착한 플라스틱? PLA가 뭐길래!
착한 플라스틱? PLA가 뭐길래!
대학생신재생에너지기자단 20기 황지영
기존 비(난)분해성 플라스틱의 폐기물 처리문제 및 자원고갈의 문제가 대두되면서, 이를 해결하기 위해 등장한 생분해성 플라스틱이 1980년대 후반부터 사용이 본격화되었다. 생분해성 플라스틱이 개발되어 상용화된다면, 사용 후 생분해 과정을 통해 물과 이산화탄소로 분해되어 다시 생물 유기자원으로 이용할 수 있다는 장점이 있다. 현재 편의점 업계, 제약 및 바이오 업계를 중심으로 PLA를 이용한 생분해 비닐이 상용화되고 있다. 기존의 석유계 플라스틱 비닐과는 다르게 미생물에 의해 180일 이내 분해되기 때문에 관련 연구가 활발하다. 본 기사에서는 착한 플라스틱이라고 불리는 PLA(Poly Lactic Acid) 비닐의 기술 및 현황에 관해 알아보고자 한다.
기존의 석유계 플라스틱 비닐
[자료 1. 석유계 플라스틱 비닐 ]
출처 :이데일리
석유계 플라스틱이란 석유를 사용하여 만들어진 난분해성 플라스틱이다. 인장강도는 대체적으로 40Mpa 이상으로, 현재까지 나온 플라스틱 중 높은 편에 속한다. 때문에 잘 찢어지지 않는다는 장점을 가지고 있다. 또한 사용되는 소재에 의해 현재까지 나온 플라스틱 중 가장 싸다는 장점을 가지고 있어 사용이 가장 보편화되어 있다. 하지만 계속해서 쓰기에는 친환경적이지 않다는 문제점이 있다. 활용되는 범위로는 마트에서 사용되는 음식포장비닐, 시장에서 사용되는 비닐봉지 등으로 굉장히 넓다. 석유계 플라스틱에는 대표적으로 폴리프로필렌(PP)와 폴리에틸렌(PE)의 소재가 사용된다.
폴리프로필렌은 프로필렌을 지글러-나타 중합 또는 메탈로센 촉매 중합으로 중합시킨 고분자이다. 아이소택틱 구조를 가져 메틸기가 같은 방향으로 정연하게 배열되어 있기 때문에 인장강도가 단단할 수 있다. 녹는점은 165℃이고, 밀도는 0.9∼0.91이며, 결정도는 크지만 합성 이후에는 70%이하로 저하된다. 폴리프로필렌은 열가소성수지 중 사용량 비중이 24%에 달한다. 강한 산, 약한 알칼리에도 저항하며 보통 용제에는 녹지 않고 데칼린, 테트랄린 등에 고온에서만 녹는다.
폴리에틸렌은 에틸렌의 중합으로 생기는 사슬 모양의 고분자이다. 폴리에틸렌은 중합 방법에 따라 밀도가 다르게 나오고, 밀도에 따라 저밀도와 고밀도의 폴리에틸렌으로 구분된다. 본 기사에서 다루는 비닐류에 사용되는 폴리에틸렌은 0.91정도의 저밀도 폴리에틸렌에 해당한다. 화학적으로 안정한 탄소와 탄소, 탄소와 수소 간의 결합으로 이루어져 있다.
따라서 이 두 소재는 폐기할 때 잘 분해되지 않는다. 완전히 분해되는데 100~500년가량 걸리며, 소각이나 매립에 따라서 환경호르몬이나 대기 오염이 발생하는 환경 문제가 발생할 수 있다.
친환경 생분해, 이른바 PLA 비닐
[자료 2. PLA소재 친환경 생분해 비닐 ]
출처 : 프라임경제
생분해란, 미생물에 의해 물과 이산화탄소, 토양 영양분으로 분해되는 과정을 말한다. 석유계 화학 플라스틱은 생분해가 거의 이루어지지 않기 때문에 분해되는데 수백 년 이상이 필요하지만, 생분해 PLA 비닐은 높은 바이오매스(특정 시점, 임의의 공간 내 존재하는 생물의 양)를 함량하고 있어 미생물이 활발하게 증식할 수 있는 조건 내에서 180이내에 분해될 수 있다. 또한, 제조과정에서도 석유 대신 식물을 원료로 하기 때문에 탄소 발생률이 화학 플라스틱 대비 70%가량 적다.
[자료 3. PLA비닐의 제조과정 ]
출처 : 브랜드디자인학연구
제조과정은 그림과 같이 옥수수 알갱이에서 전분을 추출하여 저분자량의 당을 얻은 후 미생물의 작용에 의해 Lactic acid로 전환한다. 이를 반응시켜 락타이드라고 하는 원형 고리모양의 모노머를 만든다. 이후 락타이드가 개환(고리 구조를 가지는 단량체가 고리가 열리는 반응을 통하여 고분자를 형성하는 중합법)하면서 PLA가 만들어진다. PLA를 이용한 제품은 폐기 시 매립할 경우 토양중의 미생물 작용으로 물과 탄산가스로 분해된다. 이는 다시 옥수수 생육에 재사용 되 어 자연 순환형 생태계 구조를 유지할 수 있다는 장점이 있다. 또한 폐기 시 소각처리 할 경우 다이옥신, NOx 등의 발생이 없고 소각열은 일반 플라스틱의 절반정도, 연기 발생량은 1/6정도로 적다. 무엇보다 폐기 시 약 180일 후 생분해 되는 장점이 있기 때문에 몇 개월 내 재생 순환되어 환경 친화적이라 할 수 있다.
PLA 플라스틱의 상용화 국내 현황
편의점 업계에서는 봉투 제공량이 많기 때문에 생분해성 플라스틱 도입이 비교적 활발히 이루어지고 있다. 세븐일레븐은 친환경 PLA 용기를 활용한 간편식을 확대해오고 있으며, CU에서는 전국 모든 점포에 PLA비닐을 도입한 바 있다. GS25에서도 친환경 봉투 도입, 아이스음료 내 옥수수 소재 생분해 빨대 사용 등 친환경 활동을 이어가려는 노력을 기울이고 있다.
2009년 생분해 PLA필름 포장재를 상용화한 SKC는 스타벅스 코리아에 PLA 필름을 공급하여 스타벅스에서는 바나나, 샌드위치 등의 식품 포장재로 PLA필름을 사용하고 있다.
LG화학은 미국 ADM와 함께 미국 현지에 PLA공장 및 이를 위한 LA 공장을 건설하고자 주요조건 합의서를 체결한 바 있다.
생분해성 제품의 사용 및 폐기에 관해 명확한 가이드라인 필요
[자료 4. 2019년 종량제 방식에 의한 혼합배출 처리현황]
출처 :통계청
환경표지인증기준에 따르면 '생분해성 제품'은 제품을 구성하고 있는 생분해성 수지는 사용 후 매립 등의 퇴비화 조건에서 자연계에 존재하는 미생물에 의하여 생분해되는 수지로 규정하고 있다. 즉, 생분해성 수지 제품은 퇴비화 조건 속에서 처리되어야 한다. 따라서 환경부에서는 생분해성 제품 폐기 시 '플라스틱류 분리수거'가 아닌, '종량제봉투로 배출'하라는 입장이다. 그러나 많은 제품에서 배출에 대한 정보를 명시하고 있지 않을 뿐더러, 종량제 배출 생활계폐기물의 52%가 소각 처리되기 때문에 생분해조건에서 처리된다는 생분해 제품의 취지에 부합하지 않는다. 따라서 생분해성 제품에 맞는 쓰레기 처리 방식이 필요하다. 생분해성 제품이 활발히 상용화 되어가고 있는 만큼, 생분해성 제품의 사용 및 폐기에 관한 명확한 가이드라인을 설립하여 원활히 폐기문제를 줄일 수 있기를 기대해본다.
생분해 플라스틱에 대한 대학생신재생에너지기자단 기사 더 알아보기
1. "썩는 플라스틱을 아시나요?", 작성자(17기 이지윤), https://renewableenergyfollowers.org/3218
2. "차세대 플라스틱으로 기대 받던 썩는 플라스틱, 왜 외면 받고 있나", 작성자(18기 이유나) https://renewableenergyfollowers.org/3210
참고문헌
[친환경 생분해, 이른바 PLA 비닐]
1) 이경재, 김일, "옥수수 전분 소재를 활용한 친환경 웨딩드레스 디자인 개발 사례연구", 브랜드디자인학연구, vol.15 no.4 통권 제 44호, 29-39, 2017.12.
[PLA 플라스틱의 상용화 국내 현황]
1) 김다이, "CU "편의점 비닐봉투 없애고 친환경 봉투 도입한다"", 프라임경제, 2020.12.08. http://www.newsprime.co.kr/news/article/?no=526720
2) 김성은, "'스타벅스 바나나 포장재료'만든 SKC, 친환경 사업 '영토 확장'", 머니투데이, 2021.09.17. https://news.mt.co.kr/mtview.php?no=2021091715145710301
3) 임병선, "편의점 업계 '생분해 플라스틱'도입 근황", 뉴스펭귄, 2021.08.28. https://www.newspenguin.com/news/articleView.html?idxno=5294
4) 이수영, "[배정철 이야기] LG화학˙SK이노베이션˙SKIET˙한화 외", 프라임경제, 2021.09.14. http://www.newsprime.co.kr/news/article/?no=552738
[생분해성 제품의 사용 및 폐기에 관해 명확한 가이드라인 필요]
1) 허승은, 녹색연합, "생분해성 제품 5년만에 4.3배 증가, 매립 아닌 소각 처리로 실효성 낮고 혼란만 생겨", 2020.10.23. https://www.greenkorea.org/activity/living-environment/zerowaste/85095/
