KOSEN 한인과학기술자네트워크

 국내외적으로 친환경 바이오 관련 제품이 화두인 시점에서 (주)바이오소재 바이오소재연구소는 탄소중립(Cabon Neutral)형 바이오매스등을 이용한 가공/응용기술로 고분자 플라스틱 수준의 물성 유지가 가능하고 친환경적이며 인체에 무해한 신형 바이오플라스틱을 개발하여 에너지절약, 국제 환경규제 대응형 제품 및 녹색 기술정책에 부합하는 제품을 취급하고 있습니다.
 또한 전분 기반의 생분해 플라스틱과 최근 전 세계적으로 국제 환경 규제의 화두가 되고 있는 바이오 베이스 및 산화생분해 플라스틱을 포함하는 원료 소재 및 제품이 당 연구소의 연구범주 입니다. 바이오 플라스틱은 일회용품, 식품 패키징 분야를 넘어 물병, 식품용기, 핸드폰, 화장품 용기까지 그 사용 범주가 빠르게 확장되고 있습니다.
 이러한 바이오, 친환경 관련 아이템 개발을 적극 추진하여 대한민국 국가 경쟁력을 제고 시키고 수입대체 효과를 기대할 수 있도록 할 것 입니다. 또한 바이오 패키징 산업의 패러다임을 선도하며 바이오원료 소재와 에코패키징을 전문으로 하는 세계 제일의 바이오플라스틱 전문기업으로 성장할 것입니다.

  크게 바이오매스를 기반으로 한 바이오 플라스틱 소재 및 그 응용 제품 개발입니다. 특히 최근에는 전분이나 식량자원 등의 바이오매스를 사용하는 것이 식량문제를 야기할 수 있다는 분위기로, 본 연구소에서는 비식용 또는 비료나 사료로 사용하는 식물체 부산물 등의 바이오매스를 사용하여 연구개발을 하고 있습니다.

  바이오 소재중 대표적인 바이오매스(biomass)는 화학적 에너지로 이용되는 생물을 가리키는 단어로 땔나무, 숯, 생물의 기체 등이 포함됩니다. 사전적 의미는 식물이나 미생물 등을 에너지원으로 이용하는 생물체를 말하며, 지구상에서 1년간 생산되는 바이오매스는 석유의 전체 매장량과 맞먹어 적정하게 이용하면 고갈될 염려가 없는 이점이 있습니다. 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 합니다.

 탄소 중립형 식물체 바이오매스(Bio-mass)를 포함한 플라스틱(Plastics)을 통칭(Bio Polymer, Bio-based Plastics)하는 개념으로 (1)생분해 플라스틱(Biodegradable), (2) 산화생분해 플라스틱(Oxo-Biodegradable plastics), (3)바이오 베이스 플라스틱(Bio Based plastics)를 모두 포함하여 사용하는 경우가 많습니다.

 산화생분해 플라스틱(Oxo-Biodegradable plastics)은 식물체 유래 물질, 산화생분해제, 생분해 물질, 석유화학 유래물질등을 이용하여 제조됩니다. 최종 생분해 기간을 연장하고자 하는 분야에 주로 적용. 특히 발효식품 분야, 농원예 분야, 식품 포장재 분야에 적용중입니다.

  • 당사의 산화생분해 플라스틱 원료 첨가제(Oxo biodegradable Additive)인 TGR®은 기존 생분해성 제품의 제품 응용 및 생산성 저하, 광분해제품의 단점, 고가의 합성 고분자 제품의 단점을 보완하여, 기존 양산설비 사용, 제조원가 절감, 강도 등 물성이 약한 단점 등을 극복한 제품입니다.
  • 기존 범용 플라스틱에 바이오매스, 산화생분해제, 상용화제, 생분해 촉진제, 자동산화제 등을 첨가하여 제조합니다.
  • 분해 메커니즘은 열, 광, 효소, 화학 반응 등의 복합적 분해 작용이 이루어져 1차 산화분해가 이루어져 저분자화 되고, 2차적으로 미생물에 의한 분해가 진행됩니다. 기존 생붕괴성, 생/광분해, 화학분해 등을 포함하는 개념으로 기존 생붕괴성, 생광분해의 단점으로 지적된 완전 분해까지 분해기간을 1년～2년으로 단축하기 위해 생분해 촉진제를 추가로 사용하는 신개념의 친환경 플라스틱 원료 소재입니다.
  • 당사 산화생분해 첨가제는 미국 ASTM D 6954, UAE S 5009 및 스웨덴의 규격기준인 산화분해, 분자량 감소, 겔잔사 5% 이하, 36개월에 셀룰로오스 대비 60% 이상 생분해 등의 국제 환경 규제 규격기준에 적합하며, 추가로 산화억제제를 사용한 제품은 최종 생분해 기간을 조절할 수 있는 장점이 있습니다.

  • 비식용계 바이오매스(농업부산물, 식품공장 부산물 등), 전분, 식품첨가제, 생분해수지, 산화생분해제, 생분해 촉진제, 자동산화제, 미네랄을 주원료로 하여 자연계에서 물과 이산화탄소로 완전 분해됩니다.
  • 산화분해를 억제하는 항산화제를 추가 처방시 최종 생분해 기간을 조절할 수 있습니다.
  • 사출성형, 진공성형, 압진공성형, 필름 압출 등 제품 응용범위가 넓습니다.
  • 내열성이 우수하여 뜨거운 국물 등에 사용이 가능합니다. 특히 내열성이 120도 이상으로 해외 추출시 적도 통화시점에 제품의 열변형 문제 발생이 없습니다.
  • 완제품 적용시 전자레인지 사용이 가능합니다.

  가) 산화분해

  가) 매립시험(생분해)

  바이오 베이스 플라스틱(Bio Based plastics)은 바이오매스를 일정량 이상 함유하는 플라스틱을 말합니다. 식물체 유래 물질, 생분해 물질, 석유화학 유래물질등을 이용하여 제조됨. 중합형 및 결합형이 있습니다. 유통기한이 길고, 생산성, 강도 등 물성 보완이 필요한 분야에 적용되어 바이오 PET, Bio-PE, Bio-PP 등의 산업화 되어 있습니다.
 당사의 바이오베이스 플라스틱인 BBP®은 기존에 사용을 하고 있는 난분해성 고분자 PP, PE 등과 비식용 식물체 바이오매스를 최소 25%이상 함유하게 믹싱하여 가교결합으로 제조한 제품으로 바이오플라스틱의 단점 중 하나인 가격경쟁력에서 우위에 있는 제품입니다. 탄소중립을 바탕으로 친환경을 화두 중 하나인 reduce 개념을 적용하였습니다.

 ◎ 탄소 중립(Carbon Neutral) : 식물은 대기 중의 CO2를 흡수해 자라기 때문에 폐기 후 화학 분해 되어도 대기 중의 CO2 총량을 증가시키지 않기 때문에 탄소 제로라는 개념임.
 ◎ 이산화탄소(CO2) 배출량
  - 폴리에틸렌(PE) : 1,860g/kg
  - 폴리프로필렌(PP) : 1,470g/kg
  - 인쇄용지(신재) : 1,120g/kg
  - 신문용지 : 826g/kg

  생분해 플라스틱(Biodegradable)은 식물체 유래 물질 또는 석유화학 유래물질에서 제조됩니다. 유통기한이 짧거나, 고부가가치 제품에 적용하여 일회용품, 산업용 사출 성형 제품 등을 제조합니다.
 당사의 KBMP-900S는 전분기반 생분해성 플라스틱으로 기존 생분해성 고분자의 단점인 내열성, 강도 등 물성을 개선시킨 제품으로 6개월 이내 생분해가 필요한 산업에 적용하고 있습니다.

* 위의 Bio-based plastics의 경우 식물체 바이오매스와 전분, 산화생분해 첨가제(TGR®)을 처방한 제품으로 생분해와 유사한 분해속도를 나타내었음.

 ㆍ신선도 유지 효과 메커니즘
   - 수분 조절, 호흡량 조절, 항균, 원적외선, 방담, 미약전류, 에틸렌 가스 등의 복합 작용
 ㆍ항균, 신선도 관련 실험
   - 대상 시료 : 고추장, 된장, 어묵, 상추, 사과, 치즈, 연어, 식빵 등
   - 신선도 유지 : 색상, 이취, 곰팡이 등 미생물, 산도, pH, 육안검사, 중량변화 등을 실시하였습니다.

 ㅇ 신선도 용기로 포장된 과채류의 중량 감소율 변화
   - 대조구인 일반 용기에 비해 중량감소율 변화가 유의차 있음.

 ㅇ 실험 사진 및 육안검사
    - 상추 저장 시간의 증가에 따라 세포벽 파괴에 의한 산패도 차이에서 무름 현상에 의한 수분의 발생 정도가 대조구에 비하여 신선도 M/B 처리구에서 더 적은 발생량이 육안으로 확인.

 ㅇ 개발 제품을 된장용기에 적용후 온도별 저장조건에 따른 표면 특성 변화
    - 보존 온도 및 보존시간에 따른 미생물 생육 차이가 확인

 ㅇ 개발 제품을 어묵 포장에 적용후 저장중 pH 및 산가 변화
    - 개발 제품 적용 포장재의 데이터가 우수한 결과를 보여줌.

 ㅇ 개발 제품의 곰팡이, 사상균에 대한 효과
    - 일반 포장 및 시장 항균 포장재 대비 약 1.3배 저장기간을 연장하는 효과