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지 관련제도, 재질표시제도 등이 있으며, 해당제도가 개별국가 차원에서 운영되는 경우와 여러 나라에서 공동으로 운영하는 형태 등 다양하게 존재하고 있다.
특히 시민들의 환경의식이 높은 지역(국가)에서는 환 경마크제도가 시민단체에 의해 주도적으로 운영되는 경향이 있다.
국제적으로는 각국의 환경마크제도 운영기관 협의 체인 GEN(global ecolabelling network)이 지난 94년 에 결성되었으며, 현재는 환경마크제도를 시행중인 대 부분의 국가가 회원으로 가입하여 활동 중이다[표 4].
주요 활동내용은
·ISO 14000s 환경라벨링 표준화 관련 대표자 파견
·각국의 제도 운영 절차, 대상제품군 및 인증기준 에 대한 정보공유 및 분류체계의 통일·표준화
·상호인정(mutual recognition) 추진을 위한 타당 성 연구
·녹색구매(green procurement) 권장 등 친환경상 품과 환경정책의 연계성 연구 등을 수행한다.
이재식·김일훈
에콜그린 [email protected], [email protected]
특·별·기·획(Ⅱ)
독 일 Blue Angel 1979
캐나다 Environmental Choice Program 1989 북유럽 Nordic Swan Label 1989 일 본 Eco Mark Program 1989 뉴질랜드 Environmental Choice New Zealand 1990 스웨덴 Green consumerism and Ecolabelling 1990
미 국 Green Seal 1991
유럽연합 European Union Eco-label 1992 대 만 Green Mark Program 1992
중국(홍콩) Green Label 1995
* Global Ecolabelling Network, www.gen.gr.jp
표 4. 주요국가의 환경마크제도 운영현황국가명 제도명 시행연도
개요
1. 시대적 배경
1980년대부터 화석원료를 대체하기 위해 꾸준히 개 발되어온 생분해성 소재는 최근들어 오일달러의 급등 과 온실가스, 지구 온난화에 따른 환경부하 저감노력 의 일환으로 생분해성 소재관련 제품들이 관심을 많이 받고 있다. 또한 국제기구의 환경규제 강화와 고객 needs에 부합되는 green life시대에 부합되는 친환경 소재는 21세기 최대 issue이자 화두로 부각되고 있다.
1990년대는 소재개발의 관점이 있었다고 하면 2000 년대는 상품화에 접목하는 기술개발과 PLA, PBS, PBSA, PBAT, PCL, PHA와 같은 생분해성 고분자 의 문제점과 단점을 보완하는 차세대 소재 개발에주 력하고 있다. 화석원료인 비분해성 수지에 기초원료 인 오일달러가 베럴당 $150에 근접함으로써 PLA소 재와 가격격차가 점차 줄어들고 있고, 프탈레이트라 는 여성호르몬 및 비분해성 소재의 문제(환경호르몬 발생, 환경오염발생 등)가 나타나고 있는 현실이다.
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2. 생분해성 고분자를 이용한 상품화의 문제점생분해성 고분자(PLA, PBS, PBAT, PCL, PBSA, PHA)는 국내 및 독일, 일본, 미국, 대만을 중심으로 이론적인 측면과 학술적인 개발측면으로 초점이 되어 개발되었으며, 실제 현장 적용시 많은 문제점의 노출 과 100년의 적용노하우와 축적된 현장 적용 조건으로 이루어진 PP, PE, ABS, PC, SAN, PET의 생산시 설을 그대로 활용함으로써 최적의 생산조건을 형성하 기가 어려웠으며, 향후에는 생산시설에 관심을 두고 개발하는 것이 상품개발을 앞당겨 시장을 선점하는 계기가 될 것이다.
3. 생분해성 소재의 물성적인 측면
생분해성 소재의 가장 큰 문제점은 내열이 50~70℃
수준으로 합성수지에 비해 너무 낮고 생산 효율 및 생 분해성 소재간의 상용성이 없다는 것이다. PLA의 경 우 사출 및 압출후 비결정화로 인한 수축현상과 결정 화를 위한 사출시간이 비분해성 소재와 비교시 3~4 배의 시간이 소요됨으로 경제적 가치가 감소되고 결 정화후 브리틀한 특성으로 충격강도가 취약하다는 단
점을 가지고 있다. PLA소재와 PBS, PBSA, PBAT와 같은 소재에 상호 보완적 측면을 구현하기 위해 생분해성 가교 고분 자가 필요하고 filler로 사용되는 Talc, CaCO3와 같은 충진제는 강알칼리계열이어 서 생분해성 고분자의 물성보강용(기계적특 성, 열적특성)으로 사용시 압출과정에서 분 자쇄간 체인구조를 파괴시키는 현상이 뚜렷 하게 나타남으로써 별도의 충진제 개발도 시급한 현실이다.
국내외 기술개발 현황
1. 생분해성 고분자 중합적인 측면(현장적용 및 양산화측면)
1) PLA(Poly Lactic Acid)
PLA는 미국 네이쳐웍스사가 세계적으로 공급하고 있으며 최근 일본 테이진사와 합작하여 활성 화를 모색하고 있다. 또한 중국 Hisun사가 월 500ton 규모의 PLA를 양산하기 시작했다. PLA로 생산되는 제품은 해외에서 1회용품 위주로 생산 및 유통되고 있 으며 최근 섬유류 시장으로 진출하고 있으나 비내열의 문제가 부각되고 있다. 반면 국내의 경우 1회용품 시장 의 범주를 넘어 사출제품 등의 범용소재로 생산되는 제품류에 근접하고 있다[표 1, 2]. 또한 일본이 주력하 는 생분해성 소재와 비분해성 소재로 컴파운딩된 alloy(생붕괴)제품에 비해 100% 생분해성으로 구성된 제품군들이 개발되었다. 국내에서 제조된 화장품용기, 유아용품, 생활용품 등 사출제품류들이 미국 및 유럽으 로 수출되고 있으며, PLA소재에 대한 내열 극복도 일 본, 유럽, 대만, 미국 등에 비해차세대 생분해성 소재인 푸마르산을 이용한 생분해성 고분자 중합을 성공적으 로 극복하여 향후 시트지 시장으로 진출될 예정이다.
2) PBS, PBAT 소재
PBS중합은 1990년대부터 이루어져 왔으나 PLA 소재와의 상용성 결여로 멀칭필름, 롤봉투, 쓰레기 봉 특·별·기·획(Ⅱ)
1회용품 대만:Weimon(비내열시트) 내열시트 및 에콜그린 중국:Hisun(비내열시트) 비내열시트 도레이새한
PLA수축필름 일본:레이시아 SKC
생분해성 카드 일본:시마즈(생붕괴) 상용화 완료 에콜그린
유아용품 - 상용화 완료
데코시트 일본:생붕괴 상용화 완료
화장품용기 - 상용화 완료
IT, 가전 일본:샤프전자(생붕괴) 상용화 완료
섬유류 PLA 6210D로 방사성공 PLA 2002D로 에콜그린
방사성공 휴빅스
표 1. PLA소재 제품 국/내외 비교
구분 해외 국내 비고
1회용품, 시트류, 포장류, 섬유류 1회용품, 시트류, 포장류, 섬유로, 모노사, 유아용품, 생활용품, IT/가전
표 2. PLA적용분야 비교해외 한국
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투 개발에 주력해왔다. 그러나 범용성으로 사용하기 에는 PLA소재 및 범용소재 대비 2~3배 고가 소재 이며, 2007년부터 쓰레기 봉투를 국내 및 해외에서 전 략적으로 상용화를 추진하였으나 대기중 미생물과 수 분흡수로 인해 급격한 물성저하로 시장진입에 실패하 였다. 따라서 생분해성 소재임을 감안하여 3개월이내 사용할 것을 정부에서 권장하기도 하였다. PBS는 PLA소재와 유사하지만 탄성체가 구현된다는 차이점 외 가격이 비싸고 PBAT는 PE와 유사한 인장강도와 결정성으로 이래화학(한국), 바스프(독일)에서 개발 되었으나 DMT를 사용함으로써 프탈레이트라는 환 경호르몬이 분해과정에서 용출될 수 있다.
2. 기술개발로 인한 PLA 및 PBS의 단점 보완 PLA소재와 PBS(poly butylene succinate), PBAT (poly butylene adipate-co-terephthalate), PBSA(poly butylene succinate adipate) 소재의 단점 보완을위해 생분해성 나노복합소재 개발로 상호 함량비율을 자유 자제로 조절함으로써 PLA소재의 물성극복 및 1회용 품 위주의 시장에서 합성수지가 사용되는 범용분야로 의 전환이 가능하였다. 중성계 나노 무기광물 기공에
생분해성 소재를 branch화시켜 PLA소재와 PBS소재의 단점을 극복하고 대기중 수분흡수율을 개 선(PLA 수분흡수율 0.5% → 0.125% 수준으로 개선)시켜 상온 경시변화의 문제점을 극복하였다 [표 3, 4].
결론
국내의 경우 미국, 일본, 대만, 독일에 비해 생분해성 고분자 소 재 개발이 뒤떨어져 있지만 상품 화 및 생산기술 노하우 축적으로 많은 종류의 제품들이 개발되어 있다. 또한 PLA와 PBS의 단점을 극복하기 위하여 생 분해성 나노복합소재개발로 범용성 소재로 상품적용군 을 확대하였고 수분흡수율 개선과 ABS, PC소재와 유 사한 사출 소재를 개발함으로써 국내 및 세계시장에 진입하였다. 또한 E사의 경우 차세대 생분해성 고분자 (PBSF, 2008.04)개발로 PLA, PBS, PBSA소재의 내 열극복과 사출, 압출성이 기존소재인 ABS, PC, PP와 동등한 수준의 작업성 확보하였다. PBSF(poly butylene succinate fumaric)는 열하중변형 온도가 135
℃로 PLA, PBS와 컨파운딩시 135℃ 이하에서 순간 결정화로 인해 PLA소재의 내열극복과 PBS의 연질성 을 PLA소재처럼 단단하게 구현함으로서 미래의 신소 재로 개발되었다. PBSF는 푸마르산을 이용한 고분자 중합으로 가격 경쟁력이 우수한 경제적 소재로 알려져 있다. 현재 개발되고 있거나 개발되어 있는 생분해성 고분자 소재는 아직까지 범용소재인 합성수지로 전분 야로는 전환이 불가능 하나, 각국에서 기술개발을 하고 있어 수년내에 전 분야의 범용 플라스틱시장에 진입할 것으로 예상되다고 있다. 그러나 범용 플라스틱시장에 진입하는데 물성이외에 가장 큰 걸림돌인 시장 가격부 분도 여전히 고려하여야 할 대상이 되고 있다.
한국 E사 PBS,PBSA 개발 2~3시간 무독성,자체개발
L사 PBAT,PBSA 미개발 5~6시간 틴계열
독일 바스프 PBAT 개발 5~6시간 틴계열
일본 쇼와고분자 PBSA 미개발 5~6시간 틴계열
표 3. PBAT 및 PBSA기술 비교
구분 회사명 소재 PLA 가교제 중합시간 촉매
한국 E사 가능 가능 6.5배 신기술보유
L사 가능 - 4배 전후 기존기술
독일 바스프 가능 - 4배 전후 기존기술
일본 테이진,도레이 가능 - 4배 전후 기존기술
대만 웨이몽 가능 - 4배 전후 기존기술
표 4. 섬유 방사 적용 비교
구분 회사명 PLA6201와 PLA2002D와
모사사 연실율 배향연신기술 PBS가교화 PBS가교화
특·별·기·획(Ⅱ)
