친환경 바이오매스 이야기 – 원료부터 남다른 바이오플라스틱

GS칼텍스 - 2012.12.25

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.