최근 플라스틱 쓰레기로 인한 환경오염 문제가 심각하게 대두되고 있다. 세계적으로 약 83억 톤의 플라스틱이 생산되며, 그중 약 6억 톤만이 재활용되고 나머지는 소각되거나 매립되고 있다.
전 세계 플라스틱 현황
소각이나 매립되는 플라스틱으로 인한 문제가 이슈화되면서 세계 각국에서는 이를 해결하기 위한 정책을 추진하고 있으며, 범용 플라스틱 사용 규제에 따라 생분해성 고분자소재 제품의 사용이 증가하고 있는 추세이다. 이에 EU에서는 플라스틱 면봉, 빨대, 풍선막대, 그릇, 식기, 음료 막대, 병, 물티슈, 봉지, 포장지 등 일반인이 가장 많이 사용하는 10개 플라스틱 제품 사용을 금지하는 법안을 2021년부터 발효하여, 2025년까지 전체 유통되는 플라스틱 음료수병 중 90%이상을 분리수거하여 재사용도록 하였다.
중국에서는 주요 도시에서 일회용 플라스틱 제품 사용을 금지하면서 환경오염을 적극적으로 대처하기 위해 ‘플라스틱 제품 관련 금지 세분화 기준’을 확립하여 비분해성 플라스틱 사용을 규제하고 생분해성 플라스틱 시장 활성화를 추진하고 있다. TUV, BPI, OWS 등 해외 시험평가기관에서는 토양의 경우 마당에 묻어도 생분해가 가능한 제품과 별도 수거를 통해 산업적 혐기시설에서 처리해야 하는 제품으로 구분하여 시험평가를 하고 있으며, 수계, 해양 등 다양한 환경에서의 생분해도 인증도 이루어지고 있다.
일반 토양 vs. 산업적 혐기시설
다양한 환경에서의 생분해도 인증마크
자료 : TUV 홈페이지
우리나라도 지난해 12월 ‘화이트바이오산업 활성화 전략’을 발표하고 바이오플라스틱 개발과 보급을 확대하기로 하였다. 화이트바이오산업은 바이오기술이 화학 산업에 접목되어 바이오화학 산업이라고도 불리며, 바이오플라스틱은 일정량 이상의(일반적으로 25%) 바이오매스를 원료로 한 바이오 기반 플라스틱 또는 일정 조건에서 물과 이산화탄소로 분해되는 생분해성 플라스틱을 말한다.
정부는 플라스틱 폐기물에 대하여 발생방지→재활용→폐기의 전략으로 정책을 수립했고, 생분해성 바이오플라스틱의 기반 조성 및 시장 확보를 위한 수요 창출을 위해 플라스틱 대체물질 실증사업, 정부·공공기관 의무구매, 공공인증제도 등을 추진할 계획이다.
생분해성 플라스틱과 바이오베이스 플라스틱의 용어의 정의
| 구분 |
용어의 정의 |
생분해성
플라스틱 |
특정 환경(토양, 물, 퇴비, 해양 등) 조건에서 일정기간 내에 생분해 되도록 설계된 플라스틱
(Biodegradable Plasitcs) |
산업적 퇴비화
가능한 플라스틱 |
산업적 퇴비화 시설 또는 혐기소화 시설에서 생분해되도록 설계된 플라스틱
(Industrially Compostable Plastiscs) |
상온조건 퇴비화 가능한
플라스틱 |
가정 뒷마당 등 일반 상온조건에서 생분해되도록 설계된 플라스틱
(Home Compostable Plastics) |
바이오베이스
플라스틱 |
전체 또는 부분적으로 석유계가 아닌 생물계 자원인 탄소중립 원료가 포함되어 온실가스 저감이 가능한 생분해 또는 비분해성 플라스틱(Bio-based Plastics) |
이처럼 세계적으로 생분해성 플라스틱에 대한 관심이 증가하고 이를 활용한 제품이 급증하고 있지만 대부분 토양에서만 생분해되는 제품으로, 사용처(폐기환경)를 고려한 제품 검증이 필요한 실정이다. 국내에서도 EL724 기준으로 일반 토양에서의 생분해도에 대한 시험평가만 진행하고 있다. 생분해성 플라스틱 제품은 폐기 후 육상에서 해상으로 흘러들어가 해양환경 오염과 생태계를 파괴하고 있는 상황으로 토양뿐만 아니라 수계 및 해양환경에서의 생분해도 평가가 필요하다.
현재 KCL에서 시행 중인 생분해 관련 시험평가 서비스는 환경산업기술원 환경표지인증(EL724) 생분해도 시험 및 간이 생분해도 시험, ISO 14855-1에 따른 산업적 생분해도 시험, 생분해성 수지 제품의 재질 분석, 유해 물질 분석, 기능적‧물리적 특성 분석 서비스 등이다.
환경표지인증(EL724) 및 ISO 14855-1에 따른 산업적 생분해도 시험
| 구분 |
생분해도 규격 및 시험 설명 |
| 토양 생분해도 시험 |
EL724, ISO14855-1에 따른 산업적 퇴비화가 가능한 생분해성 수지 제품에 대해 고온 퇴비화에 따른 이산화탄소 발생량을 측정하여 생분해도 평가 |
| 샘플 전처리(동결분쇄) |
생분해성 수지와 퇴비를 섞는 과정 |
생분해도 시험 장면 |
생분해도 시험기 |
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간이 생분해도시험(환경표지인증 EL724 부속서A)*
| 구분 |
생분해도 규격 및 시험 설명 |
간이 생분해도
테스트 |
TGA(Thermogravimetric Analyzer)를 이용한 유기성 수지와 잔유물 비교 평가 |
| 용출법(Extraction Method)에 따른 지방족 폴리에스터의 함량 분석 |
| FTIR 분광계(Fourier Transform Infrared Spectrometer)를 이용한 생분해성 수지 레퍼런스와 생분해성 수지가 적용된 제품의 분광학적 비교 분석 |
| NMR(Nuclear Magnectic Resonance Spectrometer)을 이용한 생분해성 수지 레퍼런스와 생분해성 수지가 적용된 제품의 분광학적 비교 분석 |
*성형 제품이 최초 환경표지인증을 받았을 때와 동일한 생분해성 재질로 구성되어 있음을 입증하기 위한 시험
| 샘플 전처리(동결분쇄) |
생분해성 수지와 퇴비를 섞는 과정 |
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현재 국내에서는 58℃ 분해 조건에서의 생분해도 인증만을 운영하고 있어, 다양한 환경에서 사용되는 생분해성 제품의 판로 개척에 어려움이 있다. 앞으로 KCL은 다양한 폐기 환경(토양, 수계, 해양)에서의 생분해도 평가 장비 및 시설을 구축하여 기업을 지원할 계획이다. 오는 2022년 상반기부터는 ISO 14855-1, EL724에 따른 고온(58℃) 토양 생분해도 평가, ISO 17556에 따른 상온(25℃) 토양 생분해도 평가, ISO 14852에 따른 수계 생분해도 평가, ASTM D 6691에 따른 해양 생분해도 평가, ISO 19679(해양 갯벌 슬러지) 및 ISO 18830(해양 저서지역 슬러지) 활용 부유하지 않는 플라스틱의 생분해도 평가 등 다양한 환경에서의 생분해도 검증 평가 서비스를 실시할 예정이다.
또한 2022년 상반기에는 토양과 해양 생분해도 시험평가 후 발생되는 분해 물질에 독성이 있는지 시험하는 토양생태 독성평가 서비스 및 해양생태독성평가 서비스도 실시한다. 토양생태독성평가는 토양 생분해성(퇴비화) 플라스틱의 생분해 완료단계 시료에 대해 국제표준시험법에 근거한 토양 생태독성평가로 외떡잎(보리, 밀 등) 또는 쌍떡잎식물(무, 녹두, 겨자 등)과 지렁이(생물) 급성·만성독성평가를 국제표준(EN17033)에 따라 토양 생태계의 안전성 평가를 실시한다.
| 구분 |
생분해도 규격 및 시험 설명 |
비고 |
토양
생태독성평가 |
EN17033, 씨앗 발아 및 식물생장 생태독성평가(식물)
- 외떡잎 또는 쌍떡잎식물 활용 레퍼런스 대비 씨앗발아율 및 생장률(높이, 중량) 평가 |
22년 상반기
시설구축
예정 |
EN17033, 지렁이 급성 및 만성 생태독성평가(동물)
- 지렁이 활용 레퍼런스 대비 지렁이 생존율 및 번식 개체수 평가 |
해양
생태독성평가 |
ISO 11348-3, 해양 발광박테리아 생태독성평가(분해자)
- Vibrio fischeri 대상으로 30분 발광저해율 측정 평가 |
ISO 102253, 해양 미세조류 생태독성평가(생산자)
- Skeletonema costatum 대상으로 72시간 생장률 및 EC50값 측정평가 |
ISO 14669, 해양 요각류 생태독성평가(소비자)
- Tigriopus japonicus 또는 Acartia tonsa 대상으로 24h 또는 48h 생존률 및 EC50값 측정 평가 |
| 국제 표준화 동향 (개발 중인 ISO 표준) |
구분 |
| 1 |
표준
제목 |
ISO / WD 5412
Biodegradable Plastic Shopping Bags for Composting |
신규 제안
(’20년 8월) |
주요
내용 |
퇴비화 가능한 생분해성 쇼핑백의 제품 표준으로 포장용으로만사용되며 롤백에는 적용되지 않음 (자연환경 또는 퇴비화 조건에서 생분해) |
| 2 |
표준
제목 |
ISO / WD 5424
Compostable Drinking Straws |
신규 제안
(’20년 8월) |
주요
내용 |
퇴비화 가능한 생분해성 빨대 제품 표준으로, 생분해성 빨대는 재활용이 사실상 어려우므로 다양한 환경(토양, 수계, 해양)에서 생분해되어야 함 |
| 3 |
표준
제목 |
ISO / WD 5425
Specifications for use of Poly (Lactic Acid) in Specific 3D Printing Applications |
신규 제안
(’20년 6월) |
주요
내용 |
· 3D 프린팅용 생분해성 수지(PLA)의 요구사항 및 테스트 방법
· 3D프린팅 분야에서는 친환경적이면서 생체적합성인 소재를 요구하고 있음 |
| 4 |
표준
제목 |
ISO / WD 5430
Plastics — Marine ecotoxicity testing scheme for biodegradable plastic materials — Test methods and requirements |
신규 제안
(’20년 8월) |
주요
내용 |
해양에서 폐기되는 생분해성 플라스틱 재료 및 부산물로 인한 독성학적 부작용을 해소하기 위한 표준 규격으로 해양 미생물과 조류에 대한 생태독성평가를 목적으로 하고 있으며, 어류 및 무척추 동물 등에 대한 생태독성은 고려 대상이 아님 |
| 5 |
표준
제목 |
ISO / DIS 23517
Plastics — Biodegradable mulch films for use in agriculture and horticulture Requirements and test methods regarding biodegradation, ecotoxicity and control of constituents |
신규 제안
(’18 8월) |
주요
내용 |
퇴비화 가능한 농업용 멀칭 필름 제품 표준 |
해양생태독성평가는 해양 생분해성 플라스틱의 생분해 완료단계 시료에 대해 국제표준시험법에 근거한 해양 생태독성평가로 먹이사슬 3가지 단계에 해당하는 해양 생물종인 발광박테리아(ISO 11348-3), 미세조류(ISO 10253), 요각류(ISO 14669)를 이용하여 해양생태계의 안전성 평가를 실시한다.
이와 함께 현재 ISO에서 국제 표준화되고 있는 생분해성 수지제품의 규격 대응을 통해 국내 기업들을 적극적으로 지원할 계획이다.
