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1 분해성플라스틱최근동향및플라스틱대체품개발현황 (1) ( 주) 네오엠씨씨 유영선 - 1 -

2 목차 1. 개요 2. 분해성플라스틱의소개 2.1 분해성플라스틱이란? 분해성관련용어정의 생분해성수지, 붕괴성수지및복합분해수지의분해 2.2 분해성플라스틱연구 개발배경및현황 분해성플라스틱연구 개발배경 국내외분해성플라스틱연구 개발현황 2. 3 분해성플라스틱의종류별특성 천연고분자계(Naturally Occurring Polymers) 화학합성고분자계(Chemically Occurring Polymers) 미생물생산고분자계(Microbiologically Occurring Polymers) 전분과화학합성또는미생물생산고분자의혼합형 복합분해성고분자(Multi Degradable Polymers) 광분해성고분자(Photo Degradable Polymers) 2.4 실용화단계의분해성플라스틱 PLA( 폴리유산) PCL( 폴리카프로락톤) 지방족폴리에스테르와전분의블렌드체 PBS( 폴리부틸렌석시네이트) 폴리-3- 히드록시부틸레이트(PHB) 와그공중합체 2.5 생분해성플라스틱과퇴비화과제 2.6 분해성평가방법 생분해성플라스틱 생분해성관련규격 복합분해성플라스틱 - 2 -

3 2.6.3 광분해성플라스틱 분해성플라스틱의주요사용용도 식별표시제도와국제표준화움직임 3. 참고문헌 - 3 -

4 1. 개요 플라스틱소재는다양하고우수한기능및저렴한가격으로현대인의풍요로운 일상생활과산업발달에큰공헌을해온반면대량으로발생되는각종폐비닐, 스 티로폼, 플라스틱용기등의소각이나매립에따른환경호르몬누출, 맹독성의다 이옥신검출폐기물의불완전연소에의한대기오염발생등과같은심각한환경 오염의원인으로대두되고있다. 이러한플라스틱폐기물의문제를해결하기위하여사용할때는플라스틱의가 공성, 내구성, 기계적성질을유지하면서추가로, 분해성이라는기능을부가하여 플라스틱의편리성과환경오염문제해결을할수있는연구가진행되고있다. 현재폐기된플라스틱이빛에의해서분해되는광분해성플라스틱이나토양중의 미생물에의해썩는환경친화적이고무해한플라스틱인분해성플라스틱의실용 화및의무화의압력이거세지면서독일, 이태리, 미국등선진각국에서는쇼핑 백, 플라스틱제병의분해성수지사용을의무화하는등생분해성플라스틱및광 분해성플라스틱등의실용화가활발히추진되고있다. 반영구적이라는플라스틱개발초기의장점은시간이흐름에따라잘썩지않는 다는특징이환경오염이라는부메랑이되어우리앞에나타나고있다. 플라스틱폐기물에의한환경오염이심각한사회문제로대두되고있다. 이로인해 세계각국 은앞다투어환경규제를강화하고있고, 우리정부도분해되기까지 300~500년 정도소요되는기존의일반난분해성플라스틱제품에부과되는폐기물부담금을 2012년에는평균 20 배까지인상하는정책을마련하고있다. 이에따라국내플라스 틱산업이많은어려움에직면할것으로예상된다. 폐기물부담금인상을포함한여러환경규제는플라스틱산업의성장에걸림돌 로작용할것으로본다. 이에국내플라스틱산업은이러한외부의도전을극복하 고이를디딤돌로삼아야한다. 오히려이러한어려움을기능성, 분해성등추가기 능을부여한기술및제품개발, 상용화추진, 원가절감등을통하여새로운도약의 기회로모색해야할필요가있다

5 우리나라는그동안생분해성등분해성플라스틱의실용화가미미한편이었지 만 2001년도에쓰레기종량제봉투의제조시생분해성소재함량 30% 이상사용 의무화를위한환경부지침이개정되고각시, 군, 구자치단체의조례개정작업이 완료되어, 우리나라도생분해성플라스틱시장이급속하게성장할것으로예상했 었다. 그러나생분해성플라스틱이가진단점들로인해서현재는거의사용되지 않고있는실정으로다른대안이필요하게되었다. 그대안으로개발되고있는제 품이기존제품의물성개량, 경제성등을고려한다양한분해성플라스틱의개발 및상업화연구가활발하다. 생분해성플라스틱의 2002년세계시장규모가약 9조원정도로성장할것으로 예상되었고, 최근분해성플라스틱과관련한지식재산권을선점하기위한선진국 과국내대기업및중소기업등의출원이급증하였다. 최근에는중소기업위주로 특허, 기술, 상업화가재편되어가고있는실정이다. 특허청에의하면 선진국에서 는이미분해성플라스틱사용을의무화하는등실용화가상당한수준에있으나 우리나라는미미해이에대한대책이필요하다 며향후햇빛과미생물에의해분 해되는정도를조절하여용도에맞는광분해, 생분해, 화학분해등복합분해도를 가지는복합물질을만드는방향으로기술이개발되고있다고한다. 실제적으로 업계, 학계에서는기존생분해제품의단점을보완하기위한블랜드기술이지속 적으로개발되고있으며, 이를상용화하는업체들이계속출현하고있다

6 2. 분해성플라스틱의소개 2.1 분해성플라스틱이란? 분해성플라스틱의정의는세계적으로활발한논의가 계속되고있으나아직국 내외적으로정확하게규정지어진것이없다. 미국의경우, 미국 ASTM (American Society for Testing And Materials) 에의하면특정환경조건에서일정시간동안에 화학적구조가상당히변화되어그성질변화를표준시험방법으로측정할수있 는플라스틱을말하고, 이는생분해성, 복합분해성, 광분해성플라스틱으로구분하 고있다. BEDPS(Bio/Environmentally Degradable Polymer Society) 는분해성플라스틱 을아래의 4 가지범주로분류한다. 1 광분해성플라스틱 (Photo-Degradable Plastic) : 태양광에의한광산화, 케톤광분해등화학반응에의한분해성플라스틱 2 산화분해플라스틱 (Oxidatively-Degradable Plastic) : 온도등의영향에의한산화반응에의해분해되는플라스틱으로생붕괴, 분해, 복합분해라는개념과동일 생광 3 가수분해플라스틱 (Hydrolytically-Degradable Plastic) : 가수분해반응에의해분해되는플라스틱 4 생분해플라스틱 (Bio-Degradable Plastic) : 미생물, 효소등에의해분해되는플라스틱 분해성플라스틱이란생분해성, 복합분해성( 화학분해또는생붕괴), 광분해성, 붕 괴성을총칭하는개념으로성형품, 포장재, 위생용품, 농업용품등으로사용한플라 스틱을폐기시에소각처리하지않고단순히매립함으로위의범주에서 1가지이상 의분해기능에의해서수개월내지수년이내에물, 이산화탄소, 메탄가스, 바이오매 스등으로완전분해되는플라스틱을말한다. 이중붕괴성의경우는분해되는 30 0~500년소요되는기존난분해성플라스틱보다는분해가빠르지만자연계에서분 - 6 -

7 해되는 50~100년정도소요되는이유로분해성플라스틱의범주에포함시키지않 는경우가많다. 생분해성플라스틱은사용중에는일반플라스틱과유사한기능( 강도, 내수성, 성 형가공성, 내열성등) 을갖는다. 자연계에서미생물의활동에의하여고분자화합물 이절단되고저분자화합물에의해변화하는과정을통하여최종적으로는물과이산 화탄소등환경에악영향을끼치지않는무기물로분해되는플라스틱을말한다.. 복합분해란위의 4가지범주중 2가지이상의분해기작에의해분해되는플라스 틱이라고정의할수있다. 현재이미개발되어사업화가진행중인플라스틱대체품은분해성플라스틱또 는플라스틱대체품사용되는것으로는 (1) 천연물질인전분등을 PE, PP 등범용플라스틱또는 PLA, PCL 등개발된 생분해성플라스틱대체품에혼합하여제조하는전분계 ; (2) 젖산또는락타이드로부터화학적촉매효소에위한고리열림반응을통하 여합성한폴리락타이드 ; (3) 입실론- 카프로락톤및기타디울디액시드계열의지방족폴리에스테르계; (4) 볏짚, 밀대, 톱밥, 폐지등을이용하여압축성형시킨천연물계; (5) 종이, 펄프등을이용한펄프계; (6) PE, PP 등범용플라스틱, 생분해수지, 분해촉진제를이용한복합분해계; 제품이있다. 플라스틱으로나뉜다. 플라스틱자체를분해하는제품은 PE, PP 등 범용플라스틱을분해할수있는분해제를첨가제및첨가제를포함하여제조한범 용플라스틱수지가있다. 생분해성수지등플라스틱대체품은품질은우수하지만가격이높은것과가격 은저렴하지만가공성, 성형성등품질이우수하지못한것의 2가지중하나에속 하며 PLA, 폴리에스테르계생분해성플라스틱수지는전자에; 전분계, 펄프계, 천연 물계, 복합분해계플라스틱은후자에속한다

8 분해성플라스틱은재활용이가능할뿐만아니라매립시분해가가능하며, 소각 시다이옥신등의유해물질배출이없고, 열량은 kg당 4000~7000 kcal 로, 범용플 라스틱과비교하면현격히열량이낮고소각로를손상시키는리스크도억제할수 있다. 참고로범용플라스틱에서는, 가장연소열량이적은폴리에틸렌에서도 11000kcal 열량을발생한다 분해성관련용어정의 (1) 생분해성플라스틱(Biodegradable Plastic) : 자연계에존재하는미생물에의하 여물과이산화탄소및미량의무기염류로완전분해되는수지로서제품의사용 단계에서통상의수지와마찬가지로사용될수있으나사용후매립또는퇴비 화조건에서생분해되는수지 (2) 복합분해플라스틱(Multi Degradable Plastic) : 전분혹은생분해성수지와난 분해성수지(PE, PP 등의일반수지) 및분해촉진제를첨가하여최종적으로완 전분해되는수지. 화학분해, 생붕괴, 생광분해라는용어가모두사용되고있으 나본원고에서는복합분해라는용어로통일 (3) 천연물계제품(Natural Organic Product) : 볏짚, 톱밥, 콩비지, 맥주박, 왕겨등 유기성폐자원을주원료로한제품 (4) 붕괴성플라스틱(Disintegrable Plastic) : 난분해성수지(PE, PP 등) 에생분해성 수지( 전분, AP, PCL, PLA 등) 를혼합하여생분해성재질만선택적으로분해하 여붕괴되는수지로자연계에서분해되는기간이너무길어분해성수지와는구 별 (5) 분해성플라스틱(Degradable Plastic) : 빛, 열, 수분, 미생물, 효소등의특정한 환경조건하에서시간이경과함에따라화학적구조에변화가발생해기존재료가 지닌성질을상실하여그변화를표준시험방법으로측정할수있는플라스틱을 말하며복합분해, 생분해, 광분해플라스틱을포괄하는개념 (6) 생분해성제품(Biodegradable Plastic) : 수지로만이루어진제품 제품및원료의구성재료가생분해성 (7) 생분해도 : KS M (ISO 14855:MOD) 에따라생분해성수지의이론탄소량과시험에따라생성된이산화탄소량을측정하여규정된방법에의해계산한값 - 8 -

9 2.1.2 생분해성수지, 붕괴성수지및복합분해수지의분해 1) 생분해성수지의분해 고분자 가수분해또는생분해 저분자 이산화탄소, 수분, 생분해무기염류 2) 복합분해( 화학분해또는생붕괴성) 수지의분해 범용합성수지 + 생분해수지 + 분해촉진제 생분해 생분해및합성수지내분해가능관능기 (C=O 등 ) 생분해가수분해 물성저하, 균열, 붕괴생분해진행 3) 붕괴성( 난분해범용수지 + 생분해수지) 수지의분해 범용합성수지 + 생분해수지 생분해 일부생분해수지가수분해및생분해 생분해가수분해 물성저하, 균열, 붕괴생분해진행 위에서나타낸바와같이분해과정에따라구분하면다음과같다. - 생분해성수지 : 6개월이내셀룰로오스대비 90% 이상분해 - 복합분해성수지 : 일부분해및붕괴후서서히생분해되어 1~5년이내에완 전분해 - 붕괴성수지 : 일부분해및붕괴후완전분해까지 50년이상소요 - 범용합성수지 : 완전분해까지 300년이상소요 - 9 -

10 [ 원료 ] [ 합성 ] [ 사용분야 ] [ 생분해 ] 석유 제품 합성물질 화학합성미생물합성 의식주, 의료, 의약, 농업, 임업, 수산업, 환경보전, 건설, 분해생성물미생물 토목, 레저, 포 천연물질 천연고분자의재료화 재료의가공 복합화재이용 장용기재료등광범위하게사용 분해 효소 자원화 CO 2, H 2O, CH 4 등식물퇴비화 대사 그림 1. 분해성플라스틱의순환도 2.2 분해성플라스틱연구 개발배경및현황 분해성플라스틱연구 개발배경 플라스틱은신이인간에게주신선물, 인류최대의발명품이라고지칭되면서, 인 간생활의편리성을비약적으로발달시킨고분자재료로써가볍고, 성형성, 가공성, 경제성이우수한장점과더불어비교적열에안정하고녹이슬지않으며, 빛또는 수분등에의해분해되지않는우수한내구성으로인하여점차유리, 금속, 종이, 목재, 석재등과같은기존의재료들을대체하여산업용재료로부터 1회용소모 품에이르기까지여러용도로사용되고있다. 그러나산업포장용, 식품포장용, 생활용, 농원예용등범용적으로사용되는대 부분의플라스틱은자연계에서분해되지않은상태로반영구적으로존재하기때문 에방치된플라스틱은하천이나해양등에서외관상악영향을미칠뿐만아니라 생물환경적으로도나쁜영향을끼치고있다

11 환경부의발표에의하면 2000년기준으로 1일발생되는일반폐기물총량 22만 7천 톤중에서약 20% 에달하는 4만 6 천톤이생활폐기물인데, 이중매일약 2,400톤의 폐플라스틱이버려지고있고, 재활용을감안하더라도매일약 2,000톤의폐플라스틱 이쓰레기로버려지고있다고한다. 또한농업용으로사용된후발생되는폐비닐은 2004년에 23만 8천톤이 2004년 25 만 7 천톤으로증가하였고, 이에대한수거처리실적은 2000년 6만 7천톤에서 2004년 14만 6 천톤으로증가하였다. 하지만수거처리실적은아직까지는발생량의절반에도 미치지못하는실정이다. 이에대한대책으로수거보상금액을지급하고있으나 Kg 당평균 100 원정도로소액이므로, 실질적대안이되지않아아직도방치된폐비닐은 토양에매립되어작물의생육저해, 방치에따른영농면적감소가거의 30% 에육박 하고있으며, 미관상문제및불법소각되어 2차적으로대기오염을일으키기도하는 실정이다. 자원재생공사에의하면전국의폐비닐처리장 60곳중 32곳이포화상태에달해 폐비닐방치량이매년 2 만톤이상씩증가하고있는현실이다. 그리고새로증가하 는폐비닐의절반정도는불법소각중이며, 현재 32만 7천톤의폐비닐이야적장에 쌓여있는것으로집계되었다. 한국자원재생공사에따르면 2001년전국에서발생 한농업용폐비닐은 25만 8천톤이며이중 12만 1 천톤 (51%) 은수거되어적정처리 되었으나, 나머지 11만 7 천톤 (49%) 은불법소각또는매립되거나방치되고있는실 정이다. 대부분의나라에서는폐플라스틱을매립, 소각, 재활용의방법을통해처리하고 있으나, 매립시에는매립지확보가어려울뿐만아니라매립된플라스틱이땅속 에서썩지않기때문에지반이안정되지않아매립지의이용에문제가있다. 따라 서폐기후썩어서없어지는분해성플라스틱을상용화하여 매립지지반안정 화, (2) 매립지사용수명연장등을도모하여야한다. 한편, 소각시에는비산분진 발생과더불어다이옥신, 일산화탄소등의유해가스등 2차오염이발생하여대기 오염, 인간건강및지구환경에심각한위해요인이되며, 또한고열에의한소각 로의손상을야기할수있으며, 소각후 20% 정도잔류물처리가문제가되고있 다. 폐플라스틱의가장바람직한방법은재활용이지만, 플라스틱폐기물이너무산 (1)

12 재하여이를수거하는데비용이많이들기때문에작은부피의플라스틱만이재활 용에적합한형편이다. 폐플라스틱과관련된환경오염의제반문제를해결하기위해국내는물론전세계적으로환경보전의필요성및방법등에대한관심이증대되었고, 일반플라스틱처럼간편하게쓸수있고사용후에는토양중의미생물에의해분해되는환경친화적이고무해한분해성플라스틱의실용화및의무화의압력이거세지면서, 각국의정부산하연구기관, 학계그리고산업계에서분해성플라스틱의연구개발이활발하게진행되고있다 국내외분해성플라스틱연구 개발현황 우리나라의분해성플라스틱기술에대한연구는생분해성플라스틱연구가 93년 과기처의기술개발과제로선정되면서부터제일합섬, 삼양사, 이래화학, SK, LG 화학, 대상등에서본격적으로연구를진행하였으나현재국내대기업및중소기업등의분 해성플라스틱과관련된기술은일부기업이외에는선진국수준에는현저히못미치 는것으로평가되어, 원천기술개발의저변확대가필요하다. 분해성플라스틱관련기술개발및특허현황은주로전분, 식물체, 지방족폴리 에스테르관련기술이고원료특성상제품다양화에한계가있어응용제품개발및 원료기술개발이시급한실정이다. 생분해계기술은 ( 주) 대상등에서 TPS라는전분계생분해성플라스틱의소재를개 발했다고발표한바있지만( 서울경제신문 ), SK, 네이처웍스, 네오엠씨씨, 이레화학, 엔피아이, 파인엔지등이기술개발, 제품화를하고있다. 하지만대부분의 원천기술이라고할수있는원료개발보다는원료에대한응용기술에관한것이다 수를점하고있어원료개발등에관심을가질필요가있다. 전분계관련기술은전분가격이싸고, 발포가가능한장점이있으나, 신규기계개발 이필요하고또한내수성해결, 제품강도약화및분해기간이너무짧아제품응용 성및생산성이저하되는단점이있어추기기술개발이없이는사업화에어려움이 있다. 전분을변성시키지않고생전분상태그대로물, 열을이용하여발포시켜제품

13 내에공기층을만들어열차단성이유지되는전분발포포장재제조사업을대상, 촌화학, 네오엠씨씨, 피앤아이디, 그린벅등이활발하게추진하고있다. 율 천연물계는볏짚, 밀대, 톱밥, 두부박, 팜, 전분등유기물계식물자원을주로이용 하기때문에원료원가는저가인장점이있지만, 신규기계개발, 내수성해결, 자동화 생산등에따라제조원가가상승하고, 분해기간조절, 열차단성및색상조절이어려 운단점이있으며볏짚등에함유된농약등을제거하기위한공정이추가될수있 다. 복합분해계는기존생분해성제품의제품응용및생산성저하, 광분해제품의 단점, 고가의합성고분자제품의단점을보완한기술이다. 전세계적으로기존생분 해기술의단점으로지적된고가의원료비개선, 생산성및가공성증가, 물성등을 개선시키기위해복합적분해메커니즘에의한플라스틱분해기술개발이활발하 다. 해외에서는캐나다 EPI, 미국과일본의합작사인노본저팬, 미국의 MRI 등이 제품을판매하고있으며 PE, PP등올리올레핀계플라스틱의자연환경에서의완전 분해( 물, 이산화탄소및바이오매스로분해) 에관련한연구는 G. scott, Albertsson, Kostyniak 교수등에활발히이루어지고있다. 국내에서는 ( 주) 네오엠씨씨, 지앤씨 코리아등이사업화하고있다. 국내의삼성종합화학, 호남석유화학, SK 등에서폴리 올레핀, 전분, PCL, 지방족폴리에스테르, 광분해제등을이용하여생분해/ 광분해가 가능한복합분해관련기술이있으나, 제조원가가높거나분해기간조절이어려운 단점등이있어현재실용화하지않고있다. 국내의복합분해기술은소재관련한 원천기술보다는응용기술분야에치우치고있어소재기술개발이필요한실정이 다. 플라스틱대체제품으로현재가장많이실용화되어있는펄프, 종이계제품은아직플라스틱대비상당히고가이고펄프를이용한다는자체가오히려환경마인드에반하는약점이있다. 제품수요처입장에서는안정적으로제품을생산공급하고있다는장점이있기때문에사용하고있지만, 향후설비자동화를통한대량생산체제및제품생산성을높이는연구가필요하다. 기타키틴은주로의료용재료로연구되고, 의주원료로활용하는예가있다. 셀룰로오스는중국에서생분해성용기

14 표 1. 종류별분해성플라스틱특징및개발업체 제조방법 특 징 국내 천연고분자 - 밀대, 볏짚등고압압 축성형 - 전분발포성형 - 내수성보완필요 - 제조설비제작필요 - 원료원가저렴 - 제조원가고가 리벤, 그린벅등 펄프 - 펄프를해리& 압축 성형 - 원가고가 - 제조설비제작필요 -분해성우수 - 율촌화학, 대상, 네오 - 포텍, 에코스텍, 푸 엠씨씨, 피앤아이디, 른마을, 세제등 생분해고분자 - 화학적생산, 미생물발 효 - 진공성형, 사출성형등 - 가공성우수 - 인장강도, 내습성우수 - 이레화학, SK, 신한케 미칼, 파인엔지, 엔피아 이, 포텍엠씨씨등 복합분해 - 분해첨가제, 생분해, 범 용합성수지 - 진공성형, 사출성형등 - 플라스틱자체를분해 - 광분해, 열분해, 화학분 해, 생분해우수 - 인장강도, 내습성우수 - 네오엠씨씨, 지앤씨, 에 이유등 해외 제품 - 에이팩, 노바몬트, 어 쓰쉘, BPI 등 - 용기, 트레이 - 건축자재등 -Twin peak molding, Showa Phoenix Industrial 등 - 용기, 트레이 - 산업용포장재 - 카킬다우, 소화고분자, -EPI, 노본저팬, 상해행리 UCC, BASF 등 환경과기유한공사등 - 용기, 트레이 - 용기, 트레이 -필름 - 필름, 비닐등 -기타응용제품가능 -기타응용제품가능 2. 3 분해성플라스틱의종류별특성 분해성플라스틱은사용하는원료에따라천연고분자계, 화학합성고분자계, 미생물생산고분자계, 전분과생분해성고분자의혼용, 복합분해계, 광분해계등 크게 6 가지형태로분류할수있다. 분해성플라스틱의분해경향성은다음과같다. (1) C-C 주쇄로되어있는부가중합체는생분해가거의되지않는다. ( 이로써 PE, PP, PS, PVC 등많은경제적인범용수지를분해성에서배제한다) (2) C-C 주쇄형고분자가직선형이고분자량이낮을때( 분자량 40,000 이하) 생 분해성의가능성이있다.( 고분자는기계적물성의필수조건이며, 적절한가교및곁 사슬로써수지의용융점도를조절하는것이필요한경우에는불리하다.) (3) 주쇄에탄소이온의원자를갖는부가중합체는생분해성이있다.( 개환형부가

15 중합체가있으나단량체의가격이대체적으로비싸다.) (4) 축중합형태의수지에있어서그형태에따라서분해성이달라진다. - 화학구조에따라 esters>ethers>amides>urethans 순으로분해성이감소한다. - 분자량이작을수록빨리분해한다.( 기계적물성과배치한다) - 비정형이결정성보다빨리분해한다.( 결정성을피할수없는수지들많다) - Tg 가낮을수록잘분해한다.(Tg>100 를요구하는응용예가많다) - 친수성이높을수록잘분해한다.( 이로써많은수용액상제품의용기개발에큰 제약이된다 ) (5) 특수한광학이성질체는분해가잘된다.( 촉매를이용, 및촉매의수명, 생산원가면에서용이하지않다) 제어하는공정은선택도 천연고분자계 (Naturally Occurring Polymers) 식물에서유래한천연고분자인셀룰로오스(Cellulose), 펙틴(Pectin), 헤미셀룰로 오스(Hemicellulose), 리그닌(lignin), 전분(starch), 볏짚, 톱밥, 두부박, 팜찌꺼기, 왕 겨, 옥수수대, 갈대펄프, 목재펄프등과동물에서유래한천연고분자인키친 (Chitin) 등을기초로만들어진생분해성고분자를천연고분자계생분해성고분자라 고한다. 대표적인업체로는전분을이용한 Novamont( 이탈리아), 셀룰로오스를이 용한 Mazzucchelli 1849( 이탈리아), 콩등을이용한 Dupontsoy( 미국) 등이있다. 전분은그자체의점착성, 열또는물을이용하여발포되는발포성을이용하여 전분발포용기, 전분발포포장재, 완충재등에적용되어실용화되어있다. 또한 생분해고분자로서다른용도로써는전분은그자체의가수분해성이매우우수하지 만, 물리적성질이약하여자체적으로상용화하기에문제가있는분야에서는복합 분해성, 생분해수지와혼합형으로많은종류가개발하여실용화되고있다. 전분이새로운플라스틱의주원료로부각된이유는다음과같다. 첫째, 전분이생분해성플라스틱의원료중에서생분해도가가장우수하다는점이다. 둘째, 가격이타원료에비해매우저렴하다

16 셋째로는자원의풍부성과공급의용이성이다. 즉전분은고갈위기에처해있는 석유자원에비해, 지구상에서녹색식물이존재하는한, 무한하게공급될수있기 때문이다. 끝으로천연계로서원료자체의무독성을들수있다. 최근에는플라스틱가공에적합한물성을보유할수있도록전분의물리, 화학 적변성기술이다양화되어, 다양한방법으로변성화된전분이생분해성필름용 도는물론다른생분해성고분자와혼합사용하거나, 전분만으로생분해성용기나 완충용발포체를제조할수있어향후생분해성플라스틱의주원료로서활용가치는 더욱높아질것으로전망된다. 대표적인전분변성기술로는기존범용수지인폴 리에틸렌, 폴리스티렌, 폴리프로필렌등처럼일정온도이상에서탄화되지않고형 태가자유자재로바뀔수있는열가소성을전분에부여한열가소성전분 (TPS, Thermo-Plastic Starch) 을들수있다. 키틴은주로의료용재료로연구되고, 주원료로활용하는예가있다. 셀룰로오스는중국에서생분해성용기의 화학합성고분자계 (Chemically Occurring Polymers) 화학합성고분자는일반적으로 PCL(Polycaprolactone), PLA(Polylacticacid), Diol/Diacid계 AP (Alphatic polyester), Aro/Ali(Aromatic/Aliphatic copolyester), PGA(Polyglycolic acid), PBS(Polybutylene succinate), Poly(phosphate ester) 그리고 Poly(phosphazene) 등다양한종류가개발되었는데모두지방족계 폴리에스테르의중간계이다. 보통의폴리에스테르는방향족계폴리에스테르라고 불리고방향족환( 벤젠환) 을그분자구조중에포함하지만, 지방족계

17 폴리에스테르는지방족분자( 탄소가쇄상에붙어있는분자) 가에스테르결합을한 고분자이다. 합성고분자의생분해성은공기중에서는그다지열화( 劣化 ) 가 진행되지않기때문에실제사용하는단계에서는대부분통상의제품과동일하게 사용가능하다. 그러나토양매립, 물에서는생분해성플라스틱의종류에따라 차이가있지만, 필름형태의경우수주간에서수개월, 1mm 두께정도의판상의 물질또는섬유로서는 1 년에서몇년에걸쳐분해된다. 또한다시 Composting facility 중에는그것의수배~수십배정도의속도로분해가되어어떤필름은 1~2 일에서분해된다고보고되고있다. 이들은아직가격이고가인관계로일반 분해성포장재또는생분해성플라스틱제품의용도로사용이되기에는아직 어려운면이있으나, 일부실용화가되고있으며지속적으로원가절감, 생산성, 물성개량등연구가진행이되고있다. 재료로활용되고있다. 기타고부가가치를얻을수있는의료용 - PCL은비교적저렴하게제조되는생분해성고분자로 ε-caprolactone 모노머로 부터개환반응및중합에의해용이하게합성할수있고일반 PE와상용성이 비교적좋고인장강도, 신장율, 충격강도등의기계적물성이우수하나융점이 60~ 62 로낮아 film 성형성및개구성이좋지않은단점이있다. - PLA는 Lactic acid 또는 Lactide로부터화학적촉매또는효소에의한고리 열림반응을통하여합성되는데, 융점이약 160~ 175 로기존난분해성 범용수지와유사하고강도가우수하지만 가공성및유연성이취약하고고가인 단점이있으나대량생산및기술개발로원가절감연구가활발히이루어지고있다. - Aliphatic Polyester는 1,4-Butanediol, Ethylene glycol 등의 Diol과 Succinic acid, Adipic acid 등과같은유기산류의축중합에의해제조되는데플라스틱 가공성이타생분해성고분자에비해우수하나필름에적용하였을때물성및열 봉합성이약한단점이있어, 최근에는다양한용융점및흐름성을확보하기위해 Aromatic 모노머를혼용한 Aro/Ali polyester 의연구개발이활발히진행되고있다. - PGA(Polyglycolic acid) 는아주단순한구조단위(O-CH 2 -CO-) 를갖는지방족폴 리에스테르로써생체내에흡수분해되는특성이있어수술용복합사등의료용으로 주로쓰이며, PCL(Polycaprolactone) 은 PLA나 PGA보다매우느린생분해속도를 나타내며, 인공피부등으로사용된다

18 - PBS(Polybutylene succinate) 는일본의쇼와고분자, 한국의 SK 케미칼, 신한케미 칼등에서개발하여생산하였으나높은생산원가로인하여시장성이부족한단점이 있어사실상생산중단된상태이다 미생물생산고분자계 (Microbiologically Occurring Polymers) 미생물생산고분자는미생물이만들어내는분해성고분자( 바이오폴리머) 를활용 하여플라스틱과같은기능을갖는물질을만드는것으로써, 분해성과물성면에서 뛰어나지만생산성과용도가제한되며, 가격이고가인단점이있다. 대표적으로 PHA(Poly-hydroxyalkanoate), PHB(Poly-hydrolybutyrate), Pullulan 과같은다당류 (Polysaccharides) 등이있다. PHB는영국의 ICI사가최초개발한 Bipol이대표적인 PHB 계열의생분해성플 라스틱이다. 그러나높은생산원가로인해상용화가실패하였고, Zeneca를거쳐 Monsanto가인수하여상용화를시도하였으나결국 1999년생산이중단되었고 2001 년도에 Metabolix 에매각되었다. PHA 계열의고분자를생산해내는회사는 Metabolix의 Metabolix PHA, P&G의 NODAX등이있으나높은원가로인해현재는연산 100톤미만의파일럿플랜트수 준이고현재양산을통해생산원가인하를추진하고있는단계이다

19 2.3.4 전분과화학합성또는미생물생산고분자의혼합형 일반포장재용도로서생분해성플라스틱의최근개발방향은이태리의 노바몬트, 바스프, SK, 네오엠씨씨, 대상등을중심으로이루어지고있으며, 가격이 저렴하며생분해성이우수한전분을이미개발된다른생분해성고분자와혼합하여 비용절감, 생분해도향상, 물성개량등을꾀할수있는기술개발및활용이점점 증가하고있다. 적용하고자하는각각의용도나보유기술에따라전분과 PLA, 전분과 PCL, 전분과 Diol/Diacid계 Alphatic Polyester 등의혼합물에대한혼합비율이나기술적 방법이다소차이가있다. 미생물생성 PHB와 PCL의배합은 PCL 단독보다내열성이있고가공물성도 좋아서미생물로 PHBV 공중합체를만드는것보다간단히일정조성의생분해성 플라스틱을얻을수있어원가절감의이점이있다 복합분해성고분자 (Multi Degradable Polymers) 기존생분해성제품의제품응용및생산성저하, 광분해제품의단점, 고가의 합성고분자제품의단점을보완하여, 기존양산설비사용, 제조원가절감, 강도등 물성이약한단점극복등을통한실용화기술로전세계적으로기술개발이활발하 다. 기본범용플라스틱에생분해성수지, 분해첨가를사용하여제품을생산하고그 분해메커니즘은열, 광, 미생물, 효소, 화학반응등의복합적분해작용에분해가 촉진되는기술이다. 그분해메커니즘은다음과같다. - 1 단계 : 분해성고분자의직접분해( 붕괴상태)

20 - 2 단계 : 온도, 화합물, 광, 산소등에의한자동산화등화학분해 ( 분자량감소 및미립자로분해 ) - 3 단계 : 미생물및효소에의한완전분해 ( 최종적으로물, 이산화탄소및바이오 매스 ) 복합분해성플라스틱은기존생붕괴성, 생/ 광분해, 화학분해등을포함하는개념으 로기존생붕괴성, 생광분해의단점으로지적된완전분해까지분해기간을 1년~5년 으로단축하기위해분해촉진제를사용하여생분해성이라기보다는퇴비화라는측면 에서의신개념분해성플라스틱이다. 현재그물성, 원가, 분해기간조절의장점등 이부각되어연구개발, 제품화가활발하다. 표 2에서생분해성플라스틱의특성비 교, 표 3. 에서분해성플라스틱종류별장단점비교하였다. 표 2. 생분해성플라스틱의특성비교

21 원 료 제 조 법 생 산 업 체인장강도신 율 녹 는 점 특 징 장 점 단 점 가격적용제품 천연고분자계 Starch Cellulose Chitin Starch PLA Lactic acid Polylacticacid PCL Caprolactone Polycaprolactone AP 1,4-Butanediol, Ethyleneglycol, Succinic/Adipic Acid A l i p h a t i c Polyester Aro/Ali) 1,4-Butanediol, Ethyleneglycol, Succinic Acid, Adipic Acid, Terephathalic Acid, Dimethylterepht halate A r o / A l i Polyester -전분복합체를 - Lactic acid로 -ε-cl monomer의 -AP에방향족 -Diol류와유기고온의압출기부터lactide를합개환반응에의한화합물을첨가하산계의축중합에서압축성형성한후개환중합축중합여제조 - 대상 - SK -Novamont -CDP -Mitsui 화학 -Shimadzu -Union Carbide -Solvay -Daicel Chemical 160~220 5~20 - kg/cm 2 kg/cm 2 - 이래화학 -SKC - 소화고분자 - 이래화학 - BASF 190~360 - kg/cm 2 PHB Bacteria, Hydroxybutyra te Polyhydroxy butyrate - 미생물생산 - Monsanto - Zeneca - 고합 230~310 kg/cm 2 80~600% 5~20% - 200~800% - 8~42% 137~ ~ ~ 62 LDPE 와 유사결정성 무독성ㆍ분해성 가격이저렴 내습성ㆍ투명성 ㆍ성형성취약 - PS 와유사 - 높은융점 강도ㆍ투명성ㆍ 가격 가공성ㆍ유연성 취약, 전분과의 상용성적음 55~ 118 ( 이래화학) 96~ 114 ( 쇼와고분자) 강도가낮아변성전분, PLA 등과혼합 -HDPE와유사 하여사용 -발포제품적용 분해성ㆍ신장율 우수 낮은융점, 가공성취약, 주로 타수지와혼합용도 가공성ㆍ유연성 ㆍ내습성우수 투명도취약, 분해성 및저장안전성 상대적취약 80~ 탄성이있음 적용온도 범위가넓음 생분해속도가 느림 $5~ 6/Kg $6/Kg $5~ 6/Kg $6~ 8/Kg $7~ 8/Kg 발포제, 사출성형품등 필름, 1 회용몰드제품, 용기류, Sheet, 의료용재료, 코팅제등 대량생산에 려움 어 생체적합성ㆍ내 구성ㆍ안전성 가격이고가, 냄새 $20/Kg 섬유, 의료용 봉합사, 필름등 표 3. 분해성플라스틱종류별장단점비교 ( 필름제품을중심으로)

22 분해원리 원료 경제성 생산성 재활용도 설비 분해기간 일반필름 ( 난분해 ) 생분해 - 난분해/ 난분해성 - 열, 산화, 광에의 해 -PE, PP 300년이상 등 - 제조원가저렴 - 성형가공비저렴 - 손실분수지재활 용가능 - 높음 - 기계및온도의존 성낮음 - 생산시손실자재 95% 이상재활용 - 사용후수거분 80% 이상재활용 - 미생물, 효소에의 한단기간내분해 가능 광분해 - 광및열에의한분 해가능 복합분해 - 광, 열, 미생물및 화학분해에의해분 해가능 - 전분, PCL, PLA, -광분해제 - 전분, 분해촉진제, PHB 등 - 제조원가고가 - 성형가공비상승 - 손실율이일반필 름에비해상승되 고재활용어려움 - 낮음 - 기계의존도높음 - 생산시발생하는 손실자재및사용 후수거분재활용 제약있음 - 제조원가일부상승 - 성형가공비 : 필름과유사 - 손실율: 일반 일반필름과 유사, 재활용가능 - 높음 - 기계및온도의존 성낮음 - 생산시손실자재 95% 이상재활용 - 사용후수거분 70% 이상재활용 생분해물질 - 제조원가일부상승 - 성형가공비: 름과유사 - 손실율: 일반필 일반필름과 유사, 재활용가능 - 높음 - 기계및온도의존 성낮음 - 생산시손실자재 95% 이상재활용 - 사용후수거분 70% 이상재활용 -기존설비이용 -신규설비투자 -기존설비이용 -기존설비이용 - 광조건: 난분해 - 광조건: 3~6개월 - 매립시: 300년이상 - 매립시: 3~6개월 장 -가격저렴점 -가공성우수 단점 - 광조건: 2~5년 - 매립시: 50년이상 -완전분해가능 -가격저렴 - 환경오염( 난분해) - 고가, 물성저하 - 범용제품사용곤란 - 범용화(PE, PP) - 직사광선필요 - 필름만적용가능 - 광조건: 1~3년 - 매립시: 1~5년 - 가격저렴 - 범용화(PE, PP 등) - 생분해와비교하여 분해기간장기간 광분해성고분자 (Photo Degradable Polymers) 광분해성플라스틱은기본적으로태양광선의자외선에너지를이용, 고분자 고리를끊어수지의물리적성질을저하시키고궁극적으로분자량이낮게되어 분해되는플라스틱을의미한다. 광분해플라스틱은자외선안정제와광분해활성제 이두가지성분을조화있게활용, 원래의물리적성질을유지하면서원하는 일정기간에분해가가능하도록만든플라스틱의일종이다. 광분해플라스틱의

23 분해에이용되는빛에너지는보통 290nm ~ 315nm 사이의자외선이다. 모든 플라스틱은각기고유속도로서서히광분해되는데그화학적구조에따라자외선을 잘흡수하는것과그렇지못하는것이있다. 광분해성고분자는금속이온계 고분자마스터배치첨가형, 비닐케톤계공중합 MB 첨가형, 에틸렌-일산화탄소 공중합체가있다. 고분자마스터배치첨가형은전이금속을첨가하여금속이온이 고분자쇄중산화로생성된 peroxide나 carboxyl기의분해촉매작용을일으킨 것이다. 비닐케톤계공중합 MB 첨가형과에틸렌-일산화탄소공중합체형고분자는 고분자에자외선흡수관능기 광분해플라스틱에관한연구는 (EI-CO) 가도입되었다 1970년대부터시작되어미국 DOW, Dupont, Unioncarbide등의회사는일산화탄소와 PE를공합하여 E/CO 분해화합물을만들 었고, 이후캐나다토론토대학의 Guillet 교수와 1978년영국대학의 G. Scott 교수 는광분해성플라스틱을개발, 제조하였다. 이런종류의광분해성플라스틱은가공 성과분해성능면에서아직부족하여 G. Scott는이스라엘의 Dan Gilead와합작하 여 Plastopil사를만들고여기에서 Fe와 Ni등을배합사용하는광분해기술을개발하 였다. 그러나이기술역시광분해후베이스폴리머가그대로남아있어토양오염을 완전히해결하지는못하였다. 기타분해성플라스틱의범주와는구별이되고있지만, 기존의붕괴성은전분등의 녹말첨가형과지방족폴리에스테르첨가형이있다. 녹말첨가형은범용수지에녹말 을첨가하여녹말이생분해되어고분자가분해되는것이다. 쓰레기봉투, 쇼핑백, 기 저귀커버, 기타일회용포장재등이이러한고분자로만들어져있다. 지방족폴리 에스테르첨가형고분자는폴리카프로락톤 (polycaprolactone) 과일반범용수지와 의 blend 고분자이다. 이와같은방법으로만들어지는붕괴성고분자는활발히연구 개발되고있으며, 그산업성활용이다른분해성고분자에비하여신속히진행되어 왔다. 현재미국에서는 PE에전분을적게는 6% 에서많게는 90% 까지섞는붕괴성 고분자가실용화되고있는데, 이는잉여농산물이용과석유자원의절약이라는측면 에서기대가크다. 전분을충전한붕괴성고분자는완전한분해가이루어지기까지 매우오랜기간이필요하지만, 사회적필요와정부및지방자치단체의법적규제에 대한대응책으로서연구개발과그산업화를가속시켜쓰레기봉지나쇼핑백이외의 각종일회용제품에도그실용화를확산시킬움직임을보이고있다. 그러나정확한 분해시기의제어방법과 2차잔유물의유무에대한논란이지속되고있어향후이 분야에대한분해도평가방법이나용어정의가구체적으로통일되어야할것이며,

24 현재의생산가격을더낮출수있어야만실용화를앞당길수있을곳이다. 2.4 실용화단계의분해성플라스틱 현재상업적으로생산판매되고있어실용화되고있는분해성플라스틱은 PCL, PLA, PHA, PHB, PBS 등지방족폴리에스테르및전분과지방족폴리에스 테르를혼합사용한것이다. 또한플라스틱대체용제품으로볏짚, 목분, 톱밥등 유기성폐자원류, 종이, 펄프류등천연계고분자를원료로이용하여제품화를한 것도있다. 천연계고분자중에서도전분이생분해성플라스틱원료로가장선호되 고있고, 실제로전분을원료로한분해성플라스틱이포장용도로서현재가장많 이실용화되고있는추세이다 PLA( 폴리유산 ) 전분등재생가능한자원에서미생물로발효해만든 L-유산을단량체로이용 하여화학합성된폴리유산(PLA, Tm: 175 ) 이기존의합성 PLA보다가격이저 렴하여많은양이사용되고있으며필름이나섬유에 2차가공된 PLA는내가수분해 성도뛰어나다. PLA는종래일반적으로물로가수분해되어저분자화한후미생물 에의해분해된다고이해되었다. 그러나필름이나섬유로 2차가공된 PLA는내가 수분해성에도우수한것으로알려져있다. 최근폴리유산을직접분해하는각종의 미생물이발견되고있다. 폴리유산은천연에존재하는폴리-3-히드록시부틸레이 트와마찬가지로생체내에서분해흡수되는폴리머이며, 생체내에서산이나알칼 리에의해분해되어출발물질인유산으로분해되고, 이것이대사되어체외로배출 된다. 유산은생체내에존재하여도독성이없기때문에의료용재료로서기대된다. PLA 는수분이나가스의차단성이낮다고알려져있다. 이것은거꾸로생각해 보면수분의투과성이나통기성에뛰어나다는것이며, 이특성을살린용도로섬유 등다방면에서의사용이기대된다. 유산에는 D-유산과 L-유산이있기때문에폴리 D- 유산, 폴리 L- 유산, 폴리D, L-유산의 3 종류가있다. 이중폴리 D-유산과폴리 L- 유산은용융방사하면분자가배향되어강한강도를갖게된다. 실제이용되는 것은폴리 L- 유산으로, 현재의료재료중봉합사로사용된다. 생체흡수봉합사로

25 서쓸경우, 봉합부분이유합( 癒合 ) 할때까지는필요한강도를유지하되그후에는 가급적빠르게분해흡수되어야한다. 한편유산, 락티드, PLA는식물의생육을촉 진하는것으로알려져있는데, PLA 의멀칭필름, 이식용포트, 식재용네트끈등 농림업분야에의이용도많이기대된다. 또한폴리유산과유사한것으로폴리글 리콜산이있다. - 독일에서는 PLA 제의요쿠르트컵이상품화되었으며, 일본등에서각종사출제 품, 압출, 진공성형제품등에적용되어있고, 또한꾸준히제품화가시도되고있다. - 의료용폴리유산은유산을탈수 축합해서얻어진올리고머를고온, 중합해서일단유산의환상 들어진다. 고감압후 2중체인락타이드를분리해서개환중합하는방법이만 - 폴리유산섬유는일본에서가네보합섬이 락트론, 유니티카가 테라마크, 구라 레가 프라스타치 등의상표로서생산하고있다. 폴리유산섬유의생분해성을락트 론의예로보면생활폐수중에는풍부하게존재하는박테리아, 미생물에의해급 속히분해되고강도는약 2~3 년사이에대부분없어지고사실상분해된다. 해수중 의침지테스트도흙중에묻는것과동일한경향을나타낸다. 미국에서는주요곡물기업들이유산및폴리유산의생산에관심을나타내고 있다. 현재는 Nature Works 로사업이추진되고있지만, 과거 Cargill사는연간 5천 톤의폴리유산생산공장을 1994 년완성하였으며, 2001년에는 14만톤규모의 PLA 제조플랜트를가동하기시작했다. Cargill사는값싼전분을원료로유산발효를행 하고, 배양종료후유산을분리회수한다. 다음에열중합에의해개환중합함으로 써폴리유산을생산하는프로세스를채택한다. 또한 Chronopol사도포장재용의폴 리유산을 1996 년말부터생산하고있다. 일본 Shimatsu사는폴리유산의제조공장을 1994년 8월부터가동해용도개발 중이다. 연신등의 2차가공을통해폴리유산으로부터투명하고기계적물성이우 수한섬유, 필름, 투명용기, 렌즈등을제조한다. 또한 Mitsui Chemical사는가열 용액중축합법에의해락티드( 환상 2 량체) 를거치지않고고분자량폴리유산의직 접중합법을개발하여공업생산중이다

26 한국과학기술연구원은용매를이용하지않고용융중축합법에의해유산에서 고분자량 PLA 를직접합성하는기술을기업들과공동으로개발하였다. 최근동남 아지역에서도값싼열대산전분자원을이용하는유산및 집중되고있다. PLA의생산에관심이 PCL( 폴리카프로락톤 ) 석유화학원료에서합성된지방족폴리에스테르중에서도비교적저렴하게제조 될수있는 PCL 은저융점이지만, 200 이상의고온에서도안정하여가공성이우 수하고, 다른분해성플라스틱과의혼화성이좋은장점이있으며, 또한생분해성이 뛰어나기때문에생분해성플라스틱의표준물질로서의위치를차지하고있다. PCL 은다른폴리머와혼화성이좋기때문에폴리에스테르, 폴리아미드, 폴리우레탄등 과의혼합체나그들모노머와의공중합체에대해서도생분해성을갖는새로운재료 로서의용도전개가기대된다. 또한저분자량의 PCL Diol은생분해성폴리우레탄의 원료로도이용할수있다. 하지만단독사용시인장강도, 신장율, 충격강도등의기 계적물성이우수하지만저융점(60~ 62 ) 않은단점이있다. 때문에필름성형성및개구성이좋지 미국의 Union Carbide 사는연간수천톤정도생산한다. Daicell 화학공업및 Interlock 사( 영국의 La Forte사와벨기에의 Solvay 사의합병) 도 PCL 을생산한다. 최 근 PCL 은필름이외에도섬유나부직포, 낚싯줄등으로가공되고있다. 고분자량 PCL이미생물에의해완전분해된다는것이밝혀진것은 1976 년이다. PCL 분해 미생물은호기및혐기조건하의다양한환경에널리분포되며, 필드나활성오니 에서의생분해성은미생물이만드는폴리에스테르와거의동등하다. PCL의리파제에의한분해성은 PCL 의결정성등고차구조에영향을받는것으로, 가공방법을달리함으로써 PCL 의생분해속도를달리할수있다 지방족폴리에스테르와전분의블렌드체 일반포장재용도로서의생분해성플라스틱의최근개발방향은가격이저렴하

27 며, 생분해성이우수한전분을이미개발된다른생분해성고분자와혼합하여비용 의절감, 생분해도의향상등을꾀하는기술개발및활용이점점증가하고있다. 적용하고자하는각각의용도나보유기술에따라전분과 PCL, 전분과 PLA 그리 고전분과 Diol/Diacid계 Aiphatic Polyester 등의혼합물에대한혼합비율이나기 술적방법이다소차이가있다. 한개의 Glucose unit당세개의 OH 작용기를가지 고있는전분은친수성이강한고분자로상대적으로소수성인다른생분해성고분 자와의상용성및분산성의개선을위한전분변성기술이전체적인혼합형생분해 성플라스틱의핵심기술이라볼수있다. 변성전분과 PCL로되는블렌드체는값싼재생가능자원인범용분해성플라스 틱으로서상당한주목을받고있다. PCL은저융점이나가공중에도안정한지방족 폴리에스테르이기때문에변성전분과블렌드하여얇은필름을제조하는것이우수 하다. 이필름으로만든봉지는이탈리아와독일에서생쓰레기용의퇴비화봉투로 보급된다. 전분은저렴한가격, 단순한조성( 아미로스와아미로펙틴), 비교적균일한 크기의과립( 수미크론~수십미크론), 고분자결정성등의특징을가져플라스틱 소재로서매우유망하다. 전분의종류로는옥수수나감자전분외에타피오카등 열대산전분도유망하다. 이러한전분은공업용원료로서증산하는것도가능하다. 최근변성전분과 PCL로된블렌드체는상구조의제어에의해내수성과기계 물성이우수한플라스틱소재를제조하고있다. 변성전분을이용하는경우에는전 분의재결정화( 노화) 방지라는과제가남아있다. 따라서변성시킨전분입자를고 속와류믹서를이용하여 40~85% 의고배합으로 PCL에균일하게분산한블렌드체 도개발되고있다. 이경우, PCL 단독보다굽힘탄성률이향상되고분해속도도빨 라진다. 또한전분의열변성이없어용출물이적고생분해성이향상되는등의이점 이있어각종의용기, 장난감, 잡화등에의이용이검토되고있다. 전분입자와 PCL의블렌드체로만든용기는토양중에서 6개월간약절반의중량으로분해되었 다는보고가있다. 또한초산셀룰로오스와같이전분을화학변성하여플라스틱원 료로이용하기위한연구도행해지고있으나, 전분의높은생분해성을가지면서기 계적물성이우수한플라스틱소재는아직개발중이다. 이탈리아의 Novamont 사는전분계생분해성플라스틱소재전문생산업체로, 연 간 18,000톤의생산설비를갖추고전세계생분해성플라스틱소재시장의 50% 를웃

28 도는 1 만여톤을공급한다. 동사가 " 마터- 비" 는 PVA와전분을합성한것으로유럽 을중심으로이미실용화되고있는중이다 PBS( 폴리부틸렌석시네이트 ) 중축합반응에의해합성되는고분자량의지방족폴리에스테르가주목받고있다. 중축합반응법으로는각종의 Diol과디카본산의조합을선택함으로써융점이높은 지방족폴리에스테르도합성할수있다는이점이있다. 이미높은융점을갖는폴 리부틸렌석시네이트(PBS, Tm: 113 ) 및폴리에틸렌석시네이트(PES, Tm: 100 ) 를베이스로하는고분자량폴리에스테르가공업생산되고있다. 일본의소화고분자(Showa High Polymer) 사는연간 3천톤의지방족폴리에스테르 계생분해성플라스틱 BIOnol 의생산공장을완성하고용도개발중이다. 최근장 쇄분기를갖는각종그레이드의 BIOnol도개발되어발포성형이나블로우성형등 도가능해지고있다. 또한 Nippon Shokubai사는 PES계의생분해성플라스틱 Runare SE 를개발하여용도개발중이다. 국내에서도 SK Industries가지방족폴리에스테르계생분해성플라스틱 Sky Green 을개발하였으며, 제일합섬은 Eslon Green이란상품명으로개발하여용도개 발중이다. 내열성고분자인 PBS 및 PES 는미생물에의해분해된다는보고가있다. 한편효 소분해에대해분자량 5만이상의 PBS가 Rhizopus 리파아제에의한가수분해를 거의받지않는다는보고가있으나, PBS에아디핀산을공중합하면생분해성이현 저하게향상된다는것이밝혀지고있다. 특히 PBS 및 PES를분해하는미생물의 자연환경에있어분포상황은같은정도이나 이상당히제한된다. PCL 분해균에비하면양쪽의분해균 폴리 -3- 히드록시부틸레이트 (PHB) 와그공중합체 미생물이다량의탄소원존재하에영양분제한조건에서탄소원및에너지저장 물질로써합성 축적하는 hydroxyalkanoates로써이루어진고분자물질인열가소성

29 고분자소재로폴리히드록시알카노에이트(PHA) 의연구는세계각국에서활발하 게진행되고있다. 또한미생물은측쇄에방향고리를갖는폴리에스테르( 폴리-3- 히드록시페닐발러레이트; PHBV) 도제조할수있다. 폴리-3-히드록시부틸레이트 (PHB, Tm: 175 ) 는생산성이높으며생물로부터유래하는열가소성소재로, 전 부터기대되어왔으나결정성이커기계적물성이나쁘고, 열분해되기쉬워가공하 기어렵다는등의결점이있었다. 따라서가공물성도좋고원가또한절감이가능 한 PHB와 PCL 로되는블렌드체가개발되었다. 이는 PHB 단독사용보다가공물 성이좋으며, 미생물에서 PHBV 공중합체를합성하는것에비하여간단하게일정한 조성의생분해성플라스틱을얻을수있어비용이원가가낮아지는장점이있다. 한편 PHB의가공특성을개선하기위해 PHB 와폴리히드록시발러레이트(PHV) 로되는공중합체(PHBV) 의미생물생산이확립되었다. 영국의제네카(Zeneca) 사는미생물유래폴리에스테르 바이오폴(Biopol) 을 1970 년대말부터상품화하여샴푸용기등으로가공시판하였다. 이기술은미국의몬 산토(Monsanto) 사에인계되어새롭게유전자공학수법을이용하여 PHA를식물로 부터생산하는연구가행해져왔다. 그러나비용이맞지않아최근개발중단하였 다. PHB 는융점이높아도관계없이미생물에의해빠르게분해된다. 그러나 PHB 를열처리하여필름으로가공하면미생물에의한분해속도가현저하게떨어지는 것으로나타났다. PHB 필름의미생물분해는표면에형성된미생물의군락( 群落 : colony) 에의한반구상분해( 결정과비결정부분을구분없이분해) 와미생물이분비 한효소에의한선택적분해( 비결정부분을더빠르게분해) 의두가지기구로행 해진다는연구보고가있다. 2.5 생분해성플라스틱과퇴비화과제 폐기물의적절한처리는공중위생의향상과환경보호관점에서극히중요한일이 다. 그러나폐기물처리가원천적으로쉽지않고, 통상적인재활용에도한계가있다. 현재로는유기재료를퇴비화하여자연계와조화시키는것이대안으로생각되어지고 있으며, 80 년대후반부터분리수거된폐기물의퇴비화에관한연구가진행되었다. 특히폐기물중포장재의재활용및퇴비화와유기폐기물의분리수거퇴비화가확 대되고있으며법적인규제수단이일부도입되었고향후확대되는단계에있다

30 퇴비화란생쓰레기를미생물의활동을이용하여호기적으로분해하여, 식물에적 당한양분을갖는안정한성분으로바꾸는것이다. 이과정에서발효열에의해재 료의온도가상승하여재료에함유되는잡균류, 잡초의종자, 해충의알이나유충도 사멸하고, 수분이대폭감소하고감량화될뿐아니라냄새도거의없어진다. 이퇴 비는적정한비료성분을함유하는것외에도비료나농약을많이투입하여쇠약해 진지력을회복하고흙을과립구조로만들어떼알구조를개선시킨다. 이같이생쓰 레기의퇴비화는매립이나소각에비해환경에우수한처리법으로, 재활용이곤란 한생쓰레기의재활용을가능케하는수단으로서근년주목받고있다. 현재주방 쓰레기등은 PE 봉지등에넣어처리하는것이일반적이나, 생분해성플라스틱봉 지를사용회수하여봉지쓰레기를그대로퇴비화하면생쓰레기를퇴비원료로사 용하는것이가능하게되어생분해성플라스틱의특징을잘살리게된다. 현재과제는생분해성비닐의경우음식물쓰레기와분해속도가달라( 음식물 7-15 일이내, 생필름 3-6 개월) 음식물쓰레기처리시, 음식물보다분해가늦게진행 되는비닐이처리설비에감기는등문제점이완전해소되지않아, 결국은선별이 라는공정을거쳐생필름을별도로선별하고있는것이현실이다. 또한생필름은 강도및물성이약해중량이많이나가는음식물등생쓰레기를담는경우파손이 쉬운문제점이있어, 분해속도를빠르게하면서도강도물성을유지시킬수있는 추가연구개발이필요하다. 또한분해성플라스틱의퇴비화에관여하는미생물이나물리화학적인자등기초적연구는거의행하여지지않고있다. 분해성플라스틱의환경적합성을더높이기위해효율적인퇴비화의기술과제조된퇴비의안전성에대한연구가필요하다. 2.6 분해성평가방법 현재까지이용되고있는분해성플라스틱의분해성평가방법으로는미생물, 효 소그리고토양( 수중, 공기중포함) 에의한분해성평가방법이있다. 미생물에의 한분해성평가방법은오래전부터플라스틱재료의곰팡이저항성시험에널리이 용되어온방법으로 fungi, Actinomycetes, Bacillus 등의 Microorganism을이용하 여플라스틱을분해시킬때중량감소, 현미경관찰, 분자량감소그리고물성저하 등을분석하여평가하며, 화학구조가다른여러가지플라스틱재료의분해성을일

31 차적으로탐색하여조사하는데적합한방법이다. 이에해당하는방법은일본의 JIS Z 2911( 곰팡이저항시험), MITI( 각종화학물질 에대한활성오니의분해능시험) 와미국의 ASTM G 21-70( 곰팡이저항시험), MIL-STD-810B 또는 D( 곰팡이저항시험) 등이있다. 효소에의한분해성평가방법 은 amylase, cellulase 그리고 protease 등가수분해효소의작용결과플라스틱의 일부가저분자화하여반응액중으로용출되어나오는것을정량하는방법이며, 분 해성플라스틱의개발을위한분자설계에적합한방법으로평가되고있고, 토양에 의한평가방법은실제로자연환경에서의분해성을중시한평가방법으로, 구미에서 주로이용되고있다. 그러나이방법은야외토양중매몰시험, 바다속침지시험, 그 리고일정한토양을혼합하여항온실에서유지하는 Pot 시험법등이개발되고있으 나, 평가하는시간이매우길고, 재현성이낮으며, 또분해생성물의정량성을평가 할수없기때문에정확한분해기구규명에는적합하지않다. 최근에는특정미생물및퇴비화조건에서의생분해도측정방법이주로사용되고 있다 생분해성플라스틱 생분해성관련규격 (1) 생분해성관련 ISO 규격 1990년대후반 ISO TC61의 SC5에서생분해성고분자에대한논의가활발히이 루어져 ISO(International Standard Organization) 에서도활성오니및퇴비화조건 에서의호기적생분해도측정방법을도입하여아래표 4와같이규격화하여사용 되어오고있다. 전세계적으로플라스틱물질을수계배양액중의호기적방법으로 생분해도를측정하는방법( 폐쇄호흡계를이용한산소소비량측정) 인 ISO 14851, 플라스틱물질을수계배양액중의호기적방법으로생분해도를측정하는방법( 폐 쇄호흡계를이용한이산화탄소발생량측정) 인 ISO 14852, 플라스틱물질을제어 된퇴비화조건에서호기적생분해도및붕괴를측정하는방법( 이산화탄소발생량 을측정) 인 ISO 1488 등이생분해시험법으로인정되고있으며, 그중에서도 ISO

32 14855" 가가장널리사용되고있다. 표 4. ISO 생분해성시험방법관련규격 No EN13432 Title Determination of the ultimate aerobic biodegradability of plastic materials in an aqueous medium-method by measuring the oxygen demand in a closed respirometer. Determination of the ultimate aerobic biodegradability of plastic materials in an aqueous medium-method by analysis of evolved carbon dioxide. Determination of ultimate aerobic biodegradability and disintegradation of plastic materials-method by analysis of evolved carbon dioxide. Plastics-Determination of the ultimate anaerobic biodegradability in an aqueous system-method by measurement of biogas. Plastics-Determination of the ultimate anaerobic biodegradability and disintegradation under high-solids anaerobic-digestion conditions-method by analysis released biogas. Plastics-Determination of the disintegradation of plastics materials under defined composting conditions in a pilot-scale test. Packing-Requirements for packing recoverable through composting and biodegradation-test scheme and evaluation criteria for the final acceptance of packing. 상기시험방법은생분해도시험방법을규정한것이며, 시험기간, 분해도등인증기준은아래와같이국가별로차이가있다. - 한국 : 6 개월이내, 기준물질대비 90% 이상분해 - 미국 : 6 개월이내, 기준물질대비 60% 이상분해 - EU : 6 개월이내, 기준물질대비 90% 이상분해 - 일본, 독일 : 6 개월이내, 절대치대비 60% 이상분해 생분해수지제품에대한 생분해도시험방법은시료내생분해성물질을미생물이대사함으로서방출하는이산화탄소를정량하여계산하는방법이주로사용되어지고있으며, 측정조건에

33 따라퇴비화조건에서의플라스틱의생분해도평가방법과활성오니에서의플라스틱의생분해성평가방법으로나눌수있다( 표 5 참조). 표 5. ISO 생분해성시험방법관련규격분류 규격시험방법규격제품규격 측정항목 조건 No (1999) 활성오니조건호기성 14852(1999) 퇴비화조건 14855(1999) 혐기성 기타 16929(2002) EN13432(2000) 퇴비화조건에서의플라스틱의생분해도평가방법은 ISO 14855와 ASTM 5338 등의규격이존재하며국내에서는국제규격에부합하여최근한국산업규격 KS M 을제정하였다. 활성오니에의한플라스틱의생분해도평가방법은 ISO 14851, ISO 14852, ASTM 5209 등다양한규격이존재하나국내에서이들평가방법을적용하기에는 재현성, 활성오니의표준화등다양한문제점이야기하는경우가있어국내적용에 어려움이있다. 그러나기존의퇴비화조건에서의생분해도평가방법보다시험소 요기간이짧고또한비용면에서유리하기때문에차후에활성오니성능을표준화 하여재현성에대한기준을검토하여생분해도평가방법으로도입할필요가있다. 표6. 은위에서조사된규격별적정법에따른비교표이다. 표 6. 규격별측정방법비교 ASTM ISO JIS Titration D5209 D K6951 K6953 GC D5338 D5210 NDIR - 기타 D5271( 호흡측정계) D5929( 호흡측정계) D ( 호흡측정계) K6953 K6953 K6950( 호흡측정계)

34 -ASTM D5209 : -ASTM D5271 : -ASTM D5338 : -ASTM D5929 : -ASTM D5247 : 하수슬러지에서의플라스틱의호기적생분해측정 하수슬러지에서의플라스틱의호기적생분해도평가 조절된퇴비화조건에서플라스틱의호기적생분해측정 인위적으로조작된퇴비조건에서의생분해정도를평가 특정미생물에의한분해성플라스틱의호기적생분해도측정 ( 무게변화, 인장ㆍ신장강도의감소, 분자량분포의변화) -ASTM D5210 : 하수슬러지에서의플라스틱의혐기적생분해측정 (2) 생분해성관련 ASTM 규격 생분해성플라스틱의생분해도시험방법을선진각국에서제시하고있는데시험 방법에대한연구를가장먼저활발하게진행해온미국에서는 ASTM 산하 ISR(International Standard Organization) 에서 1) 활성오니를이용한호기적또는 혐기적조건에서의플라스틱물질의생분해도시험방법, 2) 특정미생물및퇴비화 조건에서의플라스틱물질의호기적생분해도측정법, 3) 매립조건에서의플라스틱 물질의혐기적생분해도측정법이아래표7, 8과같이 ASTM 규격으로제정되어 사용되고있다. 표 7. ASTM 생분해성시험관련규격분류 규격 Biodegradability 측정항목 조건 No. 슬러지 D5209(1992) D5271(1993) 호기성 D5338(1998) 퇴비화조건 D5929(1996) 미생물 D5247(1992) 혐기성 슬러지 D5210(1992) 표 8. ASTM 규격명칭

35 No. D5209 D5271 D5338 D5929 D5247 D5210 Title Standard test method for determining the aerobic biodegradation of plastic materials in the presence of municipal sewage sludge Standard test method for assessing the aerobic biodegradation of plastic materials in an actived - sludge - wastewater - treatment Standard test method for determining the aerobic biodegradation of plastic materials under controlled composting conditions. Standard test method for determining biodegradability of materials exposed to municipal solid waste composting conditions by compost respirimetry Standard test method for determining the aerobic biodegradability of degradable plastics by specific microorganisms Standard test method for determining the anaerobic biodegradation of plastic materials in the presence of municipal sewage sludge (3) 생분해성관련 JIS 규격 일본에서는 1990 년통상산업성( 현재경제산업성) 주관으로생분해성고분자표 준시험방법개발에관한소위원회를두고연구를진행하여 MITI 법을보완한표 준시험방법을마련하여사용하고있다. 일본에서도 1) 활성오니를이용한호기적 인조건에서생분해정도를측정하는방법과 2) 퇴비화조건에서의호기적생분해 도측정방법이아래표9, 10 과같이규격화되어사용되고있다. 유럽의독일에서도 DIN 이생분해도시험방법으로채택되어사용되어지고있다. 표 9. JIS 생분해성시험관련규격분류 규격 측정항목 조건 No. 시험방법규격 호기성 활성오니조건 K6950(2000) K6951 퇴비화조건 K6953(2000) 표 10. JIS 규격의명칭

36 No. K6950 K6951 K6952 Title プラスチック - 水系培養液中の好氣的究極生分解度の求め方 ( 閉鎖 呼吸計を用いる酸素消費量の測定による方法 ) プラスチック - 水系培養液中の好氣的究極生分解度の求め方 ( 發生 二酸化炭素量の測定による方法 プラスチック - 制御されたコソポ條件下の好氣的究極生分解度及 び崩壞度の求め方 ( 發生二酸化炭素量の測定による方法 복합분해성플라스틱 복합분해성플라스틱의분해도는일차적으로자연상태하에서플라스틱의원료인 폴리머보다는충전된물질( 전분등) 이분해되는정도를파악하게되는데, 사용방법 으로는충전된전분이나폴리카프로락탐(PCL) 함량을여러실험장치를이용하여 직접정성적 정량적으로분석하는방법이있으며, 생분해성플라스틱과같은미생물 학적인방법이적용될수도있다. 플라스틱내에충전된전분의정량적분석방법 으로는 TGA(Thermal Gravimetric Analyser) 나 Spectrophotometer를사용하는방 법과 FT-IR을이용하여전분특유의 Carbohydrate peak로부터분석하는방법등 이있다. 또한분자량감소율을측정하여미생물에의한분해가능여부를추론한 다. 최종적인미생물에의한분해성시럼은생분해성분해방법과통일한방법으로 측정한다 광분해성플라스틱 일반적으로플라스틱은태양광특히자외선과대기중의산소에의해분해된 다. 대부분의플라스틱은이러한반응의억제를위해산화방지제나자외선안정제 를첨가하고있다. 광분해성플라스틱은사용기간중플라스틱의장점을유지하고 폐기후대기에노출된상태에서태양광및산소에의해분해되는플라스틱으로이 것의분해도는 Accelated test, Outdoor field test, Reproducibility, Correlation 등의 실험을통해그성능을입증할수있으며, 이러한시험의규격은인장신율( 引張伸 率 ) 시험(ASTM D882-83), 옥외내후성시험(ASTM D ), 옥외내광성시험 (ASTM D ), 촉진내후성시험(ASTM D ), 촉진내광성시험(ASTM D ) 등의규격이있다

37 2.7 분해성플라스틱의주요사용용도 본격적인시장의출현을앞두고클로즈업되는것이용도이다. 폐기후흙으로되 돌아가는특성을살리는분야에사용하지않으면종래대로소각-매립처리를하게 되어비용적으로도맞지않을뿐만아니라일회용소비를조장할위험으로까지이 어진다. 폐기후의처리방법까지종합적으로고려한생분해성플라스틱제품이아니 고서는의미가없다. 석유제품의전철을밟지않기위해서도생분해성플라스틱제 품은시스템화가요구된다. 먼저미국과유럽등선진국시장에서실용화된분해성플라스틱의용도를살펴 보면다음과같다. (1) 포장완충재 1996 년에미국의포장완충재시장 ( 년 24,000 톤) 에서전분기초포장재는 25% (6,000 톤) 를차지하였으나, 폴리스티렌 (15$/m 3 ) 에비해아직은높은가격 (19$/m 3 ) 이다. (2) 퇴비화봉투 미국쓰레기봉투시장에서퇴비화봉투의시장규모는현재작은편이나 ( 대부분 종이또는 LLDPE), 향후수년내에 5.5만톤정도로늘어날전망으로가장기대되 는용도이다. Enpac에서전분과 PCL의블렌드로만든 Mater-Bi 가상업화되었고, Cargill( 현네이쳐웍스) 도 PLA 로만든제품을시장에내놓았다. 현재 EPI, 노본저팬 등이매우저렴한복합분해퇴비화봉투를시판하고있어시장이급속도로확대될 전망이다. (3) 일회용품 식품포장용기, 일회용접시등의일회용품은그렇게많지는않지만, 유럽에서는 다른나라에비해생분해성고분자가많이사용되어졌다. 독일의낙농업체인 Danone은 PLA가기본물질인생분해성 Yogurt 용기(Eco Cup) 를 1998년에 4백만 개나생산하였다. 이컵은기존컵에비해 3 배가량비싸나, 생산량이늘면가격이 상당히떨어질것으로전망되고있다. Safta ( 이태리) 는 PHBV의일회용포장용기

38 로의응용가능성을찾고있는중이다. 5,000~10,000 톤정도에이를것으로전망되고있다. 향후수년내에일회용품에대한수요가 (4) 기타용도 생분해성고분자의다른응용제품의미국시장은 1990년대중반에는매우작았 으나, 2000 년대에들어오면서위생용품, 코팅제, 농업용필름등에있어서그시장 이커지고있는중이다. 의료용생분해성고분자도시장은작지만고부가가치로, polyglycolic acid (PGA) 에기초한 Dexon 이처음으로상품화되었으며(1970 년), glycolic acid와 lactic acid의공중합체인 Vicryl, PGA/trimethylene carbonate (Maxon) 도상업화되었으며, 여기에사용되는 lactic acid 는고순도이어야한다. 표 11. 의료용으로응용이되는생분해성고분자의특징및용도 고분자종류 Polylactic acid(pl) Polyglycolic acid(pg) Polycaprolactone Polydioxanone Polyanhydrid Polycyanoacrylates Polyorthoester Poly( γ-ethylglutamate) Pseudo-poly (amino acids) 특징및응용 임상사용이가장먼저승인된합성생분해성고분자수술 용봉합사, Drug-delivery system, 정형외과용이식재료, 혈관이식재료로사용조사중 PG나 PL보다매우느린생분해속도를나타내는폴리에 스테르필름이나포말형태로인공피부로사용됨, 이식재료 나피임제로서제 흡수가능한결찰용클립으로서 으로판매되고있음 1상임상시험이완료된상태 AbsolokR이라는상품명 Drug-delivery system 을위해특별히고안된표면부식 고분자, 현재뇌암등의치료를위한이식용 delivery system으로서의제 3상임상시험진행중 Bio adhesive로사용됨 Drug-delivery system을위해개발되어탐색중인고분자 분해되는봉합재료와 drug-delivery 를위해조사중, 합 성polyamino acid 에기초하고있음 일반적인 poly(amino acid) 의기본골격에 nonamino 결합 을끼워넣음으로써얻어진고분자군, serine 및 hydroxyproline으로부터나온 polyester와 tyrosine으로부 터나온 polyiminocarbonate 가보고, 고강도의정형외과 용이식재료, drug-delivery system 및면역활성보조제 로의응용이제안되었음

39 표 12. 소재별분해성플라스틱및플라스틱대체품의용도 구분생분해성복합분해성펄프계천연고분자광분해성 내용 천연고분자 화학합성고분자 용도 필름, 셀룰로오스섬유, Sheet, 포 장용완충재, 의료용( 봉합사등) 봉합사, 방출조절성의약용재료, 위생용품, 농업용등 미생물생산고분식품및화학제품첨가제, 자 전분, 분해제첨 가형 셀룰로오스 발포제품, 비발 포압축제품 금속이온계수지 M/B 첨가형비닐-케톤계 중합물 M/B 공 첨 가형에틸렌 - 일산화 탄소 M/B 의학용 재료, 분해성포장재, PP 대체용일회용기저귀, 쓰레기백, 표필백, 멀칭필름, 코팅재, 용기, 트레이, 통기성필름, 비닐봉투등 용기, 접시등식품포장재, 전자제 품펄프몰드, 업용포장재 핸드폰몰드등산 용기, 접시등식품포장재, 산업용 포장재, 보드등건축자재, 농원예 용제품 적용원료 천연다당류계, Chitin 계 PLA, PCL PHB, PHA 등 등 PE+ 전분+ 분해제 PE+PCL+ 분해제 PP+ 전분+ 분해제 종이, 목재펄프, 갈대펄프등 전분, 볏짚, 톱밥, 왕겨등 유기성천연물 멀칭필름, 쇼핑백, 식품포장재등 PE+ 금속이온 낚시미끼통커버, 종이코팅, 트레 이, 컵, 멀칭필름등 공중합물 six-pack-connector ring 첨가형 PE, PP+VK 계 PE+EC계 * AP(Aliphatic polyester): 지방적폴리에스테르 분해성고분자의가장적합한용도는농업분야로생각된다. 사용후에회수하지 않아도된다는장점을갖는것이농업용자재이다. 예를들면묘목포트는이미분 해속도도조절할수있는곳까지기술이진전되어있다. 옮겨심기와회수시에인건 비및운반비가소요되므로흙으로되돌아가는생분해성플라스틱은경비절감으로 도이어지므로비용면에서도적당하다. 분해성플라스틱의분야별로응용되는분야 를살펴보면일반환경관련분야, 사용후회수및재이용이어려운분야, 재활용 비용이많이드는분야에주로사용된다

40 (1) 일반환경분야 - 농수산분야 : 이식용육묘포트, 낚시용품( 미끼통등), 멀칭필름, 화분, 낚싯줄, 어망등 - 토목건설자재: 단열재, 산간바다등의회수곤란한토목공사의형틀, 토사 붕괴방지재, 황무지사막의녹화용네트, 공사용등의보수( 保水 ) 시트, 식재용 네트등 - 야외레저제품등: 골프, 낚시, 해양스포츠, 등산등의일회용품 - 각종포장재 : 화장품몰드, 의약품용기, 선물세트용몰드류, 전자제품포장재, 완충재등 (2) 사용후회수재이용이곤란한분야 - 식품포장용기, 필름류: 생선식품의받침용트레이, 인스턴트식품용기, 패스트 푸드용기, 도시락, 컵라면등면류용기, 일회용컵등 - 위생용품: 종이기저귀, 생리용품등 - 사무용품, 일용품, 문구잡화류등 : 펜케이스, 일회용면도기, 연습용탄피( 비비 탄등), 장난감, 일회용주사기, 면도기등 (3) 특수용도분야 - 서방성: 의약품, 농약, 비료등서방성제재, 기능성멀칭필름등 - 생체내분해흡수성: 수술용봉합사, 골절고정재, 의료용필름, 의료용부직포 등 - 산소차단성, 내수성, 광차단성 : 식품용포장필름, 음료용팩의내부코팅등 2.8 식별표시제도와국제표준화움직임 분해성플라스틱은자원순환형사회의기반적인보완자재로서의위치를차지한 다. 소비자가생분해성플라스틱제품을환경부하가적은플라스틱제품으로받아 들여독자의재활용시스템에참여하기위해서는일반플라스틱과식별할수있게 하는환경마크와같은표시제도가필요하다. 환경마크제도는 1977년독일에서처 음시행되어현재일본, 캐나다, 유럽연합(EU), 싱가폴, 인도등 30여개국가에서성 공적으로실시되고있다

41 아시아에는한국의 환경마크, 일본의 그린프라( グリンプラ), 북미에는캐나다의 Environmental Choice, 미국의 Compostable Logo, 유럽에는벨기에의 OK Compost, 독일의 DIN CERTO, 핀란드의 Apple Core 등의생분해성플라스틱 식별표시제도가있다. 현재미국의 BPI(International Bio-degradable Products Institute), 독일의 DIN CERTO 및일본의 BPS( 생분해성플라스틱연구회) 라는인 증기관사이에협정을체결하여, 인정기준의국제적통합에대한논의를진행하고 있다. 최종적으로는국제표준기구(ISO) 에서의국제적통합성이요구된다. (1) 한국의환경마크제도 KSM 을인증기준으로하여 1992년 6 월부터시행하고있다. 환경부와친 환경상품진흥원이담당운영하고있다. (2) 미국의 Compostable 식별표시제도 ASTM D 를인증기준으로하는제도를발족하고있다. 인증및로고 발행기관은 BPS와 USCC(U. S. Compost Council) 이다. Compostable까지추진하 는것이특징이다. (3) 독일의 Kompostierbar 식별표시제도 EU13432( 포장자재의퇴비성에관한시험계획및규격정령) 를기준으로하여 DIN CERTO에의해 Kompostierbar( 퇴비화가능) 인것이인증되고, 인증제품은로 고와마크로식별된다. (4) 일본의グリンプラ식별표시제도 グリンプラ 식별표시제도는생분해성플라스틱제품의제품구성, 생분해성, 환 경안전성의기준을만족하는플라스틱제품에생분해성플라스틱제품으로, 심벌 마크, 로그의사용을인증하고, 등록을명시하여다른일반플라스틱제품과식별하 는제도이다. (5) 식별표시제도의국제표준화움직임 분해성플라스틱제품의국제간유통을원활하게할수있도록분해성플라스틱 의보급을촉진하기위하여각국의식별표시제도를국제적으로표준화하려는움 직임이시작되고있다. 우선 2개국간의각서를미국- 독일(2000년 11 월), 일본-독일 (2001년 3 월), 일본- 미국(2001년 4 월) 으로체결하였다. 다음에상호인증을위하여

42 개국간에각국의식별표시제도에통합성을부여하기위하여협력하는협정에조 인하였다(2001년 12 월). 각국의인증제도의차이는다음과같다. 일본의규격기준 에서는 생분해성 에머무르는반면, 구미에서는 퇴비성 이라는표현을사용한다. 즉 일본은구미에는없는환경안전성( 분해물안정성경구독성환경독성) 을제정하 였으나, 퇴비화과정에있어붕괴성과퇴비품질에관한기준이없는것이다. 이는 사회적인기반시설인퇴비화시설의정비가일본에서는늦어지고있음을반영한 다. BPS는グリンプラ식별표시제도의국제통합성을중요한과제로책정하고 반드시합의에이르기를바라고있다. 더욱이 ISO 에서국제표준화되고, 일본내에 서도 JIS 화를목표로하고있다

43 3. 참고문헌 [1] 생분해성플라스틱소재기술특허동향, 코네틱리포 트 [2] 자원의절약과재활용촉진에관한법률개정법률( ) [3] 제품의포장방법및포장재의재질등의기준에관한규칙( , 환경부) [4] 플라스틱관련환경규제제도와재활용활성화방안( , 산업자원부) [5] 제품의포장방법및포장재의재질등의기준에관한규칙개정령( 안) ( 환경부 공고번호 ) [6] [7] 산업재산권정보데이터베이스 ( [8] 알기쉬운플라스틱배합제, 한국플라스틱기술정보센터 [9] 월간포장계, 통권147 호, (2005년 9 월) [10] 플라스틱사이언스 (2002년 9 월, 10 월, 11 월호) [11] 산업기술시장정보- 환경, 산업자원부 한국기술거래소, 2002 [12] Korea Technology Transfer Center 생분해성플라스틱의최근동향보고, [13] 연구보고서, 광분해성( 복합분해성) 플라스틱의분해성능평가방법개발, 산업자 원부, 한국화학시험연구원, 2006 [14] 생분해성플라스틱의기술개발동향, 황선일, 기술동향분석보고서,KISTI,