플라스틱 내 유해물질 관리방안 연구 A Study on the Management of Hazardous Substances in Plastics

연구보고서 2020-06

플라스틱 내 유해물질 관리방안 연구

A Study on the Management of Hazardous Substances in Plastics

서 양 원 · 박 정 규 · 한 선 영 · 박 하 늘

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연구책임자 서양원 (한국환경정책·평가연구원 연구위원) 박정규 (한국환경정책·평가연구원 선임연구위원) 참여연구원 한선영 (한국환경정책·평가연구원 연구원)

박하늘 (한국환경정책·평가연구원 책임연구원) 외부연구진 박연정 ((주)티오이십일 팀장)

권용구 (인하대학교 고분자공학과 교수) 연구보조원 김태헌 (건국대학교 사회환경공학부 졸업생)

이다현 (건국대학교 사회환경공학부 재학생)

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두용균 (국립환경과학원 화학물질등록평가팀 사무관) 박건호 (한국화학물질관리협회 기업지원처 처장) 박제영 (한국화학연구원 바이오화학연구센터 선임연구원) 신경희 (한국환경정책·평가연구원 선임연구위원)

우제완 (상명대학교 화공신소재학과 교수) 윤명진 (한국화학물질관리협회 화학제품처 처장) 이희선 (전 한국환경정책·평가연구원 명예연구위원) 정다운 (한국환경정책·평가연구원 연구위원) 조지혜 (한국환경정책·평가연구원 연구위원)

ⓒ 2020 한국환경정책·평가연구원 발행인 윤 제 용

발행처 한국환경정책·평가연구원

(30147) 세종특별자치시 시청대로 370 세종국책연구단지 과학·인프라동

전화 044-415-7777 팩스 044-415-7799 http://www.kei.re.kr

인 쇄 2020년 10월 26일 발 행 2020년 10월 31일

등 록 제 2015-000009호 (1998년 1월 30일) ISBN 979-11-5980-420-5 93530 인쇄처 (주)범신사 02-720-9786

이 보고서를 인용 및 활용 시 아래와 같이 출처를 표시해 주십시오.

서양원 외(2020), ｢플라스틱 내 유해물질 관리 방안 연구｣, 한국환경정책·

평가연구원.

값 9,000원

서 언

플라스틱 사용량이 지속적으로 증가함에 따라 인체와 환경에 미치는 영향에 대한 우려가 전 세계적으로 높아지고 있습니다. 또한 최근 코로나 19의 확산으로 일회용품 등 플라스틱 제품의 사용량이 더욱 급증하고 있으며, 플라스틱 및 플라스틱 함유 화학물질에 대한 관리 의 필요성도 함께 제기되고 있는 상황입니다.

이와 같은 우려에도 불구하고 플라스틱에 의도적으로 첨가되는 화학물질에 대한 관리는 상 대적으로 미흡한 실정입니다. 2016년부터 유럽에서는 유럽화학물질청(ECHA)을 중심으로 플 라스틱 첨가물질을 관리하기 위한 프로젝트를 통해 플라스틱 첨가물질 목록을 도출하고 향후 플라스틱 내 유해물질을 관리하기 위한 기반을 구축하고 있습니다. 반면 국내에서는 2015년

｢화학물질의 등록 및 평가 등에 관한 법률｣ 시행을 기점으로 화학물질의 신고 및 등록을 받고 있지만, 플라스틱 첨가물질을 별도로 관리하는 기반은 마련되지 않은 상황입니다.

이에 한국환경정책·평가연구원에서는 본 연구를 통해 국내 플라스틱 첨가물질의 현황을 분석하고, 관리의 우선순위 선정을 위한 기초 정보를 확보하고 플라스틱 첨가물질 관리 체 계의 설계 방안을 제시하였습니다. 본 연구가 향후 플라스틱이 함유한 유해물질을 관리하는 기반을 마련하는 데 중요한 기여를 할 수 있을 것으로 기대합니다.

끝으로 본 연구를 수행한 한국환경정책·평가연구원 기후대기안전연구본부 환경위해연구 실의 서양원 박사, 박정규 박사, 한선영 연구원, 박하늘 연구원에게 감사를 전합니다. 외부 에서 연구에 도움을 주신 ㈜티오이십일 박연정 팀장님, 인하대학교 권용구 교수님, 건국대 학교 김태헌 선생님, 이다현 선생님께도 감사를 드립니다. 또한 바쁘신 중에도 자문위원으 로 연구에 큰 도움을 주신 국립환경과학원 두용균 사무관님, 한국화학물질관리협회 박건호 처장님, 한국화학연구원 박제영 박사님, 상명대학교 우제완 교수님, 한국화학물질관리협회 윤명진 처장님과 우리원의 이희선 박사, 신경희 박사, 조지혜 박사, 정다운 박사에게도 깊은 감사의 말씀을 드립니다.

2020년 10월 한국환경정책·평가연구원 원 장

윤 제 용

요 약 ∣ i

요 약

Ⅰ. 연구 배경 및 목적

❏ 연구 배경 및 필요성

ㅇ 전 세계적으로 플라스틱 사용량이 지속적으로 증가하면서 플라스틱의 재활용 및 미세 플라스틱의 위해성 등에 관한 사회적 관심이 높아지고 있음

- 또한 최근 코로나 19(COVID-19)가 확산함에 따라 개인위생 강화 및 사회적 거리두 기로 인해 일회용 플라스틱 수요가 급증하면서 플라스틱에 함유된 화학물질을 관리 할 필요성도 함께 제기되고 있는 상황임

ㅇ 플라스틱 가공을 용이하게 하고 제품의 성능을 개량하기 위하여 의도적으로 첨가하는 물질을 플라스틱 첨가제라 함

- 유럽화학물질청(ECHA: European CHemicals Agency)은 플라스틱 첨가제 및 이 에 포함되는 첨가물질을 관리하기 위하여 플라스틱 첨가제 이니셔티브 프로젝트를 수행하고, REACH(Registration, Evaluation, Authorization and Restriction of CHemicals) 등록 물질 및 업계 현황을 분석하여 플라스틱 첨가제 유형별로 첨가 물질 목록을 도출함

ㅇ 유럽화학물질청은 또한 해당 물질의 물리화학적 특성 및 유해성 등에 관한 기초 정보 를 구축하고 기초 정보 확보 여부 및 관리 현황을 파악하였으며, 용출잠재력을 추정하 여 이를 토대로 플라스틱 첨가제의 우선순위를 선정함

- 이와 함께 플라스틱 첨가물질에 대한 관리의 우선순위를 선정하는 과정과 EU REACH와 연계하여 EU 내 플라스틱 첨가물질을 관리하는 체계를 제안함 ㅇ 국내에서도 ｢화학물질의 등록 및 평가 등에 관한 법률｣ 시행 이후 화학물질의 신고와

등록이 이루어지고 있으나 플라스틱 첨가제에 대한 별도의 현황 파악과 관리는 미흡한 상황임

ii ∣ 플라스틱 내 유해물질 관리방안 연구

- 이에 본 연구를 통해 국내에서 사용되는 플라스틱 첨가물질들의 목록을 도출하고, 유해성 등에 관한 기본적인 정보를 구축하며 향후 국내에서 플라스틱 내 첨가물질을 관리하는 방향을 제안하고자 함

❏ 연구 목적

ㅇ 플라스틱 첨가물질에 대한 목록을 정리하고 유해성 등의 관련 정보를 확인하여 플라스 틱 첨가물질 관리의 우선순위를 선별하기 위한 기초 정보를 조기에 확보하고자 함 ㅇ 관리의 우선순위를 설정하기 위해 플라스틱 첨가물질의 용출잠재력(release potential) 을 추정하는 방법론을 제시하고, 모델링 분석을 통해 시범 적용하여 정책 분석과 대안 설계의 과학적 근거를 마련하고 합리적 정책 대안을 설계하고자 함

ㅇ ｢화학물질의 등록 및 평가 등에 관한 법률｣ 등의 관련 법규를 검토하여 현행 화학물질 관리 제도와 연계하여 플라스틱 첨가물질을 관리하는 방안을 제시함으로써, 정책의 실효성 제고 및 체계적 이행을 위한 기반 구축에 기여하고자 함

Ⅱ. 플라스틱 첨가물질 인벤토리 구축

❏ 국내 플라스틱 첨가물질 목록 도출

ㅇ 총 951종의 화학물질을 대상으로 ECHA의 플라스틱 첨가제 이니셔티브 물질 목록, 국내 ｢화학물질의 등록 및 평가 등에 관한 법률｣ 등록 자료, 화학물질 통계조사 및 국내외 첨가물질 정보 등을 분석함

- 이를 통해 국내에서 사용되는 첨가제 유형 및 총 412종의 첨가물질 목록을 도출함

❏ 국내 플라스틱 첨가물질 정보 확보 및 인벤토리 구축

ㅇ 총 412종의 국내 첨가물질 중 114종(27.7%)의 물질이 국내에서 규제 및 관리되고 있는 것으로 나타났으며, 이 중에서 유해화학물질은 75종, 중점관리물질은 41종, 등록대상 기존화학물질은 106종으로 파악됨

- 또한 GHS 유해성 정보가 있는 물질은 74종으로 전체의 17.5%였으며, 첨가제에

요 약 ∣ iii

사용되는 고분자의 유형 및 농도에 관한 정보는 218종(52.9%)이 확보되었고, 고분 자 내 첨가물질의 농도는 210종(51.0%)이 파악됨

ㅇ 이와 함께 플라스틱 첨가제 및 기능제 업체 279개, 착색제 업체 235개의 관련 정보를 구축함

- 화학물질 통계조사 대상 업체의 경우 업체별로 취급하는 화학물질 관련 현황 및 첨가제 유형별 업체 정보를 확보하였음

Ⅲ. 플라스틱 첨가물질 용출잠재력 추정 기법 마련

❏ 용출잠재력 추정 방법론

ㅇ ECHA의 플라스틱 첨가물질 이니셔티브는 플라스틱 첨가물질의 우선순위를 선정하 는 방법론으로 용출잠재력 추정 기법을 활용함

- 용출잠재력이 높을수록 인체 및 환경 수용체가 플라스틱 첨가물질에 노출될 가능성 이 커지므로 스크리닝 수준에서 관리 대상을 선정할 때 고려 요소가 될 수 있음 - 자료 확보 및 추정 방법론 적용이 가능한지의 여부에 따라 정량적 또는 정성적으로

플라스틱 첨가물질의 용출잠재력을 추정함

❏ 용출잠재력 시범 추정

ㅇ 중성 유기물 등 관련 기법을 적용할 수 있는 첨가물질에 대해서는 정량적 추정을 통해 용출잠재력의 순위를 도출함

- 정량적 추정의 경우 피부에 대한 용출잠재력은 92종을 추정하였고, 흡입에 대해서 는 23종을 추정함

ㅇ 정전기 방지제 및 안료 등 첨가물질 고유의 물리화학적 특성 및 기능으로 용출잠재력 의 높고 낮음이 구분되는 경우에는 정성적 추정을 수행함

- 정전기 방지제 11종은 용출잠재력이 높은 물질군으로 분류하였으며, 안료는 용출잠 재력이 낮은 물질군으로 잠정 분류

iv ∣ 플라스틱 내 유해물질 관리방안 연구

Ⅳ. 플라스틱 내 첨가물질 관리 체계 설계

❏ 관리 체계 설계 방안

ㅇ 국내 플라스틱 첨가물질을 효과적으로 관리하는 체계를 마련하기 위한 기본 구성 요소 및 설계 방향을 제안함

- ECHA의 플라스틱 첨가물질 관리 방안, 국내 첨가물질 목록 도출 절차, DB 구축 및 용출잠재력에 기반한 스크리닝 과정과 화학물질 관련 제도를 연계하여 관리 체계의 기본 틀을 마련함

❏ 관리 체계 적용을 통한 관리 방안 시범 제안

ㅇ 국내 플라스틱 첨가물질 목록(안)에 포함된 물질의 국내외 관리 현황을 분석하고 물질별 관리 수준을 비교함

- 정량적 용출잠재력이 높은 우선순위 30종 및 정성적 용출잠재력이 높은 11종에 대해 EU의 허가물질, 고우려물질, 제한물질 해당 여부, 물질 평가 및 규제 수단 분석 여부와 GHS 정보 유무 등을 분석함

- 또한 국내 관리 현황 측면에서는 유해화학물질, 중점관리물질 목록을 검토하여 관리 또는 규제 현황을 파악하였으며, 1차 등록 대상 기존화학물질 여부 및 GHS 정보 유무를 분석함

ㅇ 관리 현황을 분석한 결과, 용출잠재력이 상대적으로 높지만 EU에서는 관리·규제 대상이나 국내에서는 해당 조치가 부재한 물질이 파악되었으며, GHS 등 기초적인 유해성 정보 또한 확보되지 않은 물질도 존재하였음

- 이와 같은 물질들은 관련 정보를 생산하고 수집하는 등의 조기 확보 방안을 검토하 고, 이를 토대로 추가적인 관리 조치를 고려할 수 있음

- 다만 본 연구에서 도출한 플라스틱 첨가제 관리 방안은 플라스틱 관리 체계를 시범 적용하여 문제점을 파악하고 보완 방안을 마련하기 위해 시범적으로 제시한 것임을 감안할 필요가 있음

요 약 ∣ v

Ⅴ. 제언 및 추진 방향

❏ 국내 플라스틱 첨가물질 DB 구축

ㅇ 국내 첨가물질 현황을 분석하여 유통 여부를 파악하고 첨가물질 목록을 도출하기 위해서는 관련 자료를 확보할 수 있는 체계가 필요함

- 정부 자료를 통해 플라스틱 첨가제 목록 후보군을 확보하는 방안으로는 ｢화학물질 의 등록 및 평가 등에 관한 법률｣ 등록 자료 및 ｢화학물질관리법｣ 통계조사 DB 등을 통해 첨가제로 활용할 수 있는 후보군을 파악할 수 있을 것임

- 기존 ｢화학물질의 등록 및 평가 등에 관한 법률｣ 및 ｢화학물질관리법｣에서 사용되는 화학물질의 용도 분류에 별도 코드를 추가하거나 세분화하여 확인 체계를 마련할 수 있을 것으로 사료됨

- 민간 자료의 경우 관련 업계 총람 및 국외 플라스틱 첨가제 DB 분석 등이 있으며 플라스틱 첨가제 후보 물질을 취급하는 업체의 협력을 얻어 산업계 현황을 분석하면 첨가제 용도 사용 여부를 보다 정확히 확인할 수 있을 것임

- 이를 위해서는 ｢화학물질의 등록 및 평가 등에 관한 법률｣ 등록 자료, ｢화학물질관리 법｣ 통계조사 및 관련 총람 등을 통해 해당 업체 목록을 분석하여 대상 업체를 선정하고 설문조사 등을 통해 관련 정보를 확보하는 방안을 마련해야 함 ㅇ 국내 플라스틱 첨가물질별로 물리화학적 정보, 유해성 정보, 취급 현황 및 규제 현황

등을 포함한 정보 DB를 구축하는 방안을 마련할 필요가 있음

- ｢화학물질의 등록 및 평가 등에 관한 법률｣ 신고 및 등록 자료, ｢화학물질관리법｣의 화학물질 통계조사 결과 및 국내외 화학물질 DB 분석 등을 통한 기초적인 물질 정보 확보가 필요함

- GHS를 포함한 유해성 등 국내에 관련 정보가 존재하지 않는 물질에 대해서는 정보 생산 방안 또한 마련할 필요가 있음

❏ 국내 플라스틱 첨가제 관리 체계 설계

ㅇ 국내 플라스틱 첨가제 관리 체계 설계를 위한 보완 사항으로 관리가 필요한 우선순위

vi ∣ 플라스틱 내 유해물질 관리방안 연구

를 선정하는 과정에서 다음 사항을 보완할 필요가 있음

- 국내 플라스틱 첨가제의 용출잠재력 추정을 위한 자료가 미흡하거나 실험값이 없어 QSAR 등 추정치를 적용하여 불확실성이 존재하는 경우, 관련 수치 확보를 위한 정보 생산 방안을 고려하거나 정성적 추정 대상의 확대 및 관련 기법 보완을 검토할 필요가 있음

- 또한 정량적 용출잠재력 추정할 때 플라스틱 유형, 첨가제 및 매질별 특성과 매질 간 상호작용을 고려하여 추정 방법을 보완할 필요가 있음

- 다만 용출잠재력 추정 결과는 해당 첨가제의 위해성 여부에 대한 평가 결과가 아니 며 관리할 필요성을 검토할 대상을 선별하기 위한 초기 스크리닝 과정임을 감안하여 야 함

ㅇ 국내 플라스틱 첨가물질 관리 체계는 첨가물질의 현황을 파악하고 목록을 도출하고, 첨가물질별 정보 DB를 구축하며, 관리가 필요한 우선순위를 선정하기 위한 스크리닝 과 관리·규제를 위한 후속 조치를 결정하는 단계로 구성하는 것을 제안함 - 우선순위는 3단계로 선정하며, 용출잠재력 추정을 통한 1단계 스크리닝, GHS 등

유해성 및 위해성에 관한 자료의 존재 여부와 플라스틱 첨가제 외의 다른 용도로 사용하여 추가 노출될 가능성 등을 고려한 2단계 스크리닝 및 국내외 규제 현황 분석 등을 통한 3단계 스크리닝으로 관리가 필요한 물질을 선별할 수 있을 것임 - 이와 같은 관리 체계를 운영하기 위해서는 ｢화학물질의 등록 및 평가 등에 관한

법률｣과 ｢화학물질관리법｣ 등 관련법 및 고시 등의 개정을 통한 제도적 근거 마련이 병행되어야 함

- 이를 토대로 위해가 우려되는 첨가제에 대해서는 ｢화학물질의 등록 및 평가 등에 관한 법률｣상의 기존 규제 수단과 연계하여 허가·제한·금지 물질 및 중점관리물질 로 지정하는 등 유기적 관리 체계를 마련할 필요가 있음

- 이와 함께 플라스틱 첨가제의 양적·질적 확대 양상을 고려해 향후에는 기존화학물질 뿐만 아니라 신규화학물질을 포함한 화학물질 전반을 대상으로 관리 체계를 확대하 는 방안도 고려할 수 있을 것임

주제어 : 플라스틱, 첨가물질, 인벤토리, 용출잠재력, 관리 방안

｜차례 ｜

요 약 ···ⅰ

제1장 서 론 ···1

1. 연구 배경 및 필요성 ···1

2. 연구 목적 ···6

3. 연구 내용 및 수행 체계 ···7

제2장 플라스틱 첨가물질 인벤토리 구축 ···10

1. 플라스틱 첨가물질의 개념과 특성 ···11

2. 플라스틱 첨가물질 인벤토리 구축 관련 동향 ···25

3. 국내 플라스틱 첨가물질 목록 도출 ···35

4. 국내 플라스틱 첨가물질 정보 확보 및 인벤토리 구축 ···50

5. 국내 플라스틱 첨가물질 인벤토리 분석 및 산업계 정보 구축 ···56

제3장 플라스틱 첨가물질 용출잠재력 추정 기법 마련 ···63

1. 용출잠재력 추정 개요 ···63

2. 정량적 용출잠재력 추정 방법론 ···65

3. 정성적 용출잠재력 추정 방법론 ···72

4. 용출잠재력 시범 추정 ···72

5. 시사점 ···78

제4장 플라스틱 첨가물질 관리 체계 설계 ···79

1. 관리 체계 설계 방안 ···79

2. 관리 체계 적용을 통한 관리 방안 시범 제안 ···85

제5장 제언 및 추진 방향 ···100

1. 국내 플라스틱 첨가물질 DB 구축 ···100

2. 국내 플라스틱 첨가물질의 관리 체계 설계 ···102

참고문헌 ···107

부 록 ···115

Ⅰ. 국내 플라스틱 첨가물질 목록(안) 도출 ···117

Ⅱ. ECHA, 플라스틱 첨가물질 이니셔티브 ···137

Ⅲ. ECHA, 플라스틱 소재에 있어 첨가물질의 사용과 이에 대한 노출평가에 관한 설명 –산업계를 위한 실무 지침 ···182

Executive Summary ···209

｜표차례 ｜

<표 1-1> 유럽 지역에서 사용 비중이 높은 플라스틱 종류와 그 용도 ···3

<표 2-1> OECD(2019, p.15)가 구분한 플라스틱 첨가제의 종류와 주요 기능 ···13

<표 2-2> 플라스틱 제품 생애주기별 노출 및 독성 영향 특성 ···22

<표 2-3> 등록 자료 스크리닝에 기반한 ECHA의 초기 목록 개요 ···31

<표 2-4> 기능별 첨가물질의 수 및 규제·관리 물질 비율에 대한 개요 ···32

<표 2-5> 화학물질 용도분류체계 ···44

<표 2-6> 국내 플라스틱 첨가물질 목록(안) 예시 ···49

<표 2-7> 플라스틱 첨가물질 인벤토리 요소 추출 ···51

<표 2-8> 플라스틱 첨가물질 인벤토리 요소의 주요 자료 출처 ···52

<표 2-9> 플라스틱 첨가물질 인벤토리 구축 예시 ···53

<표 2-10> 플라스틱 첨가물질의 기능별 규제 및 관리 현황 ···57

<표 2-11> 플라스틱 첨가물질의 물리화학적 특성 정보 현황 분석 ···58

<표 2-12> 국내 플라스틱 산업계 관련 데이터베이스 정보의 세부 항목 ···60

<표 3-1> 플라스틱 유형별 Ap'* 계수 ···66

<표 3-2> ConsExpo web 1.0.2 배출 모델 입력 매개변수 ···69

<표 3-3> 제1지표(피부) 용출잠재력 정량적 시범 추정 결과 ···73

<표 3-4> 부가 지표(흡입) 용출잠재력 정량적 시범 추정 결과 ···75

<표 3-5> 용출잠재력 정성적 시범 추정 결과 ···77

<표 4-1> 플라스틱 첨가물질 국내(본 연구 대상 물질)과 EU 규제 및 관리 현황 ···84

<표 4-2> 관리 방안 시범 제안 대상 물질: 정량적 용출잠재력이 높은 첨가물질 30종 ···86

<표 4-3> 관리 방안 시범 제안 대상 물질: 정성적 용출잠재력이 높은 첨가물질 11종 ···88

<표 4-4> 관리 방안 시범 제안 대상 물질 관리 현황: 정량적 용출잠재력이 높은 첨가물질 ···90

<표 4-5> 관리 방안 시범 제안 대상 물질 관리 현황: 정성적 용출잠재력이 높은 첨가물질 ···96

<표 5-1> 플라스틱 첨가물질 용출잠재력 추정 과정에 대한 보완 사항 예시 ···102

<부록 표 1-1> 국내 플라스틱 첨가물질 목록(안) 도출 ···117

<부록 표 2-1> 이니셔티브에 기여한 산업계 기관의 목록 ···140

<부록 표 2-2> 등록 정보 선별을 통해 만들어진 ECHA의 초기 개요 ···143

<부록 표 2-3> 기능 유형별 물질의 수와 규제 대상 물질의 비율 ···145

<부록 표 2-4> 피부 및 흡입 경로를 통한 노출 최고치 비교 ···175

<부록 표 2-5> 유기 플라스틱 첨가물질의 용출 잠재력 비교 예시 ···179

<부록 표 2-6> 동일 물질의 다른 성분들이 가지는 용출 잠재력의 비교 ···180

<부록 표 3-1> 첨가제의 기능 ···195

<부록 표 3-2> 플라스틱 첨가제의 기능에 대한 개요(OECD 2019) ···196

｜ 그림차례｜

<그림 1-1> 연구 목적 ···7

<그림 1-2> 연구 주요 내용과 연구 지향점 ···8

<그림 1-3> 연구 체계 및 주요 절차 ···9

<그림 2-1> ECHA(2019)의 플라스틱 첨가제 구분 사례 ···13

<그림 2-2> 플라스틱의 이용에 따른 인체 독성 영향 모식도 ···22

<그림 2-3> 독일 프라운호퍼 환경연구소의 플라스틱 내 첨가물질 목록 ···27

<그림 2-4> 스위스 ETH 연구에서 구축된 DB와 기존 연구(ECHA, CPPdb)의 데이터 수 비교 ··· 29

<그림 2-5> 스위스 ETH 연구의 플라스틱 첨가물질의 통합적 데이터베이스 구축 개요 ···29

<그림 2-6> ECHA의 Plastic Additives Initiative의 물질 목록 도출 개요 ···33

<그림 2-7> ECHA의 Plastic Additives Initiative 개요 ···34

<그림 2-8> 화학경제연구원(2019) 보고서의 물질 정보 제시의 예 ···36

<그림 2-9> 화학경제연구원(2019) 보고서의 첨가물질별 국내 수급·수입 동향 정보의 예 ···37

<그림 2-10> 플라스틱 산업총람 첨가제 업체 정보의 예 ···38

<그림 2-11> 국내 플라스틱 첨가물질 후보 목록(안) 작성 체계도 ···39

<그림 2-12> ECHA의 플라스틱 첨가물질 목록 예시 ···40

<그림 2-13> 화학경제연구원(2019) 플라스틱 첨가물질 목록 중 물질군(계) 정보의 예시 ····41

<그림 2-14> 플라스틱 첨가제 용도 확인 Plastic Additives Database 홈페이지 ···43

<그림 2-15> 국내 플라스틱 첨가물질 후보 목록(안) 작성 결과 요약 ···48

<그림 2-16> 본 연구의 국내 플라스틱 첨가물질 인벤토리 및 물질 정보 작성 예시 ···55

<그림 2-17> 국내 플라스틱 첨가물질 인벤토리의 국내 규제 현황 분석 ···56

<그림 2-18> 국내 플라스틱 첨가물질 인벤토리의 유해성 정보 분석 ···57

<그림 2-19> 업체별 취급물질(화학물질 통계정보 기반) DB 예시 ···61

<그림 2-20> 첨가물질 목록의 물질별 업체 정보 DB 예시 ···62

<그림 3-1> 플라스틱 첨가물질의 용출 과정 모식도 ···64

<그림 3-2> 플라스틱 첨가물질의 용출잠재력 추정 절차 ···64

<그림 3-3> ConsExpo web 사용 시 평가 조건 및 노출 시나리오 예시 ···70

<그림 4-1> ECHA의 플라스틱 첨가물질 관리를 위한 REACH와의 연계 방안 ···81

<그림 4-2> 국내 플라스틱 첨가물질 관리 체계 설계 방안 ···83

<그림 5-1> 첨가물질 현황 파악을 위한 산업계 설문조사 예시 ···101

<그림 5-2> 국내 플라스틱 첨가물질 관리 체계(안) ···104

<부록 그림 2-1> REACH 및 CLP 프로세스와 플라스틱 첨가물질 관련 결과물이 도출/활용되는 지점에 관한 흐름도 ···151

<부록 그림 2-2> 고체 매질로부터 용출을 유도하는 기제 ···157

<부록 그림 2-3> 피부 경로-분배 유무에 따른 순위 ‘위치’의 차이 ···169

<부록 그림 2-4> LDPE(고확산성) vs PA(저확산성)-순위 ‘위치’ 차이 ···170

<부록 그림 2-5> 피부 경로 vs 구강 노출-순위 ‘위치’ 차이 ···172

<부록 그림 2-6> 피부 경로 대 환경 노출-순위 ‘위치’ 차이 ···173

<부록 그림 2-7> 피부 경로 vs 실내 흡입 노출-순위 ‘위치’ 차이 ···174

제1장 서 론 ∣ 1

제1장

서 론

1. 연구 배경 및 필요성

전 세계적 팬데믹(pandemic)을 몰고 온 코로나 19(COVID-19)의 확산세가 지속되는 가운데, 위생 보건 및 방역 활동과 사회적 거리두기로 일회용 플라스틱 수요가 급증하고 있다. 코로나 19로 증가한 일회용품 사용량은 2019년 환경부가 발표한 󰡔일회용품 줄이기 단계별 로드맵󰡕¹⁾에서 설계한 플라스틱 포장재를 줄이고 비닐봉투, 일회용컵 등 1회용품 사용을 절감하려던 정책 목표 달성에 큰 부담이 될 전망이다.

이러한 우려는 이미 가시화되고 있다. 코로나 19 확산 이후 우리나라의 올해 상반기 중 플라스틱 포장재 사용량은 하루 평균 29.3%(약 889톤) 늘어났고, 같은 기간 플라스틱류 사용량은 848톤, 비닐류는 951톤으로 각각 15.6%와 11.1% 증가했다.²⁾ 또한 일부 언론 보도에서 전국의 폐플라스틱 및 쓰레기 처리장이 포화상태라는 보도도 이어지고 있다.³⁾

우리나라는 국민 1인의 연간 일회용 플라스틱 사용량이 약 11.5kg/년, 이를 전체 소비량 으로 계산하면 5,865만 톤에 이른다(그린피스, 2019, p.13). 이미 높은 플라스틱 사용량에 더하여 코로나 19 사태로 일회용 플라스틱 사용량이 급증하여 각종 환경 오염과 사회 문제, 그리고 국민 건강에 대한 영향이 발생할 우려가 커지고 있다.

이는 비단 우리나라만의 문제는 아니다. 2018년 통계 기준 전 세계의 플라스틱 생산량은

1) 환경부 자원순환정책과(2019.11.22), “2022년까지 1회용품 사용량 35% 이상 줄인다”, 검색일: 2020.9.10.

2) 데일리안(2020.9.9), “[코로나가 남긴 역설 ①] 일회용품 급증에 놀란 정부…재활용 대책 변화 있나”, 검색일:

2020.9.11.

3) 연합뉴스TV(2020.9.8), “코로나 19 장기화에 넘쳐나는 폐플라스틱... 수거 중단 위기”, 검색일: 2020.9.10.

2 ∣ 플라스틱 내 유해물질 관리방안 연구

3억 5,900만 톤으로 연간 생산량 및 누적 생산량이 지속적으로 증가하고 있는 가운데 (Plastic Europe, 2019, p.14.), 미국, 유럽 등에서도 코로나 19 이후 강화된 플라스틱 규제 정책을 한시적으로 유예하거나 중단한다고 선언하고 있다. 전 세계적으로도 코로나 19 종식 이후 나타날 플라스틱 문제를 크게 우려하는 것으로 파악된다.

인류가 플라스틱에 지나치게 의존하게 된 이유는 소재 자체가 가볍고 경제적이어서 소비 재로서의 매력이 높기 때문이다. 또한 가공이 편리하고 첨가물질을 활용한 제품을 다양하게 생산할 수 있어서 포장재, 건축, 자동차, 전기/전자 산업, 농업, 가정 내 생활용품 및 레저와 스포츠, 가구, 의약품 등 대부분의 인간 생활에 쓰이게 되었다. 그러나 대부분의 제품이 사용 기한은 짧은 반면, 자연 중 분해되는 속도는 지나치게 느려 잔존하는 플라스틱으로 인한 환경 부담이 높다. 특히 다양한 제품에 사용 중인 플라스틱은 제품 각각의 특성에 맞는 기능을 구현하기 위하여 첨가물질을 추가하게 되는데, 이 물질이 ‘제조-소비-폐기’ 전 단계 에서 환경 중으로 배출되거나 인체에 노출될 가능성이 있어 위해성에 대한 우려도 높다.

플라스틱 사용으로 인한 인체 위해성에 대해 더욱 우려되는 부분은 생산 및 소비되는 플라 스틱 중 많은 부분이 식품, 음료 등의 포장재로 사용되거나 가구, 장난감 등 인간의 경구, 피부 등과 직접 접촉할 가능성이 많은 제품군에서 사용되고 있다는 점이다. Plastic Europe(2019, p.20)에 따르면, 유럽 지역에서 2018년 생산된 플라스틱의 39.9%가 포장재 에 사용된 것으로 확인된다. 또한 <표 1-1>과 같이, 이 중 사용 비중이 높은 플라스틱 종류인 Poly propylene(PP), Low-density polyethylene(PE-LD), High-density polyethylene (PE-HD), Polyethylene terephthalate(PET), Polystyrene/Expanded polystyrene(PS/EPS) 등이 식품 포장재, 장난감, 플라스틱병 등으로 사용되고 있다.

제1장 서 론 ∣ 3

플라스틱 종류 사용 비중 사용 용도

PP 19.3

음식용 포장재(food packaging), 사탕 및 스낵 포장(sweet and snack wrappers), 경첩형 뚜껑(hinged caps), 전기렌지 사용 가 능 보관용기(microwave containers), 배관(pipes), 전동 장치 부 문(automotive parts), 은행권(bank notes) 등

PE-LD/PE-LLD 17.5

재사용 가방(reusable bags), 받침대와 보관용기(trays and containers), 농업용 필름(agricultural film), 음식용 포장 필름 (food packaging film) 등

PE-HD/PE/-MD 12.2 장난감(toys), 우유병(milk bottles), 샴푸통(shampoo bottles), 배관류(pipes), 가정용품(houseware) 등

PVC 10

창틀(window frames), 프로파일(profiles), 바닥재 및 벽지(floor and wall covering), 배관류(pipes), 절연재(cable insulation), 정원용 호스(garden hoses), 간이 수영장(inflatable pools) 등

PUR 7.9 건물 단열재(building insulation), 베개 및 매트리스(pillows and mattresses), 냉장용 절연 폼(insulating foams for fridges) 등 PET 7.7 식수(water), 청량음료(soft drinks), 주스(juices), 세제(cleaners)

등의 병

PS/EPS 6.4

음식 포장재(food packaging: dairy, fishery), 건물 단열재 (building insulation), 전기 및 전자기기(electrical & electronic equipment), 냉장용 내선(inner liner for fridges), 안경테 (eyeglasses frames) 등

기타 19

ABS 타이어 휠 캡(hub caps, ABS), PBT 광섬유(optical fibers, PBT), 안경 렌즈(eyeglasses lenses), PC 지붕재(roofing sheets, PC), PMMA 터치스크린(touch screens, PMMA), PTFE 전화통신 용 케이블 코팅재(cable coating in telecommunications, PTFE), 이외에도 우주공학용품(aerospace), 의료용 임플란트(medical implants), 외과수술용 기기(surgical devices), 각종 멤브레인 (membranes), 밸브와 실(valves & seals), 보호막 코팅(protective coatings) 등 다수

<표 1-1> 유럽 지역에서 사용 비중이 높은 플라스틱 종류와 그 용도

(단위: %)

자료: Plastic Europe(2019), p.22.

플라스틱 내 첨가물질의 위해성을 우려하는 근거는 많은 첨가물질의 화학적 구조가 인체 활동에 관여하는 호르몬 구조와 유사하기 때문이다. 과학적으로 그 위해성이 확인되지 않은 첨가물질이라 하더라도 인체 내 노출될 경우 호르몬에 어떤 교란 작용을 할지 모른다. 물론

4 ∣ 플라스틱 내 유해물질 관리방안 연구

비스페놀, 프탈레이트 및 난연제로 사용되는 일부 첨가물질들은 인체 위해성을 과학적으로 규명하여 사용 금지 등의 제한 조치를 시행하고 있지만, 이를 대신하는 새로운 대체물질들 은 비교적 덜 연구된 첨가물질로 대체되고 있어 여전히 그 안전성을 단정하기 어렵다 (HEAL, 2020, p.16).

비교적 강력하고 체계적인 화학물질 관리 체계를 따르는 유럽연합은 REACH (Registration, Evaluation, Authorization and Restriction of Chemicals, 이하 REACH)⁴⁾에 근거하 여 유럽 내에서 유통/사용/취급되는 1톤 이상의 모든 기존화학물질에 대한 등록을 마쳤다.

그러나 모든 플라스틱 첨가물질이 REACH에 등록되지는 않았다. 플라스틱 첨가물질의 잠 재적 위해성을 우려한 유럽화학물질청(ECHA: European CHemicals Agency)은 지난 2019년, 유럽연합국 내에서 유통되는 ‘플라스틱 첨가물질 목록(the present plastic additives overview)’을 정리하고 관련 물질에 관한 정보를 매핑(mapping)하는 ‘플라스 틱 첨가물질 이니셔티브(plastic additives initiative)’를 소개하였다.⁵⁾

이 목록은 2016년부터 2018년까지 2년간 ECHA와 산업계가 협업한 결과로서, 2019년 공개된 목록 내 총 418종의 물질은 EU 내에서 연간 100톤 이상 제조 또는 수입된 화학물질 중 REACH 등록 정보와 플라스틱 가소제 정보 등을 담고 있다. ECHA는 418종의 플라스틱 첨가물질 목록 가운데 REACH 관련 규제 조사 대상이거나 CLP(The Classification, Labelling and Packaging) 해당 물질을 제외한 155종에 대하여 플라스틱 첨가물질이 음 식, 피부, 실내 공기, 타액 및 물 등으로 노출된 경우의 용출잠재력(release potential)을 추정하고 물질별로 비교·분석하여 우선순위를 결정하는 절차를 거쳤다(ECHA, 2019, pp.2-10).

ECHA는 2020년까지 REACH 내 등록된 모든 플라스틱 첨가물질에 대한 매핑을 완성하 여 REACH 및 CLP 절차 내에서 플라스틱 첨가물질의 정보를 파악하고 위험을 사전에 대비 하여 예방하도록 정책을 유도할 계획이라고 밝히고 있다. 이를 참고로 할 때, 유럽연합 내에 서 100톤 이상 유통되는 첨가물질만 하더라도 최소 1,550종(최초 목록에서 확인된 첨가물 질의 수)으로 추정된다. REACH에 등록된 물질 전체로 확장할 경우, 첨가물질의 종류는

4) 유럽연합의 ECHA가 주도적으로 운영 중인 화학물질 등록 및 관리에 관한 제도.

5) ECHA, “Mapping exercise – Plastic additives initiative”, 검색일: 2020.9.7.

제1장 서 론 ∣ 5

더욱 많아질 것으로 예상된다.

2020년 현재 ECHA의 REACH 제도와 유사한 화학물질관리 제도를 운영하는 우리나라 역시 화학물질관리 체계 내에서 플라스틱 첨가물질의 위해성을 관리하는 방안을 마련하기 위한 검토가 필요하다. ｢화학물질의 등록 및 평가 등에 관한 법률｣(이하 화평법) 및 ｢생활화 학제품 및 살생물제의 안전관리에 관한 법률｣(이하 화학제품안전법) 등 소위 화학물질 및 제품에 관한 3법을 통해 화학물질 및 제품 관리 기반을 조성한 우리나라는 현재 1차 등록 대상에 대한 물질 정보만 등록이 완료된 상태이다. 나머지 1톤 이상 기존화학물질에는 등록 유예 기간이 부여되어, 여전히 화학물질에 대한 정보가 부족한 편이다.

화학물질 관리 체계가 과거에 비해 많이 선진화되었음에도 불구하고, 플라스틱 내 유해물 질에 대한 문제가 별도로 고려되지 않은 현재의 화학물질 관리 제도는 사전 예방이라는 환경 정책의 기본 취지를 달성하기에는 한계가 있다. 동시에 국내에서 사용, 생산, 유통하는 플라스틱 내 첨가물질의 종류와 그 규모가 어느 정도인지 명확히 가늠하기 어려운 상황은 플라스틱 안에 포함될 수 있는 유해 물질을 관리하기 위한 기초적인 준비가 되어 있지 않음 을 보여준다.

국내 화학물질 관리 제도가 지향하는 목적처럼, “화학물질로 인한 국민건강 및 환경상의 위해(危害)를 예방하고 화학물질을 적절하게 관리하는 한편, 화학물질로 인하여 발생하는 사 고에 신속히 대응함으로써 화학물질로부터 모든 국민의 생명과 재산 또는 환경을 보호”(｢화학 물질관리법｣(이하 화관법) 제1조 목적)⁶⁾하기 위해서는 제도권 내에서 플라스틱 첨가물질 목 록을 확보하고 물질별 위해 수준에 맞춘 관리 체계를 마련해야 할 것이다.

우리는 그동안 크고 작은 화학물질 관련 사고를 통하여 막대한 환경 피해를 입어왔으며, 물질 정보에 대한 확인 없이 생활화학제품으로 사용하는 행위가 얼마나 큰 인명 피해와 사회적 갈등을 불러오는지 경험해왔다. 이와 같은 문제를 예방하기 위해서는 플라스틱 안에 존재할 수도 있는 유해물질에 대한 관리 기반과 관련 규제를 마련할 필요가 있을 것이다.

6) 국가법령정보센터, “화학물질관리법“.

6 ∣ 플라스틱 내 유해물질 관리방안 연구

2. 연구 목적

매년 증가하는 플라스틱 소비 규모와 쌓여가는 폐플라스틱의 양, 그것들이 환경 및 인체 에 미치는 영향은 추정 불가능한 수준에 다다르고 있다. 플라스틱 제조 공정에 첨가되는 다양한 화학물질들은 제품 생산뿐만 아니라 사용 중 또는 폐기와 처분 과정에서도 미세화 과정을 통해 용출될 가능성이 있으므로 그에 대한 위해성을 관리할 필요가 있다. 그러나 아직까지 인류가 알고 있는 유해한 플라스틱 첨가물질은 일부에 불과하다. 상당수의 플라스 틱 제품이 충분한 사전 예방 조치 없이 사용되고 있는 것이다.

플라스틱 첨가물질 관리를 위한 선도적 정책 대안을 탐색하고 있는 ECHA의 플라스틱 첨가물질 이니셔티브마저도 유럽 내에서 유통·취급되는 100톤 이상의 REACH 대상 물질 중 418종 정도만 플라스틱 첨가물질로 활용되는지 여부를 확인했고, 그중 155종에 대한 정보만 확인했을 뿐이다.⁷⁾

다행히 우리나라는 화학물질 및 제품에 관한 3개의 법률을 기반으로 유럽의 REACH와 유사한 화학물질 관리 제도를 시행하고 있다. 아직 많은 화학물질의 등록 유예 기간이 남아 있어 정보가 확인되지 않은 물질이 많지만, 플라스틱 화학물질 목록을 확보할 수 있는 기반 이 마련되어 있는 만큼 첨가물질에 대한 인벤토리를 확보하는 작업을 서두를 필요가 있다.

더욱이 최근 일회용 플라스틱을 포함한 폐플라스틱 사용을 제한하기 위한 정책 노력이 이어지고 있고, 해양 쓰레기 문제에서 벗어나 미세플라스틱으로 인한 환경 전반의 오염 저 감과 생태계 및 인체 건강성 확보를 위한 정책이 개발되고 있어, 플라스틱 제품의 전 생애 주기를 고려한 유해물질 관리 설계가 시의적절하다고 볼 수 있다.

본 연구는 이러한 연구 배경과 필요성을 기반으로 폐플라스틱에 중점을 둔 기존의 정책 영역을 확장하여, 화학물질 수준의 유해성을 확인하고 건강에 미치는 영향을 저감하는 방안 중 하나로서 플라스틱에 첨가되는 유해물질을 관리하는 방안을 마련하고자 한다. 이로써 현행 제도권에서 발생할 수 있는 위해성 관리의 사각지대를 해소하고, 플라스틱 전 생애주 기에서 안전하고 촘촘한 사회 안전망을 확보하려는 데 그 궁극적인 목적이 있다.

7) ECHA(2019), pp. 2-10; ECHA, “Mapping exercise – Plastic additives initiative”, 검색일: 2020.9.7.

제1장 서 론 ∣ 7

자료: 저자 작성.

<그림 1-1> 연구 목적

3. 연구 내용 및 수행 체계

가. 주요 연구 내용

본 연구는 이상과 같은 연구 목적을 근거로 플라스틱 첨가물질에 대한 인벤토리를 구축하 여 첨가물질의 종류와 양 및 유해성 등 기초 자료와 관련 정책 정보를 확보하고자 한다.

플라스틱을 포함한 화학물질을 다루는 산업계는 시장 구조가 제품뿐 아니라 원자재의 수입과 수출이 활발하므로, 국내 플라스틱 첨가물질의 유해성을 관리하려면 세계적 규모의 물질 정보와 함께 자국의 특성을 고려한 유통 정보를 확인할 필요가 있다. 특히 우리나라는 원자재 수입 의존도가 높은 플라스틱 제품의 주요 제조 및 소비 국가여서 플라스틱 첨가물 질에 대한 정보를 확인하려면 국내뿐만 아니라 국외 목록을 참고할 필요가 있다.

본 연구에서는 선행연구조사를 통하여 플라스틱 첨가물질에 관하여 가장 활발하고 선도 적인 정책 설계를 주도하고 있는 유럽연합의 ECHA에서 정리한 Plastic Additives Initiative 목록을 포함하여 국내에서 유통되는 플라스틱 첨가물질에 대한 기초 목록을 작성

8 ∣ 플라스틱 내 유해물질 관리방안 연구

하고자 한다.

그러나 현실적으로 플라스틱 첨가물질의 목록에 관한 정보는 산업계로부터 확보할 수 있으며, 첨가되는 물질의 종류, 배합 수준 등은 업계 고유의 생산 기술 및 품질관리의 노하 우와 기밀 정보로 취급되기 때문에 전수 조사가 불가능할 것으로 예측된다. 따라서 본 연구 에서는 연관 산업계에서 발간한 문헌 정보를 토대로 예비 목록을 작성하고, 전문가 검토를 거쳐 목록을 확정하고자 한다.

정리된 첨가물질 목록의 경우 유럽연합 ECHA의 Plastic Additives Initiative의 연구 사례를 참조하여 전문가의 의견을 수렴하고, 국내 여건에 맞는 플라스틱 첨가물질에 대한 인벤토리 정보를 선별할 계획이다. 선별된 인벤토리 요소에 대해서는 문헌 조사 및 전문가 의 협조를 거쳐 기초 정보를 확보하고자 한다.

확인된 기초 정보에 더하여 제품으로부터 용출될 수 있는 첨가물질의 잠재적 규모를 추정 할 수 있는 ‘용출잠재력’에 대한 추정 방법론을 정리하고 일부 물질을 시범 분석하여 방법론 적 유용성과 정책적 우선순위 선정의 객관성을 확보하고자 한다.

마지막으로 본 연구에서 도출한 플라스틱 첨가물질 목록 및 정보 구축 방안과 우선순위 선정 방법론을 토대로 향후 플라스틱 첨가물질의 관리 체계를 설계하기 위해 필요한 사항을 제안하고자 한다.

자료: 저자 작성.

<그림 1-2> 연구 주요 내용과 연구 지향점

제1장 서 론 ∣ 9

나. 연구 체계

본 연구의 연구 체계 및 주요 절차는 <그림 1-3>과 같이 요약할 수 있다. 연구는 크게 3가지 파트로 수행 체계를 구축하였다. 첫 번째로 국내 플라스틱 첨가물질 목록(안)을 작성 하고, 두 번째로 용출잠재력 추정 방법론에 기반하여 시범 적용 물질 선정 및 사례를 적용하 며, 마지막으로 스크리닝 과정을 통한 관리 방안을 설계한다. 각 단계별로 필요한 사항은

<그림 1-3>에 나타냈다.

자료: 저자 작성.

<그림 1-3> 연구 체계 및 주요 절차

10 ∣ 플라스틱 내 유해물질 관리방안 연구

제2장

플라스틱 첨가물질 인벤토리 구축

플라스틱은 주로 중합체(polymer)로 이루어지며, 단량체(monomer)라고도 하는 작은 단위의 물질이 반복적으로 결합하여 구성되어 분자가 큰 화학물질, 즉 고분자 물질이 된다.

많은 전문가들은 플라스틱의 생산 단계에서 이미 소량의 단량체가 비결합되어 잔존한다고 보며, 플라스틱 내의 확인되지 않은 유해물질이 제품의 제조 과정이나 이용, 재활용 및 폐기 과정에서 용출될 가능성을 우려한다(HEAL, 2020, pp.6-12).

일부 첨가물질을 제외하면 우리는 대부분의 플라스틱 첨가물질의 사용량과 유해성을 모 르는 실정이다. ECHA의 Plastic Additives Initiative는 플라스틱 첨가물질에 대한 목록을 구축하고 물질 정보를 축적하는 정책 사례로서, 플라스틱 사용에 관한 유해물질 관리 체계 의 초석을 세우는 정책 프로젝트이다.

본 연구의 목적은 ECHA와 유사한 화학물질 관리 제도를 운영하고 있는 국내에서도 선도 적인 정책 정보를 구축하여 플라스틱 내 유해물질로부터 안전한 생활환경을 마련하는 것이 다. 연구 목적을 달성하기 위해서는 플라스틱 첨가물질에 대한 물질적, 기능적, 그리고 위해 성 관리 측면에서의 특성을 파악하고, 국내외 사례를 분석하고 정책 여건을 종합한 물질 목록을 확보하며 관련 정보를 수집하는 노력이 필요하다.

본 보고서 제2장은 플라스틱 첨가물질의 인벤토리 구축에 대한 내용을 다루는 부분으로, 제1절에서 플라스틱 첨가물질의 개념과 물질 특성을 리뷰하고, 제2절에서는 국내외의 사례 조사를 정리하였다. 이어지는 제3절에서는 국내 플라스틱 첨가물질 목록(안)을 다루며, 제4 절은 해당 목록 내 물질에 대한 정보를 수집한 결과를 담았다. 마지막으로 제5절은 첨가물질 인벤토리에 대한 분석 및 산업계 정보 구축에 대한 사항을 기술하였다.

제2장 플라스틱 첨가물질 인벤토리 구축 ∣ 11

1. 플라스틱 첨가물질의 개념과 특성

가. 플라스틱 첨가물질의 개념

고분자는 크게 플라스틱, 섬유 및 고무로 나뉘는데, 플라스틱 산업계에서는 주요 석유계 화석연료를 기반으로 하여 인공적으로 고분자 합성한 결과를 포괄적 의미의 플라스틱이라 고 규정한다(김규원 외, 2018, pp.3-4). 고분자를 명확히 정의하기 위한 분자량의 기준은 정해져 있지 않으나, 일반적으로 1만 개 이상의 분자량을 갖는 분자를 고분자라고 정의한다 (김규원 외, 2018, p.4).

플라스틱이란 일반적으로 성형이 가능한 고분자를 원료로 만든 다양한 형태의 수지 제품 을 통칭한다. 1869년 최초로 발견된 플라스틱은 이후 연구와 발전을 거쳐 현대 사회에서 경제성과 편리함의 이유로 다양한 산업 분야와 우리의 생활에 없어서는 안 될 존재가 되었 다. 산업적으로 플라스틱 제품을 만들 때는 보통 원료와 함께 첨가물질을 사용해 제조한다.

플라스틱 첨가물질(plastic additives)은 플라스틱의 가공을 용이하게 하고 제품의 성능 을 개량하기 위하여 가공이나 중합 과정에서 첨가제로서 포함되는 부수 물질들을 의미한다 (OECD, 2019, p.15). ECHA에 따르면, 플라스틱 첨가물질은 안정제, 난연제 등의 기능성 첨가제, 안료, 충전제, 보강제 등으로 구별되며⁸⁾, ‘플라스틱 또는 최종 재료 또는 물품의 처리 중 물리적·화학적 효과를 얻기 위해 플라스틱에 의도적으로 첨가되는 물질’을 의미한 다(ECHA, 2019, p.3).

첨가물질을 사용하는 주요 목적은 주재료의 품질 향상, 안정성 유지 등이며, 사용 목적과 고분자 성질에 따라 그 종류와 함량이 결정되는 것이 일반적이다. 산업계 내부적으로 요구되 는 첨가물질의 기본적 속성은 수지와의 사용성이 좋고 표면 침출로 인한 외관 또는 기능 손상 이 없는 것, 가공 온도를 견딜 수 있고 분해나 휘발이 발생하지 않는 것, 일반 사용 상태에서 효과가 지속적인 것, 변용하여 사용되는 배합제와 반응하여 서로의 효과를 감소시키지 않는 것, 가공 도중 또는 사용 중 변색되지 않고 무독성이어야 하는 것 등으로 정리된다.⁹⁾

8) ECHA, “Mapping exercise – Plastic additives initiative”, 검색일: 2020.9.7.

9) R&F Chemical(2019.9.26), “첨가제 개요”, 검색일: 2020.3.4.

12 ∣ 플라스틱 내 유해물질 관리방안 연구

나. 플라스틱 첨가제의 종류

첨가제로 사용되는 플라스틱 첨가물질은 매우 다양하며, 조건과 수요에 맞게 새로운 첨가 제가 개발되고 있다. 첨가물질을 포함하는 대표적인 플라스틱 첨가제로는 가소제 (plasticizer), 안정제(stabilizer), 난연제(flame retardant) 등이 있다(한정우, 노승만, 성 기온, 2015). 최근 위생과 환경문제에 대한 관심이 높아짐에 따라 첨가제가 환경에 미치는 영향에 대한 관심이 높아지고 검토도 되고 있다.

범용 고분자로서 흔히 사용되는 폴리염화비닐[Poly(Vinyl Chloride), PVC]은 내열성, 절연성과 경제성이 우수하여 일상용품에 흔히 사용되는 유용한 플라스틱이지만, 과량 노출 시 중추신경계를 마비시킬 수 있는 독성물질이기도 하다. 특히 PVC 분자의 특성상 플라스 틱 제품 내에 과량의 첨가물질을 포함하고 있으므로 사용 시 주의가 필요하다(원호연, 김일 원, 1995, pp.101-104). 플라스틱 제조 시 첨가한 다양한 첨가물질들은 플라스틱이 미세 플라스틱으로 부서질 때 용출될 가능성이 있으며, 이 경우 인체와 생태계에 유해한 영향을 줄 수 있다.

현재 사용되는 플라스틱 첨가물질의 수와 첨가제의 종류는 다양하며, 분류 기준이나 성형 목적에 따라 그 유형도 여러 가지로 구분된다. 플라스틱산업포털의 내부 자료에 따르면 플 라스틱을 개량하는 목적은 가공성, 내후성 및 내구성 등 14개 정도로 분류할 수 있으며, 그에 따른 첨가제의 종류는 매우 다양하다.¹⁰⁾ 이러한 분류 방식은 제시하는 주체에 따라 조금씩 달라질 수 있다.

ECHA(2019, p.3)는 <그림 2-1>과 같이 유럽 내에서 사용되는 플라스틱 첨가제를 가소 제, 윤활제, 정전기 방지제 등으로 구분하였고, ‘Plastic Additives Initiative’ 프로젝트를 통하여 첨가물질을 식별하였다. 그 결과 유럽 내에서 실제로 유통/사용 중인 첨가제는 약 10종으로 정리되었다(ECHA, 2019, p.4).

10) 플라스틱산업포털·플라스틱넷(2014.4.7), “플라스틱에서 첨가제의 영향 및 시장 동향”, 검색일: 2020.9.12.

제2장 플라스틱 첨가물질 인벤토리 구축 ∣ 13

자료: ECHA, “Mapping exercise – Plastic additives initiative”, 검색일: 2020.9.7.

<그림 2-1> ECHA(2019)의 플라스틱 첨가제 구분 사례

본문에서는 <표 2-1>과 같이 ECHA 보다 첨가제 종류를 세분화한 OECD(2019, p.15) 가 구분한 5가지(가공성 향상, 표면 보호 및 개선, 물질 보호, 물리화학적 특성 향상, 기능성 물질 등) 기능군을 중심으로 플라스틱에 사용되는 첨가제의 종류를 설명하고자 한다.

<표 2-1> OECD(2019, p.15)가 구분한 플라스틱 첨가제의 종류와 주요 기능

대분류 상세 분류 사용 목적 및 기능에 대한 기술(description)

가공성 향상 (For processability)

가소제 (Plasticizers)

가공 중 플라스틱의 유동성을 향상시키고 다음 중 실온 폴리염화비닐(PVC) 몰딩에 광범위하게 사용된다.

윤활제 (Lubricants)

플라스틱이 금속 금형 표면에 부착되는 것을 방지하고, 플라스틱의 유동성을 향상시키며 마찰을 줄인다.

발포제 (Blowing agents)

발포 성형에 사용되는 Blowing agents는 열과 압축을 통해 분해되어 이산화탄소, 물, 질소 및 기타 가스를 생 성한다.

표면 보호/개선 (Surface protector/

modifier)

정전기 방지제 (Antistatic agents)

정전기 방지제는 전기 절연체의 정전기화를 방지한다.

코팅제와 블렌딩제로 분류되고, 계면활성제가 사용된다.

마찰방지제

(Antifriction agents) 마찰 방지제는 표면 마찰 계수를 감소시킨다.

접착개선제 (Adhesion-improving

agents)

접착 개선제는 플라스틱 표면의 접착성을 개선한다.

김서림 방지제 (Anti-fog additives)

소수성 표면은 응결을 하여 반투명성을 상실할 수 있다.

안개 등이 끼는 것을 방지하는 역할을 한다.

14 ∣ 플라스틱 내 유해물질 관리방안 연구

<표 2-1>의 계속

대분류 상세 분류 사용 목적 및 기능에 대한 기술(description)

물질 보호 (Material protectants)

산화방지제 (Antioxidants)

일부 플라스틱은 열 또는 빛에 반응하여 활성 산소를 생성한다. 산화방지제는 가공 중 열에 의한 산화 및

열화를 방지한다.

광안정제 (Light stabilizers)

광안정제는 플라스틱 제품의 사용 기간에 빛에 의한 산화를 방지한다.

자외선흡수제 (Ultraviolet-absorbing

agents)

자외선 흡수제는 자외선에 의한 분자 결합의 파괴와 활성산소의 생성을 방지한다.

열안정제 (Thermostabilizers)

열안정제는 가공 중 발생하는 열로 인한 변색 등을 방지한다.

물리화학적 특성 향상 (Physical-chemical

property improvers)

난연제

(Flame retardants) 가연성 플라스틱에 첨가한다.

충전제 또는 보강제(Fillers, reinforcement

materials)

플라스틱 강도를 향상하기 위해 사용하는 다양한 섬유나 가루류의 첨가물질이다.

기능성 물질 (Functionalization

agents)

착색제 (Coloring agents)

유기농 또는 무기물의 색소로 색을 더하고, 플라스틱을 빛으로부터 내성을 갖게 한다.

자료: OECD(2019), p.15.

1) 가공성 향상을 위한 첨가제의 종류

OECD(2019, p.15)의 분류를 기준으로 각각의 첨가제 특성을 정리하면, 가공성 향상을 위한 첨가제에는 가소제, 윤활제, 발포제 등이 포함된다.

가) 가소제(Plasticizers)

가소제는 물질의 점성을 줄이거나 소성을 줄이기 위해 사용되는 것으로,¹¹⁾ 플라스틱을 부드럽게 하는 데 사용된다. Plasticisers - Information Center에 따르면, 유럽에서 소비 되는 모든 가소제의 85% 이상이 주로 건설, 자동차 및 전선 및 케이블 부문을 위한 내구성

11) 위키백과(2020.4.9), “가소제”, 검색일: 2020.9.10.

제2장 플라스틱 첨가물질 인벤토리 구축 ∣ 15

있는 유연한 PVC에 사용되며, 일부 가소제는 코팅, 고무 제품, 접착제 및 실란트와 같은 비(非) PVC 응용 분야에 사용된다.¹²⁾ 즉, 유리전이온도가 상온보다 높은 고분자를 이용하 여 제조된 다수의 플라스틱이 단단하며 깨지기 쉬운 단점이 있으므로, 가소제를 첨가하여 고분자 주쇄 사이에 침투해서 분자 간 인력의 크기를 감소시켜 고분자의 유리전이온도를 낮춘다. 또한 가소제는 유연성이나 가공성을 향상시켜서 가공을 용이하게 해준다.

가소제는 크게 1차, 2차 가소제로 나눌 수 있는데 1차 가소제는 고분자와의 상용성이 뛰어나기 때문에 단독으로 사용할 수 있으며, 2차 가소제는 상용성이 1차 가소제처럼 좋지 않지만 다른 첨가제와 혼합해서 사용할 때 효과가 훨씬 증대한다.¹³⁾

또한 가소제는 크게 프탈레이트계와 비프탈레이트계로 구분할 수 있다. 프탈레이트는 비 프탈레이트계에 비해서 가소제의 효과인 가공성이나 상용성의 효과는 우수하지만, 유해성 때문에 많은 나라에서 사용을 규제하고 있다. 프탈레이트계도 저분자량계와 고분자량계로 나뉘는데 저분자량계가 더욱 위해성이 크다고 알려져 있다. 프탈레이트계는 대표적으로 Butyl benzyl phthalate(BBP), Diethylhexyl phthalate(DEHP), Dibutyl phthalate(DBP), Di-isononyl phthalate(DINP), Di-isodecyl phthalate(DIDP), Di-n-octyl phthalate (DNOP) 등이 있다. 여기서 DINP가 1차 가소제에 해당되고, DIDP, DBP 등이 2차 가소제 에 포함된다. 비프탈레이트계 가소제는 지방산계, 폴리에스터계, 에폭시계 등이 사용된 다.¹⁴⁾

나) 윤활제(Lubricants)

윤활제는 플라스틱이 금속 금형 표면에 부착되는 것을 방지하고 플라스틱의 유동성을 향상시켜 마찰을 줄이기 위해 사용되는 첨가제 중 하나이다.¹⁵⁾ 윤활제는 가공, 성형 과정에 서 플라스틱과 플라스틱에 접촉하는 금속 표면에 작용하여 표면의 상태를 변화시켜서 두 면이 직접적으로 접촉하는 것을 방지한다. 또한 유동을 용이하게 만들어 기계적 손상이나 마모 등을 줄여주어 성형 가공성을 좋게 한다.¹⁶⁾

12) Plasticisers - Information center, “Plasticisers”, 검색일: 2020.8.18.

13) 한국코스틱, “프탈레이트 규제현황 및 자료”, 검색일: 2020.9.5.

14) 원호연, 김일원(1995), pp.101-103; 홍성준(2014), pp.10-11; Graham(1973), pp.1-8.

15) OECD(2019), p.15.

16) 안성호, 김대수(2013), pp.204-210.

16 ∣ 플라스틱 내 유해물질 관리방안 연구

다) 발포제(Blowing agents)

발포제는 플라스틱이나 고무 등과 배합해 기포를 만들어내는 물질을 총칭한다. 수지 또는 고무의 종류와 특성·용도·가공 방법·조건 등에 따라 적합한 발포제를 선택해야 하는데, 크 게 화학적 발포제와 물리적 발포제의 두 종류로 나뉜다. 고분자 가공 시 물리적 발포제는 기화하여 제품에 기공(氣孔)을 만드는 반면, 화학적 발포제는 화학적 분해를 통해 기공(氣孔) 을 형성한다.¹⁷⁾

2) 표면 보호 및 개선에 사용되는 첨가물질

표면 보호 및 개선에 사용되는 첨가제에는 정전기 방지제, 김서림방지제(Anti-fog additives), 마찰방지제, 접착개선제 등이 있다.

가) 정전기 방지제(Antistatic agent)

대전방지제라고도 하며 전기 절연체의 정전기화를 방지한다. 코팅제와 블렌딩제로 분류 되며(OECD, 2O19, p.15), 합성섬유, 제직 공정 또는 착용 중의 마찰에 의해 발생하기 쉬운 정전기와 여러 가지 장해를 개선하기 위해 계면 활성제, 카티온성 고분자 화합물, 고분 자 전해질 등이 사용된다.¹⁸⁾

고분자 물질들의 특징 중 하나인 절연성과 관련하여, 일반적으로 전기 전도도가 낮은 고분자가 정전기가 한 번 대전되면 잘 사라지지 않아 생산 공정상에서 불량률을 높이거나 화재나 감전의 원인이 되기 때문에 정전기 방지제를 사용한다. 주로 계면활성제나 금속 산 화물을 사용하며 저분자계와 고분자계로 나뉜다. 저분자계는 수지에 넣었을 때 표면으로 이동하고 도전층을 형성함으로써 대전 방지 효과를 나타내며, 고분자계는 가공 성형할 때 수지 중에서 분산 고정화되면서 전하를 수지 내부에 이동시킴으로써 정전기 발생을 억제하 는 효과를 나타낸다.¹⁹⁾

17) 네이버지식백과, “발포제”, 검색일: 2020.9.11.

18) 네이버지식백과, “정전기 방지제”, 검색일: 2020.9.11.

19) 홍경호, 정노희(2009), pp.93-101.

제2장 플라스틱 첨가물질 인벤토리 구축 ∣ 17

나) 김서림 방지제(Anti-fog agent)

플라스틱의 소수성 표면이 응결하여 반투명성을 상실할 수 있는데, 이때 안개 등이 끼는 것을 방지하는 역할을 한다(OECD, 2019, p.15). 즉, 플라스틱 표면에 물방울이 흡착되면 김서림이 발생하여 빛의 통과를 방해할 수 있다. 김서림을 방지하고 플라스틱 표면의 친수 성을 변경하기 위해 김서림 방지제를 추가한다. 주로 투명 포장 용도와 농업용 필름에 적용 된다. 주로 투명 포장 용도와 농업용 필름에 적용되는 것으로, 김서림을 방지하고 플라스틱 표면의 친수성을 변경하기 위해 김서림 방지제가 추가된다. 이러한 제제를 첨가하면 물방울 이 균일한 투명한 물 층으로 변환되어 흐림 효과를 줄이고 플라스틱의 투명성을 향상시키는 것으로 알려져 있다.²⁰⁾

다) 마찰방지제(Antifriction agents)와 접착개선제(Adhesion-improving agents) 마찰방지제는 플라스틱 표면의 마찰 계수를 감소시키며, 접착개선제는 플라스틱 표면의 접착성을 개선하는 역할을 한다.²¹⁾

3) 물질 보호 기능을 위한 첨가물질

물질 보호 기능을 위한 첨가제에는 산화방지제와, 포괄적으로는 안정제로 묶이기도 하는 광안정제, 열안정제, 자외선흡수제 등이 있다.

가) 산화방지제(Antioxidants)

황산화제라고도 하며, 산소의 작용으로 고분자물질·석유제품·유지류·비누 등에 생기기 쉬운 자동 산화를 방지하기 위해 첨가된다. 합성고무류에는 일반적으로 페닐-β-나프틸아민 을 사용하며, 천연고무에는 라텍스 중의 아미노산류를 천연의 산화방지제로 사용한다고 알 려져 있다.²²⁾

공기 중의 산소나 다른 외부 환경에 의해 고분자가 산화되면 플라스틱 제품의 품질이나

20) SpecialChem, “Anti-fog additives”, 검색일: 2020.9.11.

21) OECD(2019), p.15.

22) 네이버지식백과, “산화방지제”, 검색일: 2020.9.11.

18 ∣ 플라스틱 내 유해물질 관리방안 연구

물성이 저하될 우려가 있다. 그러므로 산화가 가능한 환경에서 플라스틱 제품의 물성 저하 를 방지하고 산화를 억제하기 위해 사용한다. 산화방지제의 작용 원리는 열이나 기계적 전 단력, 빛 등에 의해서 생기는 자유 라디칼의 발생을 억제하며, 고분자의 열화 진행이 일어나 지 않게 하는 것이다. 크게 페놀계, 아민계, 유황계, 인계로 나뉜다.²³⁾

나) 안정제(Stabilizer)

안정제는 고분자 제품이 다양한 외부 환경에 의해 분해되는 것을 방지하고 제품의 수명주 기를 높여주기 위해 사용하는 첨가제이다. 안정제는 크게 열 안정제와 광 안정제로 나뉜다.

열 안정제(Thermostabilizers)는 제조 또는 공정 과정에서 발생하는 열로부터 플라스틱이 변성되는 것을 막기 위해 사용한다(OECD, 2019, p.15). 광 안정제(light stabilizer)는 안정제 중 플라스틱 제품을 사용하는 동안 빛에 의한 산화를 방지한다(OECD, 2019, p.15).

다) 자외선흡수제(Ultraviolet-absorbing agents)

자외선 안정제라고도 한다. 플라스틱이나 고무 따위의 고분자로 유해한 자외선을 흡수시 켜 열화를 막는 효과가 있는 화합물을 의미한다.²⁴⁾ 또한 자외선에 의한 분자 결합의 파괴와 활성산소의 생성을 방지한다.²⁵⁾

4) 물리화학적 특성 향상을 위한 첨가물질

물리화학적 특성 향상을 위해 쓰이는 첨가물질로는 난연제(Flame retardants), 충전제 또는 보강제(Fillers, reinforcement materials) 등이 있다.

가) 난연제(Flame retardants)

방연제라고도 하며, 플라스틱의 내연소성을 개량하기 위하여 첨가한다.²⁶⁾ 난연제의 구성

23) 한정우, 노승만, 성기온(2015), pp.65-98.

24) 네이버 국어사전, “자외선 흡수제”, 검색일: 2020.9.11.

25) OECD(2019), p.15.

26) 네이버지식백과, “난연제”, 검색일: 2020.9.11.