탄소 중립형 바이오매스를 사용한 바이오플라스틱산업 지원 육성해야

유영선
(사)한국바이오소재패키징협회 회장
바이오소재연구소 소장

고분자 산업분야, 에코패키징 등 광범위하게 적용이 추진되는 바이오플라스틱(Bio Plastics)은 생분해 플라스틱(Biodegradable Plastics)과 바이오 베이스 플라스틱(Bio Based Plastics)으로 나눠진다. 생분해 플라스틱은 미생물에 의해 최종적으로 물과 이산화탄소로 분해되는 플라스틱으로 천연자원 또는 석유로부터 만들어진다. 그리고 바이오 베이스 플라스틱은 바이오매스를 구성성분으로 하는 플라스틱으로 석유계 원료를 대체하는 소재로 주목받고 있다.

바이오 플라스틱의 산업화 적용은 전세계적으로 아직은 미미한 수준이지만 향후 10년 이내에 석유계 플라스틱 시장의 30%까지 대체하여 빠른 시간 내에 성장기에 접어들 것으로 전망이 되고 있다.

바이오매스(Biomass)의 범주는 탄소 중립(Carbon neutral)형 식물체, 즉 광합성 작용의 산물인 식물체로 해조류, 곡물, 나무 등을 포괄하고, 또한 가공과정의 부산물, 식품공장 부산물, 도시 폐기물 및 화이트 바이오 분야에서는 기존 생분해 플라스틱을 포함시키고 있다.

생분해 플라스틱은 퇴비화조건에서 6개월 이내에 셀룰로오스 대비 90% 이상 생분해되어야한다. 하지만 너무 빠른 생분해 특성 때문에 장기간 유통하기 어려운 단점이 있다. 특히 유통기한이 긴 화장품, 농업용품, 건축자재, 매립형 제품, 산업용 포장재 및 된장, 고추장, 젓갈류, 치즈, 요구르트 등 발효식품 포장재로 사용하기 어렵다. 또한 재활용이 어렵기 때문에 쓰레기를 배출할 때 기존 플라스틱으로 분류하여 버리면 안 되는 문제점이 존재한다.

현실적으로 생분해 플라스틱의 산업화 적용 측면에서 약한 물성, 가격경쟁력, 재활용이 어려운 점 등에서 한계점이 도출되어, 최근 10년간 기술개발이 활발히 진행되어 이산화탄소 배출 저감 측면이 강조되고, 재활용이 용이하며, 물성이 대폭 개선시켜 생분해 플라스틱의 단점을 일부 보완한 바이오 베이스 플라스틱(Bio Based Plastics)이 개발되어 산업화 적용이 급속도로 추진되고 있다. 페트병에서 자동차 분야까지 그 적용 범위가 확장되고 있고, 식량자원의 사용에 대한 문제점을 해결하기 위해 셀룰로오스, 볏짚, 왕겨, 옥수숫대, 대두박, 옥수수 껍질 등 풍부한 비식용계 부산물 자원을 바이오 플라스틱 원료 소재로 사용하고 있다.

또한 산업용품, 자동차, 건축, 토목, 매립형 제품, 포장재 분야에서는 분해기간은 플라스틱과 별반 차이가 없지만, 바이오매스를 적용한 탄소저감형 고분자 플라스틱이 제조되고 출시되었으며 산업화되고 있다. 현재는 대표적인 제품이 Bio-PE, Bio-PET로 강도 신율 등 물리적 특성, 분해기간 등은 기존 플라스틱과 별반 차이가 없지만 원천 소재는 석유화학 유래 원료가 아닌 사탕수수 등 식물체 바이오매스를 사용하고 있다. 이들은 분해기간이 100년 이상으로 난분해 플라스틱으로 분류되기 때문에, Biomaterials Res(2011, 15(2))에서는 바이오베이스 플라스틱이란 용어보다 바이오매스유래 비분해 플라스틱이라고 명명하기도 한다.

특허 측면에서는 세계적으로 저탄소 문제가 21세기에 환경 문제의 핵심 키워드로 등장하고 있어, 최근 바이오매스(Biomass)를 원료로 제조되는 바이오 베이스 플라스틱에 관련한 특허 출원이 급증하고 있다. 바이오 베이스 플라스틱은 옥수수, 셀룰로오스, 왕겨, 식품공장 부산물 등 식물에서 유래하는 바이오매스를 25% 이상(미국 25% 이상, 독일 및 벨기에 20% 이상) 함유하는 플라스틱으로 대기 중의 이산화탄소 농도가 증가되는 것을 억제하는 효과가 있고, 한정된 자원인 석유의 소비량을 줄일 수 있으며, 폐기 후에는 미생물에 의해 분해되는 친환경적 소재이다. 특허청 발표에 따르면 최근 바이오매스를 사용한 바이오베이스 플라스틱 관련 특허는 1990년부터 2008년까지 총 1,522건이 출원되었으며, 이중 90%에 달하는 1,348건이 1999년 이후 최근 10년 동안 출원되었다. 석유 화학업체들뿐만 아니라 플라스틱의 소비자인 전자기기, 의료, 건축업체까지 바이오플라스틱 분야가 확장되고 있는 만큼 이 분야에 대한 특허출원은 더욱 증가될 것으로 전망하고 있다.

우리나라도 산학 협력 형태로 바이오 플라스틱에 대한 연구를 시작한 것이 10년이 넘었다. 그러나 주로 생분해성 플라스틱 연구·생산에 주력해 왔으며, 바이오매스를 이용한 탄소저감형 바이오 베이스 플라스틱 연구개발은 최근에서야 시작돼 아직 저조한 현실이다. 반면 수요 측면에서는 휴대전화 케이스, 식품용기, 포장재, 건축 내장재, 건축 조경분야에 바이오 베이스 플라스틱이 적용되는 등 친환경 제품에 대한 소비자와 국내 기업들의 관심이 지속적으로 증가하고 있다. 기술 발전이 소비자의 눈높이에 따라가지 못하고 있는 것이다.

국내법에서는 지난 2012년 2월 1일 개정되어 환경부가 고시한 [자원의 절약과 재활용촉진법 제12조]는 2013년 2월 2일부터 ‘생분해성 수지제품은 폐기물부담금을 면제’받도록 하고 있다. 해당 조항에 명시된 ‘생분해성 수지’는 ‘바이오원료를 합성한 것’과 ‘석유원료를 합성한 것’으로 구분되나, 일반적으로 바이오원료를 합성한 경우에 생분해성 수지로 일컫는 경우가 많아 모든 생분해성 수지가 탄소중립이며 친환경인 것은 아니고, 또한 재활용이 용이한 것은 아니다.

그러나 “바이오베이스 플라스틱”을 사용한 경우에는 사용한 만큼 폐기물 부담금을 면제해 주는 등 탄소 저감 제품의 시장 활성화를 위한 현실적인 유인책, 지원책이 없어 수십~수백억 원을 들여 개발한 바이오베이스 플라스틱 제품이 시장에 출시되어도 활성화가 되지 못하고 있는 실정이다. 또한 전세계적인 움직임이 바이오매스 사용에 따른 이산화탄소 저감에 초점이 맞추어지고 있지만, 우리나라는 최소한의 검토를 위한 움직임도 감지되지 않고 있다. 현재 플라스틱 폐기물 부담금은 대부분이 중소기업인 플라스틱 가공업체가 전체 폐기물 부담업체의 91.6% 차지하고 있는 기현상이 벌어지고 있다.

바이오플라스틱의 표준화, 규격기준 개선, 인증제도 활성화, 해외와의 교차인증제 추진 및 석유화학유래 원료인 플라스틱을 대체 사용하여 제조한 원료 소재, 비닐 제품, 패키징, 산업용품 등에 대하여, 사용한 바이오매스의 무게 비율만큼 폐기물 부담금을 면제해 주어 바이오플라스틱의 산업화와 활성화를 지원하고, 대부분 중소기업인 플라스틱 가공업체 녹색산업 진출을 유도하여 저탄소 녹색성장에 동참할 수 있도록 유도하는 정책적 지원이 시급하다고 생각된다.

출처 : http://www.biosafety.or.kr/individual/ind_search_more.asp?EnterpriseKeyword=유영선&EnterpriseCategory=3&schExec=Y&tempType=

2012년 4월 17일