[이미디어= 황원희 기자] 지난 3월 15일 화학경제연구원 주최로 여의도 전경련회관에서 열린 제5회 <친환경 플라스틱 세미나>에서는 바이오 플라스틱 시장 동향과 친환경 소재 전략, 생분해성 수지 시험방법, 해외 친환경 플라스틱 인증 소개 등 다양한 최신 트렌드가 소개되었다.

화이트바이오 성장 무궁무진해
첫 번째 연사로 나선 카톨릭대학교 유영선 교수는 ‘바이오 플라스틱 시장 동향 및 국내외 인증 현황’에 대한 발표를 진행했다. 바이오플라스틱이란 석유기반 생분해성 고분자를 포함한 바이오매스 유래 고분자를 의미하며 이는 생분해성인 고분자와 생분해성이 아닌 바이오매스 기반 고분자를 포함한다.

 

▲유영선 교수 발표 장면

전 세계적으로 일회용 플라스틱 사용의 규제가 강화됨에 따라 친환경 플라스틱의 수요가 증가할 것으로 예상된다. 플라스틱의 자원순환을 위해 리사이클 산업의 증가와 비중이 보다 확대되고 있는 추세이다. 따라서 바이오 플라스틱과 천연물 소재가 기존 석유계 플라스틱을 대체할 것으로 예상된다.

 

플라스틱 재활용은 물리적 재활용, 화학적 재활용, 열적 재활용 또는 에너지 회수로 나뉠 수 있다. 물리적 재활용은 재활용 가능한 플라스틱을 분류해 가공과정을 거쳐 다시 플라스틱 제품을 생산하게 된다. 이는 투자비용, 제품 가격이 저렴하며 최초 플라스틱 대비 품질저하를 일으킬 수 있다. 그러나 폐비닐, 복합재질 등 재활용이 어려운 소재는 선별과정이 어려운 편이다. 화학적 재활용은 폐플라스틱을 화학적으로 분해해 원료 상태로 되돌려 재활용한다. 이는 투자비용과 제품가격이 높은 편이다. 하지만 최초 플라스틱 대비 품질 유지가 가능하다는 특징이 있다.
 

소재와 제품 개발시 고려사항으로는 남들이 쉽게 하지 못하는 기술과 경쟁업체가 적고 부가가치가 높은 환경친화 제품이 더욱 주목받고 있다. 이러한 기술, 생산, 마케팅은 협력, 아웃소싱을 통해 이루어지며 흑자 운영을 고려함으로써 차기 아이템을 생각할 수 있어야 한다.
 

에드로이트 마켓 리서치에 의하면 화이트 바이오산업 세계 시장 규모는 2019년 2.378억 달러에서 2028년 5,609억 달러로 연평균성장률 10.1%에 달하는 것으로 조사되고 있다. 화이트바이오는 옥수수·콩·목재류 등 재생 가능한 식물자원을 원료로 화학제품 또는 바이오연료 등을 생산하는 기술을 일컫는 것으로 농업생명체를 활용하여 바이오농업을 실용화할 수 있는 제품을 개발하는 분야인 그린바이오, 질병극복과 건강증진을 위해 연구하는 생명과학기술 분야인 레드바이오 분야에 비해 39%를 차지할 정도로 그 비중은 큰 편이다. 화이트바이오의 주요 적용 분야는 전자제품, 어린이완구, 자동차 부품, 식품 포장 등이며 일본, 프랑스, 뉴질랜드 등에서는 쿠키컵으로 이용되고 있다.

친환경 범주 정확히 구분해야
생분해호기 조건은 바이오베이스 제픔으로 바이오탄소 함량 25% 이상을 차지해야 한다. 생분해성 제품은 셀룰로오스 대비 생분해 90% 이상으로 바이오탄소 기준은 없다. 바이오매스 생분해 제품은 셀룰로오스 대비 생분해 90% 이상으로 바이오탄소 50% 이상을 충족시켜야 한다. 특히 옥수수 전분인 천연소재가 주성분으로 미생물, 토양 등에 100% 분해되는 제품으로 3~6개월 이내에 어떠한 독성이나 미세 플라스틱을 남기지 않고 자연으로 돌아가는 제품이다. 

생분해 실험 조건에서 퇴비 조건 58도 이상, 수분 70% 이상 조건에서 6개월간 실험한 결과 매립지 조건과 다른 자연 상태에서 단기간내에 유의미한 생분해가 될 가능성이 적고 실제로는 생분해 플라스틱은 잘게 쪼개진 상태가 지속된다고 밝혔다. 즉 오랜 시간이 지나서 미생물 분해가 종료돼 생분해 제품이 6개월 내에 자연에서 생분해된다는 주장은 근거가 명확하지 않을 수 있다. 이에 정부와 지자체에서는 종량제 봉투에 버리는 것을 권장하고 있다.

 

바이오베이스 플라스틱은 식물체 바이오매스를 적용해 이산화탄소를 감량한 것이 특징이다. 바이오매스 함량 인증 적용 기준은 미국은 25% 이상, 유럽 등은 20% 이상으로 2002년 미국에서 인증이 시작됐다, 적용 범주로는 감량 측면에서 유기탄소 적용으로 합성수지 사용량 감량 효과를 기대할 수 있으며 재활용 측면에서 기존 플라스틱과 유사한 분자구조로 재활용이 가능하다는 특징이 있다. 이는 산업용품, 농원예용품, 패키징 등 적용 제품 범주의 다양성 확대가 가능하다. 생물학적 유래 원료는 식물, 동물, 미생물 등이 해당된다.
 

2021년 8월 환경표지 대상제품 및 인증기준 개정고시를 한 바 있는데 이는 환경표지 인증의 신뢰도 향상 및 다른 법률 규정과의 연계를 강화하기 위한 것이었다. 주요내용을 보면 포장재(EL606), 바이오매스 수지(EL727)의 1회용품은 인증대상에서 제외되며 생분해성 수지제품(EL724)은 회수가 곤란한 제품만 유지된다. 또한 제품별로 서로 다른 포장기준은 재활용 ‘우수’ 등급으로 일원화된다, 특히 EL606 환경마크는 같은 용도에 한번 사용하도록 만들어진 제품 즉 컵, 접시, 용기, 봉투, 쇼핑백 등에 대한 적용 범위를 갖고 있다.
녹색인증 제도 또한 주목받을 것으로 보인다. 이는 2010년 1월 ‘저탄소 녹색성장 기본법’에 의해 녹색기술 또는 사업을 인증지원하는 것을 일컫는다. 녹색기술 범위는 탄소저감, 신소재, 청정생산, 친환경 농수산품 및 시스템 등 10개 기술에 적용된다.
 

환경성 표시광고란 제조업자들이 환경성에 관한 서술문과 심벌, 도표 등을 포함한 자기 선언을 통해 주장하는 표시 및 광고를 말하는데 실증을 하면 되는 것으로 환경마크나 녹색인증 등의 인증이 필수 사항은 아닌 것을 알 수 있다.
 

따라서 환경성 표시광고를 할 때 근거없는 포괄적 환경성 표현은 금지되며 각각의 환경적인 속성 및 효능들을 이해할 수 있도록 구체적인 근거 및 범주를 한정해 표시 및 광고를 해야 한다.

국제인증 위한 절차 차근히 밟아야
이어서 한국환경산업기술원의 조원희 실장은 ‘생분해성 수지 시험방법 및 국가표준 개발’에 대한 발표를 진행했다. 1회용 플라스틱 패키징에 대한 문제가 심각해지고 있는데 짧은 시간만 사용하고 그 이후에는 대부분 폐기되는 수순을 밟고 있다. 

▲생분해 관련 국외 인증(제공=한국환경산업기술원)

플라스틱의 저렴한 비용, 내구성, 다용도성의 장점으로 지구환경 모든 곳에서 볼 수 있으며 현재까지 생산된 전세계 플라스틱의 9%만이 재활용되고 있는 실정이다. 이에 포장재에 대한 생분해성 요구가 그만큼 절실해지고 있는데 생분해성 플라스틱에는 바이오매스에서 유래된 것과 석유에서 유래된 것이 있으며 생분해성이 있다면 통상 생분해성 플라스틱이라고 불린다. 바이오매스 플라스틱은 식물성 원료에서 추출한 생분해성 폴리머로 만들어지며, 주로 에탄올, 메탄올 등의 바이오매스를 통해 제조된다. 

 

그러나 생분해플라스틱은 생분해성 폴리머뿐 아니라 생분해성 및 환경 호르몬 같은 첨가제를 이용해 제조된다. 또한 특정 조건에서 분해되며 기존 플라스틱과 물성 차이로 혼입시 재활용이 저해된다.
 

정부는 생분해 플라스틱의 활성화 지원을 위해 인증기준을 세분화하고 있다. 또한 국제 플라스틱 협약에서는 대안 플라스틱 및 플라스틱 제품에 대한 공통사항으로 전주기 온실가스 배출량이 적고 인간과 동식물에 유해하지 않은 플라스틱 및 플라스틱 제품을 뜻하며 바이오 플라스틱이나 생분해성 플라스틱이 포함될 수 있다고 정의하고 있다.
 

따라서 어떤 상황과 조건에 따라 생분해가 되는지 표시하는 일이 필수화되고 있는데 단순히 바이오플라스틱이라는 단어를 쓰는 대신 표시 함량을 정확하게 해서 50% 내지 60% 바이오베이스 플라스틱이라고 표시하는 일이 소비자에게도 필요하며 인식에 더욱 용이하다. 유럽지역에서도 이러한 가이드라인을 만드는 추세에 있으며 이러한 추세라면 막연히 바이오플라스틱이라는 용어만 가지고 마케팅을 하는 데는 한계가 있다. 또한 소비자들에게도 어떤 식으로 재활용이 되는지 정보를 제공해야 제품 순환에 대한 확신을 가질 수 있다.
 

특히 생분해 플라스틱은 토양 퇴비화에도 사용될 수 있지만 해양에서 버려지는 어구 등 다양한 폐기물에 대해 생분해 조건도 추가로 개발되고 있으며 관련 인증 기준도 세분화하기 위해 노력하고 있다.
 

국내에서도 이러한 국제인증을 위한 준비작업이 되어야 하는데 플라스틱 생산과 소비가 엄청난 국가라 이 또한 쉽지는 않을 것으로 보인다. 향후 생분해성 플라스틱의 범주와 방향성 등을 검토해봐야 한다.
 

국제적인 인증으로는 ISO 표준이 있으며 국내에는 KS 표준이 있다. 보통 ISO표준을 통해 국내 인증도 부합화 과정을 거쳐왔다. 이제 다른 분야보다 해양환경에서 유지가능한 제품에 대한 생산을 의무화해야 하며 관련 국제 인증도 표준 예시로 나와있어 곧 국내에도 이와 관련된 표준화가 이루어질 것으로 보인다. 특히 어망, 선, 미끼와 같은 특정 해양환경에 사용되는 플라스틱은 바다에 폐기되는 경우가 많다. 이러한 물질의 생분해성은 생태계와 환경에 대한 손상을 방지하는 데 엄청난 장점을 준다.
 

국내에도 2024년 신규 제정을 통해 생분해성 수지의 재질 확인 시험방법을 KS로 제정하고 있다. 재질확인의 목적은 생분해성 수지 제품을 구성하는 각각의 재질에 대해 생분해성 수지임을 확인할 목적으로 생분해도가 검증된 단일 또는 복합 재질의 생분해성수지 원료와 5종의 단일 수지 및 이들 수지로 구성된 복합 생분해성 수지 간의 물리화학적 특성을 비교해 동등성 여부를 간접적으로 확인하기 위한 것이다. 특히 생분해 시험 기간이 180일 이내 24개월 이내와 같은 오랜 기간이 걸리고 고비용이 요구된다. 이에 국립환경과학원과 환경산업기술원과의 업무협약을 통해 KS를 제정하게 되었다.
 

시험방법은 시험편을 채취해 전처리를 거치고 푸리에변환 적외선 분광광도계 FTIR을 거치게 된다. 이어서 시차주사 열량계인 DSC를 거치게 되는데 이 시험만으로 제질을 명확하게 확인할 수 없다면 Py-GC-MS법에 따른 시험을 추가해 재질을 확인하게 된다. 또한 신규 시험법으로 TGA-FTIR 분석법이 개발되고 있는데 이는 생분해성 재질 확인 시험방법의 기술적 한계를 보완하기 위한 분석법에 대한 검증 작업 중에 있다고 밝혔다.

각 기업체에서도 바이오베이스 플라스틱 선점 노력해
이제 바이오베이스 플라스틱은 각 기업체의 야심 찬 제품개발로 이어지고 있다. 바이오 원료를 투입해 만들었다는 의미를 가진 ‘바이오 밸런스드(Bio-balanced)’ 제품 개발이 속속 이루어지고 있는데 코카콜라, 하인즈와 같은 기업은 자사 바이오페트 제품을 생산하고 있으며 다농은 물병 및 요거트 포장 등에 사용하고 있다. 네슬레도 일정비율의 바이오 원료와 석유화학을 함유한 물병과 뚜껑을 선보이고 있다.

▲바이오밸런스드 폴리머 적용사례 및 전망(제공=한화솔루션)

바이오매스 소재는 1년생 작물, 해조류, 산업 폐기물, 비식용계 유기성 폐자원이 주로 이용되며 약한 물성과 유통 중 생분해 가능성, 내수 및 투기, 생산성, 가격경쟁력과 재활용 측면에서 문제점이 발견되고 있다고 업계 관계자는 밝혔다.

 

이에 바이오매스 20~40%와 플라스틱 60~80%의 혼합사용이 권장되고 있으며 이는 이산화탄소 저감에도 기여하고 있다. 또한 유럽플라스틱협회에 따르면 글로벌 바이오플라스틱 및 바이오폴리머 시장은 2021년 107억 달러에서 2026년 297억 달러로 성장할 것으로 전망되며 미국은 2030년까지 석유 소비량 30%를 바이오화학제품으로 대체한다는 계획을 밝혔다. 일본도 2030년까지 일회용 플라스틱 쓰레기 배출량 25%를 감축함으로써 생분해성 플라스틱을 중점 지원한다는 계획을 밝혀 바이오 기반 플라스틱의 수요는 더욱 커질 것으로 보인다.

 

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