본문내용
1. 바이오 플라스틱의 개발 현황 및 전망
1.1. 플라스틱 폐기물 증가로 인한 사회문제
1.1.1. 플라스틱 사용 및 재활용의 문제점
국내 플라스틱 폐기물의 재활용률은 매우 낮은 실정이다. 가장 큰 문제점은 너무나 많은 종류의 플라스틱 사용으로 인하여 국민들이 쉽게 분리수거를 할 수가 없다는 것이다. 제조 및 생산 단계에서부터 분리가 어려운 라벨, 다른 재질과 화려한 색상으로 제조된 페트병이 많아서 분리수거를 하더라도 재활용이 실질적으로 어려운 경우도 있다. 한국포장재재활용사업공제조함에 따르면 국내 생산된 페트병 중 재활용이 쉬운 제품은 전체의 1.8%(2015년 기준)에 불과하다.
반면에 커피전문점 등 1회 용품 사용이 늘고 불필요한 과대포장과 온라인 쇼핑 증가 등 소비패턴이 변화함에 따라 유통 및 소비 단계에서는 포장 폐기물 발생이 급증하고 있다. 하지만 재활용 비용이 많이 들어 재활용 업체의 수익성은 점점 악화하는 상황이며, 폐기물 수입 관리 및 국내 재활용 제품 수요 관리 체계도 미미하여 근본적인 문제 해결책이 필요한 상황이다.
1.1.2. 국내외 플라스틱 규제 현황
전 세계적으로도 석유계 플라스틱 제품 규제가 지속적으로 강화되고 있다. 특히 EU에서는 플라스틱 면봉, 빨대, 풍선 막대, 그릇, 식기, 음료 막대, 병, 물티슈, 봉지, 포장지 등 일반인이 가장 많이 사용하는 10개 플라스틱 제품 사용을 금지하는 법안을 심의 중에 있으며, 또한 2025년까지 각 회원국은 전체 유통되는 플라스틱 음료수병 중 90% 이상을 수거해야만 한다. EU의 플라스틱 전략은 플라스틱 제품 재활용, 플라스틱 폐기물 발생량 감축, 투자 및 혁신 유도, 글로벌 대응으로 구분되며, 이를 통해 2030년까지 플라스틱 분리수거 및 재활용 산업 분야에서 20만 개의 일자리를 창출한다는 목표를 제시하고 있다.
국내 정부 정책에 있어서도 폐플라스틱 및 폐비닐 처리에 대한 대응이 매우 소극적이었던 이전과는 달리, 플라스틱 폐기물 감소에 대한 강력한 대책들이 제시되고 있으며, 각 부처별로도 다양한 바이오 플라스틱 R&D 기획이 제시되고 있다. 정부는 2018년 5월 국무총리 주재로 연 국정현안점검조정회의에서 2030년까지 플라스틱 폐기물량을 지금보다 50% 감축하고 재활용률을 70%까지 끌어올리겠다는 의지를 표명하였으며, 편의점, 백화점 등의 유통과정에서 비닐, 스티로폼 등 일회용품을 줄이기 위해서 과대포장검사를 의무화하는 법령 개정을 추진 중에 있다. 실례로 대형마트의 과대포장 제품 입점 금지와 커피전문점의 일회용품을 규제가 점진적으로 강화되고 있다.
1.1.3. 바이오 플라스틱의 필요성 증가
국내 정부 정책에 있어서도 폐플라스틱 및 폐비닐 처리에 대한 대응이 매우 소극적이었던 이전과는 달리, 플라스틱 폐기물 감소에 대한 강력한 대책들이 제시되고 있으며, 각 부처별로도 다양한 바이오 플라스틱 R&D 기획이 제시되고 있다. 정부는 2018년 5월 국무총리 주재로 연 국정현안점검조정회의에서 2030년까지 플라스틱 폐기물량을 지금보다 50% 감축하고 재활용률을 70%까지 끌어올리겠다는 의지를 표명하였으며, 편의점, 백화점 등의 유통과정에서 비닐, 스티로폼 등 일회용품을 줄이기 위해서 과대포장검사를 의무화하는 법령 개정을 추진 중에 있다. 또한 대형마트의 과대포장 제품 입점 금지와 커피전문점의 일회용품을 규제가 점진적으로 강화되고 있다. 이처럼 플라스틱 폐기물 감소에 대한 강력한 정부 정책의 필요성이 대두되면서, 이를 해결하기 위한 바이오 플라스틱 소재개발에 대한 관심이 증가하고 있다.
1.2. 바이오 플라스틱 개요 및 종류
1.2.1. 개념
바이오 플라스틱의 개념은 "식물체 바이오매스(biomass)와 같은 생물자원을 이용하여 제조된 바이오 기반 고분자를 말하는 것으로, 친환경 플라스틱, 그린 플라스틱, 환경 배려 플라스틱 등으로 불리고 있다"이다. 바이오 플라스틱은 바이오매스 기반의 고분자 플라스틱 전체를 의미하므로 생분해 플라스틱뿐만 아니라, 탄소 중립(carbon neutral)형 식물체 바이오매스를 적용하여 이산화탄소를 저감시키는 소재를 포함하고 있다. 특히 바이오매스를 일부 적용한 바이오베이스(bio-based) 플라스틱은 플라스틱 사용 감량 및 이산화탄소 저감 기능이 강조되고 있다.
1.2.2. 종류
1.2.2.1. 생분해 플라스틱
생분해 플라스틱은 화학 합성계와 미생물 합성계로 구분된다. 화학 합성계 생분해 플라스틱에는 PBS(Poly butylene buccinate), PCL(Poly capro lactone), PEU(Poly ester urethane), PGA(Ploy glycolic acid), PBAT(Poly butylene adipate-co-terephthalate) 등이 있으며, 미생물 합성계 생분해 플라스틱에는 PHA(Poly hydroxy alkanoic acid), PHB(Poly 3-hydroxybutyrate), PHV(Poly 3-hydroxy valerate), Pullulan(풀루란) 등이 있다.
천연물 합성계 생분해 플라스틱은 PLA(Polylactic acid), TPS(Thermo plastics starch), AP(Aliphatic polyester), CA(Cellulose acetate), CDA(Cellulose di acetate) 등이 있다. 이들은 물성 개량, 유통 중 생분해 가능성, 생산성 개선, 가격 경쟁력 확보 등의 과제를 해결해야 한다. 하지만 최근 물성이 보완된 석유화학 유래 생분해 플라스틱이 많이 보급되면서 천연물 합성계와 석유화학 유래 생분해 플라스틱을 혼합 사용하여 물성을 보완하는 추세이다. 또한 유통 중 생분해가 되는 것을 방지하기 위해 최종생분해 기간을 연장시키기 위한 연구 개발도 이루어지고 있다.
1.2.2.2. 천연 고분자
천연 고분자는 식물체 바이오매스와 같은 생물자원을 이용하여 제조된 고분자 물질이다. 천연 고분자는 플라스틱 특성을 가지는 화학적 공정을 거치지 않고 물리적 처리, 가소화, 물리 화학적 처리만을 거쳐 사용되는 경우가 증가하고 있다.
이에 해당하는 천연 고분자 소재로는 종이, 펄프, 임업부산물, 해조류, 산업부산물, 담자균류 등이 있다. 이러한 천연 고분자 소재는 재활용이 용이한 장점이 있지만, 강도 보강, 투기 투습도 조절, 수분에 취약한 문제점이 있다.
최근에는 재활용이 용이하지 못한 전분계 소재보다는 셀룰로오스 계열인 종이, 펄프를 이용한 연구 개발 및 산업화가 추진되고 있다. 일부에서는 종이에 생분해, 수용성 코팅을 하여 수분산성, 알칼리 해리성을 부여한 종이 제품이 상용화되고 있는 추세이다. 또한 PVDC를 적용한 고차단성 종이 제품도 출시되었지만, PVDC 적용에 따른 문제점을 극복할 필요가 있는 실정이다.
1.2.2.3. 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 진행된다. 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 중동과 생분해가 너무 빨라 유통 중 조기 생분해가 우려되는 아열대 지역인 동남아 지역을 중심으로 산업화가 많이 되고, 유럽, 미국 등으로 산업화가 빠르게 확산되고 있다. 최근 출시되는 산화생분해 플라스틱은 식물체를 동시에 처방한 제품으로 바이오베이스 플라스틱의 범주에도 포함이 되는 제품이 산업화되고 있는 추세이다.
1.2.2.4. 바이오베이스 플라스틱
바이오베이스 플라스틱은 사탕수수와 같은 식물체인 바이오매스에서 당화과정을 거쳐 단량체를 생산하고 이 단량체를 중합하는 방식의 중합형 바이오베이스 플라스틱과 생분해 플라스틱 또는 식물체 바이오매스를 기존 난분해성 플라스틱을 그라프트 결합, 가교 결합 시키는 결합형 바이오베이스 플라스틱이 있다. 바이오베이스 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. 바이오베이스 플라스틱은 페트병에서 자동차 분야까지 그 적용 범위가 확장되고 있고, 식량자원의 사용에 대한 문제점을 해결하기 위해 셀룰로오스, 볏짚, 왕겨, 옥수숫대, 대두박, 옥수수 껍질, 대나무 등 풍부한 비식용계 부산물 자원을 바이오 플라스틱 원료 소재로 사용하고 있다.
1.3. 바이오 플라스틱 관련 규제 및 시장 동향
바이오 플라스틱 관련 규제 및 시장 동향은 다음과 같다.
전 세계적으로 석유계 플라스틱 제품 규제가 지속적으로 강화되고 있다. 특히 EU에서는 플라스틱 면봉, 빨대, 풍선 막대, 그릇, 식기, 음료 막대, 병, 물티슈, 봉지, 포장지 등 일반인이 가장 많이 사용하는 10개 플라스틱 제품 사용을 금지하는 법안을 심의 중에 있으며, 또한 2025년까지 각 회원국은 전체 유통되는 플라스틱 음료수병 중 90% 이상을 수거해야만 한다. EU의 플라스틱 전략은 플라스틱 제품 재활용, 플라스틱 폐기물 발생량 감축, 투자 및 혁신 유도, 글로벌 대응으로 구분되며, 이를 통해 2030년까지 플라스틱 분리수거 및 재활용 산업 분야에서 20만 개의 일자리를 창출한다는 목표를 제시하고 있다.
국내 정부 정책에 있어서도 폐플라스틱 및 폐비닐 처리에 대한 대응이 매우 소극적이었던 이전과는 달리, 플라스틱 폐기물 감소에 대한 강력한 대책들이 제시되고 있으며, 각 부처별로도 다양한 바이오 플라스틱 R&D 기획이 제시되고 있다. 정부는 2018년 5월 국무총리 주재로 연 국정현안점검조정회의에서 2030년까지 플라스틱 폐기물량을 지금보다 50% 감축하고 재활용률을 70%까지 끌어올리겠다는 의지를 표명하였으며, 편의점, 백화점 등의 유통과정에서 비닐, 스티로폼 등 일회용품을 줄이기 위해서 과대포장검사를 의무화하는 법령 개정을 추진 중에 있다.
한편, 소비자들의 친환경 제품에 대한 선호...
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