바이오소재 및 응용현황 심포지움 (1월 27일)
 
 
(사)한국바이오소재패키징협회(이하 협회)가 주관하고 지식경제부, 한국생산기술연구원이 후원하는 “2012년 바이오소재 및 응용현황 심포지움”이 2012년 1월 27일 한국생산기술연구원 패키징센터 (부천테크노파크)에서 개최되었다.
 

심진기 패키징센터 센터장, 이명훈 한국포장학회 회장, 이만재 종이팩자원순환협회 회장의 축사로 시작되었고 발표에 앞서 한국바이오소재패키징협회로부터 SK케미칼의 에코젠(ECOZEN)과 Au(㈜에이유)의 EGB-001 소재에 국내 1,2호 바이오베이스 플라스틱 인증 수여행사가 있었다.
 

주식회사 네고팩의 이보영 대표는 2011년 협회 사업보고 및 2012년 협회 사업계획에 대해 발표하였다. 2012년 주요 사업계획으로는 협회 기반 구축 사업, 바이오소재패키징 산업의 조사 및 분석, 바이오매스 플라스틱 표준화 사업, 신기술·신제품 개발 및 과제 발굴 사업, 홍보·교육 지원 사업, 녹색분야 중소기업 육성 사업, 국내외 교류 사업이 있다고 말했다. 특히 바이오소재 패키징 산업의 대국민 홍보의 중요성을 강조했다. 이를 위해 바이오 매거진 발간 사업을 적극적으로 운영할 계획이다.
 

이어서, 한국바이오소재패키징협회 유영선 회장은 바이오베이스 국내외 인증현황 및 협회 인증라벨을 소개하였고, 연세대학교 박수일 교수, 한국생산기술연구원 이준영 박사, SH글로벌 박준홍 본부장, SK케미칼 김지현 선임연구원은 각자의 연구개발 결과에 대해 발표했다. 다음은 각 연사들의 발표를 요약한 자료이다.
 
 

◆ 유영선 한국바이오소재패키징협회 회장, ‘바이오 베이스 국내외 인증현황 및 협회 인증라벨 소개’
 

2000년대 초반 생분해(퇴비성), 생붕괴, 광분해 플라스틱을 일컬어 친환경 플라스틱이라 칭하였다. 이것은 최근 바이오플라스틱이라 불리고 있으며 여기에는 생분해 플라스틱, 바이오 베이스 플라스틱, 자연분해 플라스틱이 포함된다.
 

생분해성 플라스틱은 6개월 내에 생분해 되고 70%이상의 해당 소재를 포함해야 한다. 바이오 베이스 플라스틱은 5년 이내에 생분해 되면서 25%이상의 바이오 기반 소재를 사용해야 한다. 그리고 자연분해 플라스틱은 1~2년 이내에 생분해되어야 하는데 주로 농업에서 사용된다. (농작물의 생장시기에 맞추어 제작)
 

환경정책을 통해 친환경의 범주를 우선순위 순으로 Reduce (감량), Recycle (재활용), Replacement (환경소재로 대체), Reuse (재사용)의 4R로 분류하였는데, 최근에는 디자인 개념인 Resign을 포함하여 5R로 분류하기도 한다.
 

세계적으로 바이오 플라스틱을 인증하는 제도가 이미 존재하거나 만들어지고 있는데, 일반적으로 비슷한 기준을 갖고 있다. 대체로 생분해 플라스틱은 50~70%의 해당소재를 함유하고 바이오 베이스 플라스틱은 15~25%의 바이오매스를 포함해야한다.
 

미국의 경우 ASTM D6866 기준으로 C14 분석을 통한 바이오매스 함량을 측정한다. 바이오매스의 함량에 따라 마크가 세분화되어 있고 제품이 부분적으로 다른 성분을 가진다면 따로 표기한다. 벨기에와 독일의 경우에도 비슷한 방식으로 운영되고 있다.
 

협회는 지난 2010년 하반기부터 1년간 비닐 필름제품, 사출품, 식품용기 등의 바이오매스 함유제품에 인증로고 시험운영을 진행하였다. 관련 기업으로는 미니스탑, 아모레퍼시픽, 스타벅스, 에뛰드, 농협 등이 참가했다.
 

국내 기준은 바이오매스 함량이 25%이상이며 4대 중금속 포함량이 기준치이하이어야 한다. 함량은 재료, 제품, 포장을 따로 표기한다. ASTM D6866 기준 또는 KSM 2832-2006을 통해 함량시험을 진행하고 이를 기준으로 인증을 수여한다.
 
 

◆ 박수일 연세대학교 패키징학과 교수, ‘친환경 유사생체막 식품 포장기술 개발 - 신선도, 항균, 바이오 베이스’
 

일반적인 포장용기 수준의 물성을 지니면서 친환경적이고 고기능성을 지닌 식품포장 용기의 개발을 위한 연구가 진행되고 있다. 제조 후 폐기까지의 라이프 사이클이 짧은 식품포장재의 경우 플라스틱 폐기물에 의한 환경오염의 주요 발생원 중 하나로 인식된다. 이에 주요 선진국들은 규제 강화를 통해 난분해성 플라스틱 포장재 배출의 저감을 위해 노력하고 있다.
 

이러한 문제를 해결하기 위해 범용 플라스틱의 가공성, 내구성, 기계적 성질을 유지하면서 분해성 기능이 부가된 식품 포장용 소재 및 포장용기 개발이 대두되고 있다.
 

바이오매스를 이용한 재료와 석유기반의 수지를 혼합하여 마스터배치, 필름, 용기 등을 제작하여 기계적 물성, 산소투과도, 분해성을 측정하여 제품군별로 적합한 포장용기를 개발하는 연구를 진행하였다. 기존 제품과의 물성비교 뿐 아니라 친환경적인 성능을 추가하고자 항균 능력 및 신선도 테스트를 진행하였다.
 

연구를 통해 바이오매스 마스터배치를 제조, 식물유래 비식용계 유기성 폐자원의 대량 적용, 바이오베이스 플라스틱 대량 생산체계를 구축하여 실용화 및 산업화에 접근하고 있다. 해당 연구는 미국 FDA 인증을 통해 식품 포장재로서 의 사용가능성을 확인받았다,
 
 

◆ 이준영 한국생산기술연구원 수석연구원, ‘다공성 미세구조체를 활용한 CO2 흡착 소재 개발’
 

김치는 한국의 대표적인 발효식품으로 시장규모가 무려 2조원에 이를 정도로 많은 사람들이 구매하고 있다. 하지만 김치의 유통과정 중 생기는 가스로 인해 포장용기가 터지는 사례가 빈번하게 발생하고 있다.
 

한국생산기술연구원에서는 이러한 문제를 해결하고자 “지능형 김치 포장기술 및 소재개발”을 진행하였다. 여기에는 지능형 CO2 흡착 소재 및 기능성 마스터배치 개발을 통한 포장용기 개발, 식품 포장재의 가스밸브 부착에 의한 선택적 공기 투과도 제어기술 개발, 지능형 신소재의 적용을 통한 새로운 발효식품 포장용기 실용화, 지능형 화학센서 개발을 통한 수출 포장용기의 고부가가치화 연구가 포함된다.
 

연구원에서는 MSU-F, MSU-J, AEROSIL 이라는 세 종류의 다공성 물질을 가지고 실험을 진행하였다. MSU-F는 23.6nm의 pore size와 2.35cm3/g의 pore volume을 가지고, MSU-J는 4.9nm의 pore size와 1.47cm3/g의 pore volume을 가진다. AEROSIL은 20.02nm의 pore size와 0.34cm3/g의 pore volume을 갖으며 현재 상용화가 되어 있다.
 

Polyethyleneimine (PEI)은 CO2흡착을 돕는 흡착제로서 사용된다. 이는 PEI에 있는 아민기가 CO2와 쉽게 결합을 형성하는 원리를 이용하였다. 다공성 구조에 PEI와 용매를 이용해 진공상태를 유지해주면 PEI가 구조에 주입된다.
 

MSU-F, MSU-J, AEROSIL에 PEI를 주입하여 다양한 농도 및 온도 환경에서 CO2 흡착능을 분석한 결과 MSU-F, AEROSIL은 우수한 능력을 보여줬으나 MSU-J는 비교적 낮은 흡착능을 보여 연구에서 제외하였다.
 

현재 연구원에서는 PEI외의 다른 물리적인 흡착소재 개발에 노력을 기울이고 있다.
 
 

◆ 박준홍 SH글로벌 R&D센터 본부장, ‘친환경자동차 분야 기술 및 향후동향’
 

친환경자동차에 대한 관심이 증가하면서 국내를 비롯한 많은 나라들에서 연구가 진행되고 있다. 주로 천연가스차, 클린디젤, 하이브리드, 전기차, 수소연료전지차 등이 연구·개발 되고 있다.
 

바이오연료의 발전은 사탕수수, 옥수수 등을 이용한 1세대에서 목재, 농업부산물 등을 이용한 2세대를 거쳐 조류를 이용하는 3세대로 이어지고 있다.
 

최근에는 대체연료와 연료의 효율 측면의 연구 뿐 아니라 친환경 내장재에 대한 관심도 늘고 있다. 관련 기업에서는 기존의 PVC, 나일론 위주의 저가형 원단 및 섬유에서 LM. 케나프(kenaf; 양마 [洋麻]), PLA와 같은 고기능성 섬유로의 전환을 모색하고 있다. 이들은 기존 재료보다 강도가 약 30% 우수하고, 20~50%의 경량화를 가능하게 해준다.
 

SH글로벌은 자동차부품 전문 메이커로 최근 친환경 자동차 내장재용 바이오플라스틱 개발을 위해 SK케미칼, Au, 협회 및 대학, 연구소와 MOU 체결을 완료 하였다. 현재 물성 평가 및 원가분석을 진행하였고 전체 계획의 40% 정도가 진행되고 있다.
 

식물에서 추출한 원료를 기반으로 하는 바이오플라스틱에 대한 시장은 점차적으로 확대될 것이다. 이는 석유자원에 대한 수요증가 및 환경보존 문제의 대안으로 인식 될 것이다. 이 중 PLA 및 바이오폴리올 등의 기술적 진보는 세계적으로 빠르게 진행되고 있다.
 
 

◆ 김지현 SK케미칼 친환경소재연구실 선임연구원, ‘친환경 Copolyester, ECOZENⓇ’
 

SK케미칼에서 개발한 ECOZENⓇ은 Eco-Friendly (친환경), Zenith (정점)의 합성어로 친환경을 최우선으로 생각한다는 뜻을 담고 있다. ECOZENⓇ은 PETG의 다양한 장점을 가지고 있는 동시에 바이오기반 플라스틱의 단점으로 꼽히는 내열성까지 갖추었다.
 

전 세계적으로 바이오매스를 이용하는 친환경 사업은 빠르게 성장하고 있다. 바이오매스로 만들어진 플라스틱을 사용하면 인위적 CO2발생을 억제하여 온실효과를 줄이는 “탄소중립”의 효과를 얻는다.
 

ECOZENⓇ은 충격강도와 굴곡강도가 우수한 기계적 특성, 낮은 가공온도로 에너지와 가공시간의 단축을 통한 경제적 특성, BPA를 포함하지 않으면서 바이오매스를 사용한 친환경 특성, 높은 투명성과 광택성의 광학 특성, 높은 인쇄성과 내화학성의 기능적 특성을 가지고 있다.
 

ECOZENⓇ은 BETA analytic으로부터 ASTM-D6866-11 방법을 통해 바이오성분 함량분석을 진행하였고 2011년 협회로부터 대한민국 1호 바이오베이스 플라스틱 인증을 받았다.
 

ECOZENⓇ은 기존의 화석연료 기반의 플라스틱을 대체하기 위해 기존물질에 비해 동등 또는 우수한 물성, 내오염성, 내화학성을 지닌다. 지속적인 연구 및 개발을 통해 현재 다양한 가전제품 및 생활용품 등에서 ECOZENⓇ이 사용되고 있다.
 
 
 

출처 : 한국바이오안전성정보센터(www.biosafety.or.kr) => 동향/정책자료
=> 바이오화학산업동향 / 2012.2.18