엇인가? 양적 생물자원이다. 쉽게 말해 옥수수나 사탕수수 등의 식물자 원, 미생물 대사산물이나 미생물, 해조류 등이다. 세계 각국에서는 보통 바이오매스의 함량이 70% 이상이면 생분해 플라스틱, 25% 이상이면 바이오 베이스 플라스틱으로 규정하고 있다. 시간의 경과에 따라 미생물에 의해 자연 분해되는 생분해 플라스틱은 생분해 속도가 빠르고 탄소 배출량도 적어 친환경적이다. 하지만 유통 중 분해 가능성과 생산성 및 물성 취약, 높은 단가, 재활용의 어려움 등을 문제로 일회용품, 수술용 봉합사 수준의 극히 일부 분야에만 사용될뿐 상용화는 어려운 실정이었다. 이러한 한계 때문에 최근 몇 년간 생분해의 단점을 개선한 바이오 베이스 플라스틱으로 패러다임이 변화했으며, 산업화도 빠르게 진행되고 있다. 생분해로는 지지부진 하던 바이오 플라스틱 시장의 성장도 바이오 베이스 플라스틱의 성장과 그 궤를 같이 한 것이다.
 바이오 베이스 플라스틱은 앞서 말했다시피 생분해 플라스틱보다 바이오매스 함량이 낮다. 20~40%의 바이오매스와 60~80%의 플라 스틱을 혼합 사용한다. 상용화제를 이용한 화학적 결합으로 층 분리도 없고 물성도 좋다. 신율은 일반 플라스틱보다 떨어지지만 강도 면에선 더 뛰어나기까지 하다고. 분해기간 조절이 가능하기 때문에 유통 중 분해에 대한 걱정도 필요 없다. 바이오 베이스 플라스틱 제품이 꾸준히 출시되고 있는 것도 이 때문이다.
포장재에서 자동차까지 실용화 완료!
일회용 소모품 성격인 포장재 분야에서만 사용이 이루어지는 생분해 플라스틱과 달리 실용 범위가 넓은 바이오 베이스 플라스틱. 옥수수폰과 같은 전자제품에서부터 식품관련 포장재, 산업용 포장재, 건축자재, 자동차 분야까지 이를 소재로 한 제품들이 상당수 출시 되었다.
 특히 자동차 분야의 경우에는 환경 규제 및 석유 자원 고갈 문제에 대비하여 바이오 베이스 플라스틱을 더욱 적극적으로 적용하려는 추세다. 법적 규제 대상인 VOC(휘발성 유기 화합물)의 저감과 친환 경성 확보가 가능할 뿐만 아니라 물성도 좋아 고객의 요구를 여러 모로 만족시킬 수 있기 때문이다. 이미 친환경적인 내·외장재의 개발과 적용이 활발한 외국과 달리 국내는 아직 이렇다 할 적용사례가 없어 더 많은 관심이 요구된다.
 그 와중에 국내의 자동차 부품전문 기업인 SH글로벌이 (사)한국바 이오소재패키징협회, SK케미칼 등과 2011년 공동연구 계약 이후 개발을 시작한 Door Trim용 바이오 플라스틱의 상용화를 앞두고 있어 귀추가 주목된다. 이 같은 개발 성과를 바탕으로 각종 내장재 개발에도 나설 것이라고 하니, 앞으로 국내 자동차 시장에서도 바이오 베이스 플라스틱의 활발한 사용을 기대할 수 있겠다.
옥수수를 플라스틱으로 만드는 방법
식물자원을 바이오 플라스틱으로 만드는 방법
바이오 플라스틱의 원료가 될 수 있는 자원은 다양하다. 가장 대표 적인 것이 옥수수 전분이다. 그러나 최근에는 식량자원인 옥수수전분의 사용을 줄이고 식용으로 사용할 수 없는 식물체 부산물을 사용하고자 하는 움직임도 전세계적으로 나타나고 있다. 특히 우리나라에서는 옥피나 소맥피, 대두피, 왕겨 등의 산업부산물, 농산부산물을 활용하고 있다. 그런데 이 식물자원들은 어떻게 플라스틱으로 변할 수있는 것일까?
 우선 식물 형상의 원료를 나노분체기로 아주 미세하게 갈아서 파우더를 만든다. 파우 더는 원료에 고농도의 배합제를 섞는 마스터 배치(Master Batch) 공정을 거쳐 바이오 펠릿(분말을 기계적인 힘으로 성형시킨 원기둥 형태의 조립물), 즉 바이오 플라스틱이 되는 것이다. 이 원료 M/B 생산 공정을 통해 내수성과 내열성을 비롯하여 화학적 결합을 통한 물성 향상, 상용성 증대, 분산성 개선 등의 성능을 부여받게 된다.
 바이오 베이오 플라스틱은 화학적 결합의 방법에 따라 결합형과 중합형 두 가지로 나뉘게 된다. 결합형은 사탕수수, 소맥피, 왕겨 등의 식물체를 갈아서 분말 형태 그대로 다른 고분자와 화학적 결합을 시키는 것을 말한다. 중합형은 식물체를 완전히, 단량체까지 분해해서 중합하는 것이다. 이를 통해 분자량이 커진 바이오 플라스틱은 결합형보다 물성이 훨씬 좋지만 가격이 비싸다는 단점은 있다. 중합형 플라스틱인 SK케미칼의 에코젠. 38%를 전분과 같은 식물체 유래 물질로 만든 이 플라스틱은 투명도가 좋고 내스크래치성도 좋다. 플라스틱 중 가장 강도가 좋다는 폴리카보네이트보다 더 우수한 강성을 자랑한다고. 하지만 기존 플라스틱과 3~4배 정도의 가격 차이가 난다. 비싼건 제품 가격뿐만이 아니다. 이러한 중합형 바이오 베이스 플라스틱을 만들기 위해 설비에 투자해야 하는 비용도 만만치 않아 대기 업이 아니면 만드는 시도조차 하기 어렵다.
 하지만 계속되는 바이오 플라스틱 시장의 성장과 연구개발에 대한 노력, 환경에 대한 인식 변화로 이 같은 중합형 플라스틱의 적용 범위까지 넓어지지 않을까 생각해본다.
 환경에 대한 염려의 목소리가 점점 커지고 있다. 석유자원 고갈에 대한 우려 때문에 대체 자원을 찾기 위한 노력이 시작된지도 이미 오래다. 바이오 플라스틱에 대한 관심 증가는 이 같은 기류에 의한 것이며, 이 대체 플라스틱은 환경에 대한 걱정을 충분히 감쇄시킬만한 영향력도 가지고 있다. 그러므로 우리가 플라스틱 소재의 친환경화에 관심을 기울여야 함은 마땅한 일일 것이다. 물성 좋고 친환경적인 바이오 플라스틱으로더 이상 바다 한가운데 쓰레기 섬이 떠다니는 일이, 플라스틱에 끼어 허리가 잘록해진 바다거북이 출현하게 되는 일은 없어야 할것이다.


 
TAG :  바이오  친환경  플라스틱
 
 
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