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¹ÙÀÌ¿À¼ÒÀç
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바이오 플라스틱 제품
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바이오 플라스틱 제품
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바이오 플라스틱 제품
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No.1 친환경 생분해성 플라스틱, 바이오 플라스틱 전문 제조 업체 – KBF
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환경과 미래를 생각하는 한국바이오플라스틱협회
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바이오플라스틱을 이용한 새로운 가능성 | Röchling KO
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바이오플라스틱을 이용한 새로운 가능성 | Röchling KO
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친환경 바이오매스 이야기 – 원료부터 남다른 바이오플라스틱 | GS칼텍스 공식 블로그 : 미디어허브
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친환경 바이오매스 이야기 – 원료부터 남다른 바이오플라스틱
Q 플라스틱인데 바이오라고요 바이오플라스틱이 무엇인가요
바이오플라스틱이란 옥수수 목재와 같은 친환경원료인 바이오매스를 이용해서 만든 플라스틱을 일컫습니다 우리가 흔히 사용하는 플라스틱은 석유에서 유래된 원료로 만듭니다 석유기반을 탈피한 비석유기반 원료로 대체하여 고유가시대를 대비하고 환경부하를 줄이자는 취지에서 시작된 것이죠 하지만 제 개인적인 생각은 석유의 완전 대체보다는 석유와 비석유기반 원료가 공존하면서 공급량이나 가격적인 면에서 서로 시너지를 내지 않을까 조심스럽게 예측해 봅니다
바이오플라스틱 제조
바이오플라스틱 제조과정을 살펴볼까요 아래 그림과 같이 바이오원료(옥수수 카사바 볏짚 목재 해조류 등)에는 당(Sugar) 성분이 존재합니다 미생물은 에너지를 생산하기 위해 당을 소비하고 부산물인 케미컬을 배출하게 되죠 이 케미컬을 활용하여 일반 고분자 제조공정과 유사하게 고분자 중합과정을 거쳐 바이오플라스틱이 제조됩니다
석유기반 플라스틱과 바이오기반 플라스틱의 비교
이렇게 제조된 바이오플라스틱은 석유기반 플라스틱이 적용되는 모든 분야에 적용이 가능할 것으로 예상됩니다 장난감 트레이 등 플라스틱 제품 우리가 입고 있는 옷 자동차 부품 등 여러 응용분야에서 이미 바이오플라스틱이 사용되고 있습니다 최근에 장난감 젖병 등에서 비스페놀-a라는 독성물질이 함유되어 있다고 보도된 적이 있어요 이런 문제점을 극복하기 위해 독성물질을 함유하지 않은 친환경 바이오플라스틱 유아 용품들이 많이 출시되는 추세입니다
바이오플라스틱으로 만들어진 다양한 제품들이 출시되고 있지만 아직까지 물성이 기존 석유기반 고분자에 비해 다소 부족합니다 예를 들어 PLA(Polylactic acid)로 만들어진 제품들은 내열성이 다소 떨어지는 단점이 있죠 그래서 PLA로 만들어진 아기용품에는 ‘끊이지 마세요’라는 주의사항이 항상 붙어다닙니다 왜냐면 PLA 내열성이 50~60도이므로 뜨거운 물에 끊일 경우 변형이 생기기 때문이죠 하지만 이런 단점들은 기술 개발을 통해 극복하려고 노력하고 있기 때문에 머지 않아 품질이 우수하고 가격 경쟁력이 있는 제품들이 시장에 많이 출시될 것으로 예측됩니다
바이오플라스틱으로 만든 각종 제품들
출처 wwwnatureworksllccom
바이오플라스틱 종류
바이오플라스틱은 제조방법에 따라 크게 아래와 같이 3가지로 나눌 수 있습니다 천연에서 바로 얻을 수 있는 고분자 미생물을 통해 바로 만들어지는 고분자 고분자 중합기술을 통해 만들어지는 고분자로 구분됩니다 아래 표와 같이 제조방법은 서로 상이하지만 결국에는 세가지 고분자(플라스틱) 모두 바이오매스로부터 만들어진다는 공통점을 가지고 있습니다
바이오 플라스틱의 종류와 그 특징
생분해고분자 vs 바이오플라스틱
생분해고분자는 일정 시간이 지나면 미생물에 의해 자연에서 분해되는 고분자이기 때문에 바이오플라스틱과 혼동해서 사용하는 사례가 많습니다 하지만 생분해성은 하나의 기능적인 특징이며 전체 바이오플라스틱을 대변하지는 못합니다 즉 생분해고분자는 바이오플라스틱의 부분집합이라고 보시면 됩니다 다시 한번 정의하자면 바이오플라스틱은 바이오원료에 기반한 고분자이며 플라스틱 종류에 따라 일부는 생분해(PLA PBS 등)가 되고 일부는 생분해(PTT 등)가 되지 않습니다 자! 이제 정확하게 이해가 되시죠
다음 시간에는 전세계에서 활발히 연구 중인 바이오플라스틱 동향과 GS칼텍스의 바이오플라스틱 연구분야에 대해 소개하고자 합니다
writer
현동훈 책임연구원기술연구소 화학소재연구실
2004년부터 현재까지 바이오플라스틱 기획 및 연구개발을 수행하고 있습니다
에너지 산업 이슈 석유 관련 기초 지식 등 다양한 콘텐츠를 보내드립니다!
바이오 플라스틱 제품
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산업화 제품소개
최근 에코패키징, 일회용품 등에 적용되어 왔던 바이오 플라스틱 원료 소재의 사용은 생분해 플라스틱을 이용한 일회용품 등 유통기한이 짧은 한정된 영역에 적용되고 있는 한계를 극복하고 자동차, 화장품, 문구화일, 친환경 농업용 자재, 소형 가전분야, 전기분야, 발효식품 용기, 탄소저감형 건축 토목자재, 산업용품, 주방용품, 생활용품, 유기 농식품 포장 등으로 빠르게 확대 적용되고 있다. 최근에는 단순한 생분해성 수준을 탈피하여 플라스틱 등 고분자의 고강도, 항균, 신선도, 통기성 등 기능성이 강조되고 있다.(2012, 포장협회 월간 포장계).
바이오 플라스틱 기존 바이오 플라스틱의 종류는 크게 3종류로 나누어 구분하고 있다. (1) 생분해 플라스틱 (Biodegradable Plastics)
(2) 산화생분해 플라스틱 (Oxo Biodegradable Plastics)
(3) 바이오 베이스 플라스틱(Bio Based Plastics) 이중 생분해 플라스틱은 전분이나, 지방족 폴리에스터, 셀룰로오스와 같은 생분해 수지로 만든 제품으로
인체 유해물질이 방출되지 않고 6개월 이내에 자연에서 분해되는 등 자연환경에 친화성이 높다. 하지만 열에 약하고, 너무 빠른 생분해 특성 때문에 장기간 유통하기 어려운 단점이 있다. 특히 유통기한이
긴 화장품, 부품포장재 등 산업용 포장재 및 된장, 고추장, 젓갈류, 치즈, 요구르트 등의 발효식품 포장재로
사용하기 어렵다. 또한 재활용이 어렵기 때문에 쓰레기를 배출할 때 플라스틱으로 분류하여 버리면 안되는 문제점이 있다. 하지만 열에 약하고, 너무 빠른 생분해 특성 때문에 장기간 유통하기 어려운 단점이 있다. 특히 유통기한이긴 화장품, 부품포장재 등 산업용 포장재 및 된장, 고추장, 젓갈류, 치즈, 요구르트 등의 발효식품 포장재로사용하기 어렵다. 또한 재활용이 어렵기 때문에 쓰레기를 배출할 때 플라스틱으로 분류하여 버리면 안되는 문제점이 있다. 산화생분해 플라스틱은 생분해 플라스틱의 단점으로 지적되고 있는 (1) 너무 짧은 분해기간, (2) 약한 물성, 내열성 및 내한성, (3) 가격경쟁력, (4) 고분자간 상용성 부족에 따른 재활용 불가능 등의 일부 한계성을 극복한 제품으로 최종 생분해 기간을 연장시켜 최근 아랍에미레이트에서는 전세계를 대상으로 산화생분해 이외의 일반 플라스틱 제품 사용을 금지시켰다. 이에 관련한 규격, 시험기준, 인증 등이 미국, UAE, 스웨덴에서 시행되고 있다. 향후 인도, 유럽, 필리핀, 한국, 태국, 캐타다 등으로 빠른 속도로 확산될 가능성이 높다. 바이오 베이스 플라스틱은 생분해 플라스틱의 단점을 보완한 것으로 생분해 수지와 탄소중립(Catbon neutral)형 식물체 유래물질인 바이오매스를 적용한 고분자 물질로 생분해라기 보다는 이산화탄소 저감, 석유유래물질 사용감소에 초점이 맞추어져 있다. 현재 브라스켐을 필두로 플랜트 바틀로 더욱 잘 알려진 Bio-PET 이외에도 Bio-PE, Bio-PP 등 다양한 소재를 이용한 제품이 상업화되어 있으며, 생산성이 우수하고, 재활용이 가능하여 일반 플라스틱과 함께 분리배출하면 된다.(위클리 공감, 통권 151호) 세계적으로 저탄소 문제가 21세기에 전세계적으로 환경문제의 핵심과제로 등장하고 있는데 최근 바이오매스(Biomass)를 원료로 제조되는 바이오 플라스틱에 관련한 특허 출원이 급증하고 있다. 바이오 베이스 플라스틱은 옥수수, 셀룰로오스, 왕겨 등 식물에서 유래하는 바이오매스를 25% 이상 함유하는 플라스틱으로 대기중의 이산화탄소 농도가 증가되는 것을 억제하는 효과가 있고, 한정된 자원인 석유의 소비량을 줄일 수 있으며, 폐기 후에는 미생물에 의해 분해되는 친환경적 소재이다. 최근 바이오매스를 사용한 바이오매스 플라스틱 관련 특허는 1990년부터 2008년까지 총 1,522건이 출원되었으며, 이중 90%에 달하는 1,348건이 1999년 이후 최근 10년동안 출원되었다. 석유 화학업체들 뿐만 아니라 플라스틱의 소비자인 전자기기, 의료, 건축업체까지 바이오 플라스틱 분야에 진출하고 있는 만큼 이 분야에 대한 특허출원은 더욱 증가될 것으로 전망하고 있다. (2009, 특허청)
페트병에서 자동차까지, 실용화 단계의 바이오 베이스 플라스틱
최근 바이오매스 3~40%와 플라스틱 60~97%를 혼합사용한 바이오 베이스 플라스틱이 지속적으로 출시 되고 있다.(2012 포장협회, 월간 포장계)
바이오 베이스 페트병(Plant Bottle) 일본 Plant Bottle은 2009년 5월 첫 판매가 된 미네랄워터의 경우, 정작 내용물보다는 이를 담은 페트병이 더욱 화제가 되었다. 페트병 제조사는 환경기능을 강화하여 친환경 제품임을 표방한 해당 제품은 기존 PET원료에 사탕수수에서 추출한 바이오 에탄올을 5～30% 첨가 사용하여 페트병을 만들었다고 발표하였다. 제조사의 설명에 따르면 식물 유래 페트병을 사용했을 경우 년간 석유 사용량을 2045kl 감소시킬 수 있기 때문에 환경에 도움이 된다고 한다. 미국 코카콜라에서도 바이오에탄올 일부를 첨가한 페트병 제품을 출시 판매중이다.
하지만 아직 바이오매스 소재는 내구성 등이 검증되지 않아 제한적으로 사용되고 있는 상황이다. 이에 따라 개별 기업들은 적용 범위를 넓히기 위해 관련 기술 개발에 박차를 가하고 있다.
미국 코카콜라(CocaCola)의 연구개발팀과 기술자문단은 2년간의 집중적인 분석과 기술 개발 과정을 거쳐, 세 곳의 생명기술 기업과 공동으로 100% 바이오플라스틱을 원료로 하는 최초의 코카콜라 병을 상용화하였다. 세 곳의 생명공학 전문기업은 비렌트(Virent) 제보(Gevo) 그리고 아반티움(Avantium)으로서 석유화학 제품 및 기타 재생불능 재료로 대체하는 기술을 전문적으로 개발하고 있는 기업들이다.
코카콜라의 상업용 제품공급 사업부 부회장인 릭 프라치어는 “바이오 재료를 실험실 수준으로 제조하는 기술은 이미 수 년 전에 개발됐지만, 상용화까지는 아직 넘어야 할 산이 많다. 하지만 비렌트 제보 아반티움은 수 년 내에 전 세계적인 규모로 바이오 제품을 실용화할 수 있는 기술을 보유하고 있는 기업들”이라고 하였다.
코카콜라는 이미 재활용 PET 음료수 병인 ‘플랜트 보틀(Plant Bottle)’을 개발 및 상용화에 들어가 2009년부터 지금까지 전 세계 20여 개국에서 200억 개 이상 판매하였다. ‘플랜트 보틀’은 현재 30%의 바이오 플라스틱 수지를 혼합 사용해 완전히 재생 가능한 유일한 PET병이다. 하지만 ‘플랜트보틀’은 바이오 원료인 MEG(Mono-Ethylene Glycol)가 30%와 PTA(Purified Terephtahlic Acid)가 70%로 혼합된 병으로 완전한 형태의 바이오 플라스틱이 아니었다.
코카콜라는 하인즈(Heinz)의 케첩 병에 ‘플랜트보틀’ 기술을 사용할 수 있도록 한 바 있으며, 2011년 여름에는 미국에 하인즈 플랜트보틀 사를 설립하기도 하였다.
환경과 미래를 생각하는 한국바이오플라스틱협회
생분해성 플라스틱
생분해성 플라스틱은 널리 사용되고 있는 기존의 난분해성 플라스틱 소재와 달리, 일정한 조건에서 자연계에 존재하는 박테리아, 조류, 곰팡이와 같은 미생물이나
분해효소 등에 의해 물과 이산화탄소로 완전히 분해될 수 있는 플라스틱으로 다양한 원료(바이오매스 또는 화석연료 기반 화합물)로부터 만들 수 있다.
생분해성플라스틱은 일반 플라스틱 제품과 마찬가지로 사용될 수 있으며, 사용 후에는 폐기물을 일정 조건을 갖춘 시설(Compost)에서 퇴비화시킬 수 있다.
부득이 연소시키더라도 발생열량이 낮아서 다이옥신 등의 유해물질이 방출되지 않는 친환경 플라스틱이다.
생분해성 플라스틱에는 다양한 종류가 있다. 우선, 지방족 폴리에스터인 polybutylene succinate(PBS), polybutylene adipate-co-terephthalate(PBAT), polycaprolactone(PCL), polyglycolic acid(PGA) 등은 모노머를 화학 합성하여 얻는 생분해성 고분자들인데, 물성 조절이 용이하여 다양한 기능을
부여할 수 있으므로 플라스틱 용도로 널리 활용되고 있다.
한편, 미생물이 만들어내는 고분자(microbial biopolymer)가 있는데, poly-β-hydroxybutyrate(PHB), poly-β-hydrolyvalerate(PHV),
그리고 이들의 공중합체인 PHB/PHV 등의 polyalkanoates(PHA)가 여기에 해당된다.
천연 물질을 원료로 한 생분해성 고분자로는 Cellulose, Hemicellulose, Pectin, Lignin 및 저장 탄수화물인 전분 등 식물에서 유래하는 것과
새우, 게 등의 껍질을 포함한 Chitin질을 기초로 한 동물 유래의 것들이 있다.
현재 대규모로 상업 생산되고 있는 생분해성 고분자인 polylactic acid(PLA)는 바이오매스 원료인 옥수수, 전분 등으로부터 발효공정을 거쳐 생산되고 있다.
친환경 바이오매스 이야기 – 원료부터 남다른 바이오플라스틱
친환경 바이오매스 이야기 – 원료부터 남다른 바이오플라스틱
Q. 플라스틱인데 바이오라고요? 바이오플라스틱이 무엇인가요?
바이오플라스틱이란 옥수수, 목재와 같은 친환경원료인 바이오매스를 이용해서 만든 플라스틱을 일컫습니다. 우리가 흔히 사용하는 플라스틱은 석유에서 유래된 원료로 만듭니다. 석유기반을 탈피한 비석유기반 원료로 대체하여 고유가시대를 대비하고 환경부하를 줄이자는 취지에서 시작된 것이죠. 하지만 제 개인적인 생각은 석유의 완전 대체보다는 석유와 비석유기반 원료가 공존하면서 공급량이나 가격적인 면에서 서로 시너지를 내지 않을까 조심스럽게 예측해 봅니다.
바이오플라스틱 제조
바이오플라스틱 제조과정을 살펴볼까요? 아래 그림과 같이 바이오원료(옥수수, 카사바, 볏짚, 목재, 해조류 등)에는 당(Sugar) 성분이 존재합니다. 미생물은 에너지를 생산하기 위해 당을 소비하고 부산물인 케미컬을 배출하게 되죠. 이 케미컬을 활용하여 일반 고분자 제조공정과 유사하게 고분자 중합과정을 거쳐 바이오플라스틱이 제조됩니다.
이렇게 제조된 바이오플라스틱은 석유기반 플라스틱이 적용되는 모든 분야에 적용이 가능할 것으로 예상됩니다. 장난감, 트레이 등 플라스틱 제품, 우리가 입고 있는 옷, 자동차 부품 등 여러 응용분야에서 이미 바이오플라스틱이 사용되고 있습니다. 최근에 장난감, 젖병 등에서 비스페놀-a라는 독성물질이 함유되어 있다고 보도된 적이 있어요. 이런 문제점을 극복하기 위해 독성물질을 함유하지 않은 친환경 바이오플라스틱 유아 용품들이 많이 출시되는 추세입니다.
바이오플라스틱으로 만들어진 다양한 제품들이 출시되고 있지만, 아직까지 물성이 기존 석유기반 고분자에 비해 다소 부족합니다. 예를 들어, PLA(Polylactic acid)로 만들어진 제품들은 내열성이 다소 떨어지는 단점이 있죠. 그래서 PLA로 만들어진 아기용품에는 ‘끊이지 마세요’라는 주의사항이 항상 붙어다닙니다. 왜냐면 PLA 내열성이 50~60도이므로, 뜨거운 물에 끊일 경우 변형이 생기기 때문이죠. 하지만 이런 단점들은 기술 개발을 통해 극복하려고 노력하고 있기 때문에, 머지 않아 품질이 우수하고 가격 경쟁력이 있는 제품들이 시장에 많이 출시될 것으로 예측됩니다.
바이오플라스틱 종류
바이오플라스틱은 제조방법에 따라 크게 아래와 같이 3가지로 나눌 수 있습니다. 천연에서 바로 얻을 수 있는 고분자, 미생물을 통해 바로 만들어지는 고분자, 고분자 중합기술을 통해 만들어지는 고분자로 구분됩니다. 아래 표와 같이 제조방법은 서로 상이하지만, 결국에는 세가지 고분자(플라스틱) 모두 바이오매스로부터 만들어진다는 공통점을 가지고 있습니다.
생분해고분자 vs 바이오플라스틱
생분해고분자는 일정 시간이 지나면 미생물에 의해 자연에서 분해되는 고분자이기 때문에 바이오플라스틱과 혼동해서 사용하는 사례가 많습니다. 하지만 생분해성은 하나의 기능적인 특징이며, 전체 바이오플라스틱을 대변하지는 못합니다. 즉, 생분해고분자는 바이오플라스틱의 부분집합이라고 보시면 됩니다. 다시 한번 정의하자면 바이오플라스틱은 바이오원료에 기반한 고분자이며, 플라스틱 종류에 따라 일부는 생분해(PLA, PBS 등)가 되고 일부는 생분해(PTT 등)가 되지 않습니다. 자! 이제 정확하게 이해가 되시죠?
다음 시간에는 전세계에서 활발히 연구 중인 바이오플라스틱 동향과 GS칼텍스의 바이오플라스틱 연구분야에 대해 소개하고자 합니다.
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