바이오소재 특징

바이오매스 정의

바이오 소재중 대표적인 바이오매스(biomass)는 화학적 에너지로 이용되는 생물을 가리키는 단어로 땔나무, 숯, 생물의 기체 등이 포함된다.
사전적 의미는 식물이나 미생물 등을 에너지원으로 이용하는 생물체를 말하며, 지구상에서 1년간 생산되는 바이오매스는 석유의 전체 매장량과 맞먹어 적정하게 이용하면 고갈될 염려가 없는 이점이 있다. 그러나 포괄적 의미로는 에너지 전용의 작물과 나무, 농산품과 사료작물, 농작 폐기물과 찌꺼기, 임산 폐기물과 부스러기, 수초, 동물의 배설물, 도시 쓰레기, 그리고 여타의 폐기물에서 추출된 재생 가능한 유기 물질을 통틀어 말하기도 한다.

바이오플라스틱 종류

바이오플라스틱은 크게 생분해성플라스틱과 바이오매스플라스틱으로 구분되고 있다.

  • (1) 생분해 플라스틱 (Bio-degradable Plastics)
    • 옥수수 등 식물로 부터 유래하는 소위 바이오매스를 70% 이상(일본의 경우 50% 이상) 함유한 플라스틱을 말한다.
    • 최종 생분해 기간 : 180일 이내 셀룰로오스 대비 90% 이상 생분해
    • 가격 경쟁력, 유통기간중 분해가능성, 물성약화 등의 문제점이 있기는 하지만 일회용품을 중심으로 사용이 확산되고 있다.
  • (2) 산화생분해 플라스틱 (Oxo Biodegradable Plastics)
    • 열, 햇빛 등에 1차 산화분해후, 이어서 생분해가 이루어지는 고분자를 말한다.
    • 최종 생분해 기간 : 180일 이내 셀룰로오스 대비 60% 이상 생분해
    • 제품 유통기한이 1년 이상인 식품포장재, 산업용품, 농원예용 분야에 주로 적용된다.
  • (3) 바이오 베이스 플라스틱 (Bio-Based Plastics)
    • 바이오매스를 일정량 이상 함유하는 플라스틱을 말한다.
    • 생분해가 아닌 이산화탄소 저감을 강조하고 있다.

바이오플라스틱 특징

표. 바이오플라스틱 및 일반 플라스틱의 특징, 장단점 비교

  • 탄소 중립(Carbon Neutral) :
    식물은 대기 중의 CO2를 흡수해 자라기 때문에 폐기 후 화학 분해되어도 대기 중의 CO2 총량을 증가시키지 않아 탄소 제로라는 개념이다.
  • 이산화탄소(CO2) 배출량- 폴리에틸렌(PE) :
    1,860g/kg- 폴리프로필렌(PP) : 1,470g/kg- 인쇄용지(신재) : 1,120g/kg- 신문용지 : 826g/kg* 출처 : 한국환경산업기술원 국가LCI데이터베이스 정보망
구 분 바이오 플라스틱
생분해 플라스틱 산화생분해 플라스틱 바이오베이스플라스틱
천연물계 석유계 결합형 중합형
바이오매스함량 50-70% 이상 - - 20-25% 이상
사용원료 천연물, 미생물계 석유유래 원료
중합 합성
산화생분해제,
식물체 등
천연물-고분자
결합체
천연물 단량체
중합합성
종류 PLA, TPS, PHA,
AP, CA 등
PBS, PES, PVA,
PCL, PBAT 등
Bio-PE, Bio-PP 등 Bio-PE, Bio-PP, Bio-PET, Bio-PA 등
규격기준 ISO 14855, ASTM D 6400등 ASTM D 6954
UAE S 5009
ASTM D 6866
장점 생분해 우수, 탄소저감 우수 (천연물계) 분해기간 조절 가능,
물성 우수
탄소저감 우수
강도 및 탄소저감 우수
단점 고가, 물성 저하 유통중 분해가능성 산화분해(열, UV) 필요
필름만 적용 가능
생분해 안됨
강도, 내수성 문제가능성
분해 기작 미생물 분해 산화분해후, 미생물 분해 -
생분해 기간 3-6개월 36개월 -
생분해 시험 6개월이내 : 90%, 45일이내 : 60% 6개월 이내 : 60% -
플라스틱 사용여부 10% 이내 사용 사용함 사용함

친환경의 범주

환경의 범주는 매우 광범위하지만 일반적으로 4R로 분류하고 있다. 최근 재활용 + 디자인 개념인 리자인(Resign)을 포함하여 5R로 분류하는 경향이 있으나 아직 일반적이지는 않다.

Reduce(감량) 각종 폐기물, 생활 쓰레기 등의 사용량, 발생량을 저감시켜 환경 오염을 줄이고자 하는 정책이다.
Recycle(재활용) 각종 자원을 수집,활용하여 폐기물을 쓰레기가 아닌 자원의 차원에서 쓰레기를 제로화에 가깝도록 재활용하여 경제적 가치가 있는 재화로 만들어 활용한다.
Replacement
(환경소재로 대체)
각종 화석연료 유래의 소재를 친환경 소재로 대체 사용하고자 하는 친환경 정책으로 석유 유래 에너지를 친환경 대체 에너지로 사용하고, 석유자원 유래의 난분해 합성수지인 플라스틱을 생분해성, 생광분해성, 소각성 재질로 대체하여 사용한다.
Reuse(재사용) 한번 사용한 제품을 폐기 처분하지 않고, 다시 사용하도록 한다.

* 이중 Recycle(재활용) 및 Reuse(재사용)는 일부 중첩되는 부분이 있어 한 가지로 분류하는 경우도 있다.