BIO TrendⅡ 바이오 화학 소재, 표준화 및 인증 제도 어 바이오 플라스틱의 식별 표시 제도를 운영하고 있다. 국가 01. 서론 바이오 화학 소재, 표준화 및 인증 제도 (바이오 플라스틱을 중심으로) Bio material, standardization and certification system (Focusing on Bio plastics) 유영선 (사)한국바이오소재패키징협회 회장 04 / 05 별로 적용 기준이 차이가 있는 경우가 많은 문제점이 있고, 일 부의 경우에는 규격기준 및 식별표시제도의 국가 간 교차인증 인류의 가장 큰 선물이라는 플라스틱은 각종 폐기물 등의 소 을 하는 제도를 시행하고 있다. 각이나 매립에 따른 환경호르몬 누출, 다이옥신 검출, 폐기물 의 불완전 연소에 의한 대기오염 발생 등과 같은 심각한 환경 오염의 원인으로 지목되었다. 이러한 플라스틱 폐기물의 문제 02. 바이오 플라스틱의 종류 를 해결하기 위하여, 제품 제조 및 사용 시에는 플라스틱 고유 의 장점을 그대로 유지하고, 폐기시에는 이산화탄소 발생을 감 바이오 플라스틱은 원료, 분해 작용, 생산방법에 따라 생분 소시킬 수 있는 바이오 플라스틱에 대한 연구가 활발한 상황이 해 플라스틱(Biodegradable plastics), 산화생분해 플라스틱 다. 대표적인 바이오 플라스틱인 생분해 플라스틱은 내열성, (Oxobiodegradable plastics), 탄소저감형 바이오 베이스 물성. 가격적인 측면에서 약점이 있는데, 최근에는 이러한 생 플라스틱(Bio based plastics)으로 나눌 수 있으며, 각각의 특 분해 플라스틱의 단점을 극복한 다양한 바이오 플라스틱 제품 징을 Table 1.에 정리하였다. 바이오 플라스틱을 규격기준에 이 출시되고 있다. 전 세계 각국에서 기존 플라스틱과 비슷한 따라 분류를 한다면 생분해 플라스틱은 표준물질인 셀룰로오 물성과 가격경쟁력을 갖고, 인체에 무해하면서도 재활용이 용 스 대비 6개월에 90% 이상, 산화생분해 플라스틱은 셀룰로오 이한 바이오 플라스틱 제품 개발에 박차를 가하고 있다. 스 대비 6개월에 60%이상(36개월에 90%이상)이 분해되어야 이러한 친환경 바이오 플라스틱의 보급을 원활하게 하기 위하 하며, 바이오 베이스 플라스틱은 분해기간과는 상관없이 유 여 세계 각국에서는 난분해 플라스틱에 대한 사용 규제와 더불 기탄소 함량을 측정하여(CO₂저감) 분류한다. [Table 1._Features of various types of bio plastics] Bioplastics / 바이오 플라스틱 Division 구분 Biodegradable plastics 생분해 플라스틱 OxoBiodegradable plastics 산화생분해 플라스틱 Biomass Base 천연물계 Petroleum Base 천연물계 Biomass content 바이오매스 함량 More than 5070% Materials 원재료 Natural, Microbial Petroleum polymerization Biodegradable oxidation additive, Biomass etc. Kinds of product 종류 PLA, TPS, PHA, AP, CA etc. PBS, PES, PVA, PCL, PBAT etc. Biobased plastics 바이오베이스 플라스틱 Combined 결합형 Polymerized 중합형 More than 2025% Naturalpolymer conjugates Naturalmonomer polymerization Oxo bio PE, Oxo bio PP, Oxo bio PA BioPE, BioPP, BioPET, BioPA etc. etc. Standard 규격기준 ISO 14855, ASTM D 6400, EN13432, KS M 31001, etc. ASTM D 6954, UAE S 5009, KBMPOBP001, SPCR 141, etc., CEN/TR 15932 etc. Degradation mechanisms 분해기작 Microbial degradation Microbial degradation following oxidative degradation Biodegradation standard 생분해 기준 Within 6 months 90% or more, Within 45 days 60% or more Within 6 months 60% or more * 산화분해 플라스틱의 경우 국내외적으로 정해진 기준이 명확하지 않아, 산화생분해 규격기준중에서 산화분해 규격기준에 적합한 경우 및 최종생분해 기간이 셀룰로오스 대비 36개월 이내 90%로 한정하여 분류하는 경우가 있음.
06 / 07 03. 바이오플라스틱의식별표시제도 친환경제품의확대보급과소비자들이쉽게기존석유유래난분해플라스틱제품과바이오플라스틱제품을구분하게할수있도록세계각국에는여러가지표준안과로고를사용하고있다. 생분해플라스틱은이러한식별표시제도를 1979 년독일에서처음시행하여가장오래되었고, 그이후에다양한국가에서시행하고있다. 바이오베이스플라스틱과산화생분해플라스틱은그역사가짧아서, 인증제도를시행하고있는국가가생분해플라스틱인증에비해적은편이지만빠른속도로확산되고있다. 31. 생분해플라스틱 (Biodegradable) 식별표시제도생분해플라스틱의식별표시제도로에코마크를부여하고있다. 이는소비자가환경부하가적은친환경플라스틱과일반플라스틱과식별할수있게하는제도이다. 환경마크제도는 1979년독일에서처음시행되어현재일본, 캐나다, 유럽연합 (EU), 싱가폴, 인도등 30여개국가에서실시되고있다. 아시아에는한국의 환경마크, 일본의 그린프라, 북미에는캐나다의 Environmental Choice, 미국의 Compostable Logo, 유럽에는벨기에의 OK Compost, 독일의 DIN CERTCO, 핀란드의 Apple Core 등의친환경플라스틱식별 표시제도가있다. Figure 1. 은주요국가의생분해플라스틱인증마크를보여주고있다. 32. 산화생분해플라스틱식별표시제도산화생분해플라스틱은십수년전부터다양한연구개발이이루어져, 생분해플라스틱의단점인빠른생분해특성과낮은물성, 내열성및내한성과가격경쟁력부족등을보완하려는움직임이활발하였다. 산화생분해관련한규격기준인 ASTM D6954: 2004에서산화생분해의정의및시험방법등이규정되었으나, 최종생분해기간이명시되지않아그기준이애매한측면이있어국제적으로인정을받지못하고있었다. 그러나최근 United Arab Emirates(UAE) 에서산화생분해관련규격기준인 UAE Standard 5009:2009를제정하면서최종생분해기간을명시하였고, 2014년 1월 1일부터전면시행하여산화생분해포장재및제품만 UAE 역내수입및유통을허용하고비분해포장재사용을금지하면서다시금산화생분해플라스틱이재조명되고있다. UAE외에도미국, 영국, 스웨덴, 싱가폴, 한국등은산화생분해규격기준을마련하여시행중에있으며, 프랑스, 이탈리아, 파키스탄, 인도등은관련기준마련을준비하고있다. 현재시행중인산화생분해플라스틱인증라벨을 Table 2. 에나타내었다. [Table 2._Certification logo of oxobiodegradable plastics.] Division / 구분 Contents / 내용 Logo / 로고 UAE 아랍에미레이트 UK 영국 Sweden 스웨덴 USA 미국 UAE ECAS ESMA 인증기준 : USE S 5009 대표인증업체 : 심포니, 웰스, EPI 등 UK Oxobiodegradable Plastics Association(OPA) 영국산화생분해협회 인증기준 : BS8472, TC 249/WG 9 of CEN 대표인증업체 : 심포니 SP 마크 : SP Technical Research Institute of Sweden 인증기준 2009 SPCR 141 대표인증업체 : Plife USA Biosystems America 인증기준 : ASTM D 6954 대표인증업체 : Wells [Figure 1._Certification marks of biodegradable plastics.] 싱가포르 Singapore Singapore Green Labeling Scheme(SGLS) 인증기준 : ASTM D 5208, EN 13432, OECD 207 : Abiotic degradation 특기사항 : 시간, 비용문제로생분해실험은하지않음 Korea 대한민국 대한민국 ( 사 ) 한국바이오소재패키징협회 KBMP 인증기준 : KBMPOBP001: 2014 대표인증업체 : 바이오소재, 남경, 태경등 특기사항 : 생분해시험을제외한산화분해인증을별도운영
08 / 09 UAE 에서는 2014 년 1 월 1 일부터는거의전분야에속하는 15 개적용분야 (Table 3) 를선정하였다. 일반플라스틱을사용한포장재, 일회용품, 생활용품등의 33. 바이오베이스플라스틱식별표시제도세계적으로생분해플라스틱보다는이산화탄소저감에중점을두고있는바이오베 UAE 역내수입및유통을전면금지하고, 산화생분해플라스틱을사용한제품만을 이스플라스틱으로그패러다임이변화하고산업화가빠르게진행되고있다. 이에 허용하고있어전세계의주목을받고있다. 따라미국에서는바이오매스함량시험방법인 을제정하여, 미국농 무성을중심으로바이오베이스제품에대한인증라벨을운영하고있다. 이어서미 [Table 3._List of items selected in UAE] 국의 방법의기준으로 2006 년일본, 2009 년벨기에, 2010 년독일, No Items 아이템 2011년한국에서바이오베이스플라스틱에대한인증라벨을제정운영하고있다. 이러한추세는매우빠르게각국으로확산이될전망이다. 1 All Carrier bags (including shopping bags, garbage bags, garment bags, and any disposable bags) 쇼핑백, 쓰레기봉투, 의류백및일회용백을포함하는모든캐리어백 현재시행중인바이오베이스플라스틱인증라벨을 Table 4. 에나타내었다. 2 Courier and Security bags 택배및보안봉투 [Table 4._Certification marks of Bio Based plastics.] 3 Mailing Order bags (Magazines and Newspapers Bags) 잡지, 신문등우편봉투 (DM 봉투 ) Division / 구분 Standard, contents / 규격기준, 내용 Logo / 로고 4 Disposable Cutlery such as plastic plate and plastic cups 플라스틱접시, 플라스틱컵등식탁용나이프, 포크, 숟가락등 5 Bubble Wrap &Cushioning Packaging 버블랩, 완충포장재 6 Plastic Wrap 플라스틱랩 7 Overwrap Packaging 오버랩포장 8 Stretch Film 스트레치필름 USA 미국 Japan 일본 명칭 : BIO Based Product 인증단체 : BMA 2002년, 25% 이상 바이오매스함량개별표기 명칭 : 바이오매스프라 (BP) 인증단체 : JBPA 2006년, 25% 이상 9 Cling Flm 점착필름 10 Shrink Film 수축필름 11 Plastic Liner for Cartons 판지, 종이갑등플라스틱라이너 Belgium 벨기에 명칭 : OK Biobased 인증단체 : Vincotte 2009년, 20% 이상 바이오매스함량별별 (*) 4종표기 12 Personal care products made of plastic materials such as gloves, shoe covers, aprons and any disposable personal care products 장갑, 신발커버, 앞치마등플라스틱재질제품및일회용퍼스널케어제품 13 Plastic bags for seedlings 플라스틱재질의원예, 농업용모종백 14 Polyethylene Sheets in Rolls such as table covers 테이블커버 15 Bags used packaging Bread, Nuts, sweets and all bakery items 빵, 견과류, 과자및모든제빵아이템의포장용백 Germany 독일 Korea 대한민국 기준 : CEN/TR 15932 인증단체 : DIN CERTCO 2010 년, 20% 이상 바이오매스함량별 3 종표기 기준 : KBMP0107 명칭 : 바이오베이스 인증단체 : KBMP 2011 년 25% 이상, 투명 15% 이상 바이오매스함량개별표기
10 / 11 04. 바이오플라스틱시험규격및방법 바이오플라스틱시험규격및방법에대해생분해, 산화생분해, 바이오베이스플라 스틱으로구분하여 Table 5. 에나타내었다. Division / 구분 Organization Test method Geographicalm value Biodegradable plastics / 생분해 European Bioplastics EN 13432, ASTM D 6400, etc. Germany, Netherland, Switzerland, Poland and the UK Vinçotte EN 13432 Belgium, France, Italy, Spain and the UK DIN CERTCO EN 13432, ASTM D 6400, EN 14995, ISO 17088 and AS 4736 BPI ASTM D 6400 and ASTM D 6868 USA and Canada JBPA Green PLA certification scheme Japan ABA AS 4736 Australia and New Zealand Etc. 41. 생분해플라스틱시험규격및방법 1990 년대후반 ISO TC61 의 SC5 에서생분해고분자에대한 논의가활발히이루어져 ISO 에서도활성오니및퇴비화조건 에서의호기적생분해도측정방법을도입하여규격화운영하 고있다. 플라스틱물질을수계호기적배양액에서생분해도를 측정하는방법 ( 폐쇄호흡계를이용한산소소비량측정 ) 인 ISO 14851, 플라스틱물질을수계배양액중의호기적방법으로생 분해도를측정하는방법 ( 폐쇄호흡계를이용한이산화탄소발 생량측정 ) 인 ISO 14852, 플라스틱물질을제어된퇴비화조건 에서호기적생분해도및붕괴를측정하는방법 ( 이산화탄소발 생량을측정 ) 인 ISO 14855 등이생분해시험법으로인정되고 [Table 5._Test methods of bio plastics] OxoBiodegradable plastics / 산화생분해 ESMA UAE S 5009 UAE OPA BS8472 The UK SITIC SPCR 141 Sweden Biosystems America ASTM D 6954 USA SGLS ASTM D 5208, EN 13432, OECD 207 Singapore KBMP KBMP OBP001 Korea 있으며, 그중에서도 ISO 14855" 가가장널리사용되고있다. ISO 14855 를기준으로각국에서관련기준을만들어운영하 고있는데, 미국 ASTM D 5338, 유럽 EN 13432, 한국 KSM 31001, 중국 GBT 19277, 일본 JIS K 6953 이있다. 이들은 모두 ISO 14855 와같이퇴비화조건에서호기적생분해도및 붕괴를측정하는방법이다. 상기시험방법은생분해도시험방 법을규정한것이며, 생분해플라스틱제품에대한시험기간, 분해도등인증기준은아래와같이국가별로차이가있다. 한 국, EU 는 6 개월이내, 기준물질대비 90% 이상분해, 미국, 일 본, 독일은 6 개월이내, 기준물질대비 60% 이상분해로규정 하고있다. Biobased plastics / 바이오베이스 USDA USA JBPA Japan Vincotte Belgium DIN CERTCO CEN/TR 15932, Germany KBMP KBMP 0107, Korea 42. 산화생분해플라스틱시험규격및방법 미국은산화생분해규격및시험방법인 ASTM D 6954 를제 정하여적용하고있다. 이는열분해, 광분해및생분해에의 한분해반응, 고분자물성관련한기준을마련하였는데그 시험방법은 1 단계에서는 20~70 도에서열분해, 산화분해, UV 에의한광화학분해에의한분자량감소및유기화합물로 붕괴되는것을시험하고, 2 단계에서는생분해에의한이산화 탄소발생량시험, 3 단계에서독성시험을하게되어있다. 최근 UAE 규격기준은 UAE S 5009:2009 로써여러가지 국제규격기준을토대로만들어졌는데, ISO 14851, ISO 14852, ISO 14855, ASTM D 6954, ASTM D 883 및 BS 8472 의기준을근거로제정되었다. 요약하면생분해가어려운사막기후인 UAE 는열및 UV 를 [Table 6._Requirements and standards for oxodegradable plastics] 통한산화생분해를기본으로하고있으며, 먼저 UAE 기후조 건에서산화분해가되고이후산화분해된파티클은물, 이산 화탄소및바이오매스로분해가되어야하고있고, 물성감 소, 분자량감소, 중금속관련규정등상세한측정방법, 기준 까지도망라하고있다. Table 6. 에현재사용중인산화생분 해플라스틱의규격기준의차이점을간략하게정리하였다. 산화생분해시험방법중산화분해시험규격기준에는적합 하였지만, 생분해시험방법에따라생분해시험했을때최종 생분해기간이셀룰로오스대비 6 개월이내 60% 에미치지못 하거나생분해데이터를제시하지못하는경우를산화분해 범주에포함을하고있는국가도있다. 일반적으로산화분해 의경우최종생분해기간이 3 년이내인고분자를산화분해 플라스틱으로분류하기도한다. Division Oxidative degradation/ 산화분해 Biodegradation/ 생분해 Environmental safety/ 안전성 ASTM D 6954 (USA) UAE.S 5009 (UAE) BS 8472 (The UK) SPCR 141 (Sweden) KBMP OBP 001 (Korea) 5% or less elongation at break Average molecular weight of 5,000 or less 5% or less elongation at break Average molecular weight of < 5,000 Gel fraction of < 5% within 4 weeks Material must break or fragment after embrittlement testing 5% or less elongation at break Average molecular weight of < 10,000 Gel fraction of < 10% within 4 weeks in case of thermal peroxidation at 70 C 5% or less elongation at break Average molecular weight of < 5,000 Gel fraction of < 5% Whether to generate Carbonyl Group Biomass contents >25% * can choose 1 of gel, carbonyl, biomass. 60% for homopolymers 90% for heteropolymers 60% biodegradation within 6 months 60% for homopolymers 90% for heteropolymers within 24 months 90% disintegration within 24 months 30% biodegradation within 45days as prescribed by the EPA as prescribed by EN 13432 as prescribed by EN 13432 90% germination and biomass yield with plants compared to the control as prescribed by EPA
12 / 13 43. 바이오베이스플라스틱시험규격및방법 경부 ESMA 에서는 2012 년부터세계각국에산화생분해인증 2002 년부터미국농무성 (USDA) 주관으로시작한베이오베 을실시하여강제적인규정으로위반시벌금을부과할것을 이스플라스틱중바이오매스함량을측정하는방법으로세 알렸다. 하지만우리의대응은 2014 년법이시행된시점에서 The Freedonia Group, Inc., World Bio plastics, Industry UAE, Regulation and response status of oxo biodegradable 계적으로미국 ASTM D6866 시험기준이가장널리사용이 야기업단위에서시작되었고, 거기에따른정부의지원및대 Study 2548 (2009). plastics,, Business Sevice Center for Global Environmental 되고있다. ASTM D6866 은탄소화합물중의탄소의극히일 응은전무한실정이다. You YS., "Bio Plastics standardization and Eco Label Regulation, Compass Report, 13014003 (2014). 부에포함된방사성동위원소인 14C 의조성비를측정하는방 System Trend in Domestic and Foreign Country", the UAE S 5009 Standard & Specification for Oxo 법으로방사성탄소측정방법에대해규정한다. 특히산화생분해플라스틱관련하여 2014 년 1 월 1 일 UAE Monthly PACKAGING WORLD., 251, 03:5163 (2014) Biodegradation of Plastic bags and other disposable plastic 본가정은 14C, 즉탄소의방사성동위원소가일단더이상 강력시행이후전세계적으로급속히확산이되는추세이다. Korean bio material packaging association, Available objets, UAE (2009) 생명유기체의구성성분이아니게되면반감기가 5,730 년이 UAE 법안발효이후프랑스, 이탈리아, 미국, 스웨덴, 파키 from: http:// www.biopack.or.kr, Accessed (2015) Oxobiodegradable Plastics Association, Available from: 라는것이다. 이것은 14C 가완전히붕괴했기때문에더이상 스탄, 인도등에서도산화생분해플라스틱포장재사용에대 You, Y.S., Kim, M.K, Park, M.J and Choi, S.W., http://www.biodeg.org, Accessed (2014) 화석연료에는 14C 가남아있지않다는것을의미한다. 반면, 한법령을제정중이다. 최근뉴욕에서는 2015 년 7 월 1 일부터 "Development of Oxobiodegradable Bioplastics Film Biz service center for Global Environmental 나무와같은최근의바이오매스에는 14C 일부분이여전히남 발포플라스틱 (EPS) 사용규제를시작하였고, 6 개월유예기간 Using Agricultural Byproduct such as Corn husk, Regulation(COMPASS) analysis report No BSC Report 아있다. 사실상, 생물기원물질은 14C 를포함하지않는화석 을주고이후계속사용하는위반업소에는막대한벌금을부 Soybean husk, Rice husk and Wheat husk", Clean 13014003 (2014) 연료와같은다른물질과쉽게구분될수있는충분히특징적 과할계획이다. Technology., 20(3), pp. 205211 (2014) You YS., "Bio Plastics standardization and Eco Label 인양의 14C 를포함한다고말할수있다. 바이오매스의 14C 친환경을요구하는세계시장에서우리가살아남기위해서 ASTM D 6954 Standard Guide for Exposing and System Trend in Domestic and Foreign Country", the 의양은잘알려져있기때문에생물기원탄소의비율은시 는기업의개발의지와노력이필요하다. 특히기술개발과더 Testing Plastics that Degrade in the Environment by a Monthly PACKAGING WORLD, 251, 03:5163 (2014) 료중의총탄소의양을이용하여쉽게산정할수있다. 이방 불어원가절감노력이필요한시점으로어떤경우에는벌금 Combination of Oxidation and Biodegradation, USA (2004) 법은기체, 액체, 고체연료를포함하는어떤유형의혼합연 보다가격상승분이더많은경우에는최종소비자는벌금을 료에도적용될수있다. 그러나실제로 ASTM D6866 방법으 내는것을택할수도있는것이시장논리이기때문이다. 로시험분석을할수있는분석기관이극히한정되어있는 단점이있어, TGA 방법으로유기물측정을하는방법등을 아직까지바이오플라스틱, 특히생분해플라스틱은원가절 병행하고있는실정이다. 향후, 보다간편하고여러시험분 감, 생산성향상, 물성강화, 생분해기간의조절, 기능성추가 석기관에서분석을할수있는시험방법의개발이필요한실 등많은연구를필요로하고있다. 친환경을요구하는세계 정이다. 시장에서우리가살아남기위해서는기업의개발의지와노력 이필요하다. 그리고바이오플라스틱관련교육기관의확충, 05. 결론 개발지원, 난분해플라스틱의규제법안등정부차원에서의지원이필요하다. 마지막으로기업, 정부, 지방자치단체및 전세계적으로바이오플라스틱에대한다양한식별표시제를 개인인소비자입장에서는환경보호의수혜자측면에서추가 운영하고있으며, 일부국가에서는기존플라스틱의사용규 되는사회적비용을분담하여야할것으로생각이된다. 제를하고있는실정이다. 하지만우리나라는아직까지바이 오플라스틱에대한이해가많이부족한상황이며, 체계적인 바이오플라스틱제품은생활용품, 산업용품, 농업용품, 건축 교육을받을수있는기관도전무한것이현실이다. 환경부 토목, 일회용품분야등광범위하게적용을할수있는장점때 산하한국환경산업기술원에서제정한바이오베이스플라스 문에대한민국국가산업발전및산업활성화에큰역할을기 틱인증인 EL 727 을살펴보면바이오매스에대한정의부터 대할수있기때문에화이트바이오기반의친환경화학소재개 인증방법까지시장의요구와는거리가있는내용이들어있 발, 응용제품개발활성화및가격경쟁력있는대량생산체제 다. 이는정부의바이오플라스틱에대한이해도부족과세계 를통하여바이오플라스틱의대중화를기대해본다. 적인흐름에대한인식이부족하다는것을반영한다. UAE 환