화학연구소 연구원이 알려주는 화이트바이오와 친환경 플라스틱
여러분, 안녕하세요! 요즘 카페에서 종이 빨대를 많이 보실 텐데요. 이런 조그마한 변화를 통해 플라스틱 소모량을 줄이려고 하는 기업들의 노력을 알 수 있죠. 플라스틱 쓰레기로 인한 환경오염 문제가 대두되면서 플라스틱의 대체제가 될 만한 소재를 개발하는 것이 화학 및 소재 회사들이 현재 노력하는 부분이죠. 삼양그룹 또한 석유계 원료를 대체하기 위한 친환경 바이오매스 소재 개발을 위해 노력하고 있는데요! 이번 주간삼양에서는 플라스틱의 역사와 환경오염 문제, 그리고 삼양그룹이 진행하고 있는 바이오매스 사업에 대해 알아보겠습니다!
플라스틱의 탄생 과정
'인류는 신석기, 청동기 시대를 거쳐 플라스틱 시대에 살고 있다!'라는 말이 있을 정도로 우리는 플라스틱과 공존하고 있는데요. 플라스틱을 떠올리면 현재 우리가 흔히 사용하는 인공적으로 만들어진 소재라고 생각되실 텐데요. 사실 플라스틱은 산업화 이전부터 인류와 함께 해왔습니다. 플라스틱의 최초의 탄생은 바로 기원전부터 발명되어 사용된 종이와 양초입니다. 종이의 경우 ‘셀룰로오스’라는 식물에서 얻을 수 있는 고분자를 이용하여 만들어진 천연 플라스틱이고, 양초 또한 고분자를 활용한 발명품이죠. 당시에는 이러한 물질이 고분자라는 인식을 하고 사용한 것은 아니지만, 오래전부터 사용되고 있었던 것은 사실입니다. 양초와 종이도 플라스틱이라고 하니 놀랍죠?
플라스틱을 정의하자면 화석 연료를 통해 만들어진 고분자를 말하는 것인데요. 우리가 알고 있는 인공적인 고분자나 플라스틱을 발명한 것은 19세기 말 정도로 볼 수 있습니다. 당시 양초의 주성분인 파라핀 왁스를 이용하여 파라핀을 만든 것이 현존하는 플라스틱의 시초라고 할 수 있죠. 그래도 파라핀까지는 아직 천연 소재를 이용해서 가공하는 정도였는데요. 20세기 초에는 페놀과 포름알데히드를 이용하여 만들어진 베이크라이트라는 고분자가 발명되는데 이 물질이 사실상 최초의 인공 플라스틱이라고 할 수 있습니다. 그리고 1930년대부터 폴리우레탄, 폴리에틸렌, 나일론 등 지금도 사용되는 플라스틱들이 발명되었습니다.
한편, 1950년대 이후에는 다양한 플라스틱들이 합리적인 가격으로 대량생산이 가능해졌습니다.플라스틱은 워낙 내구성이 좋고 가벼워 기존에 사용하던 금속이나 유리보다 생활에서 활용도가 높았죠. 그 때문에 플라스틱은 현존하는 산업의 다양한 분야에 적용될 수 있었고 현재의 위치까지 오게 되었습니다.
플라스틱은 왜 환경오염의 주요 원인인 걸까?
플라스틱은 값싸고, 편리하며 또한 대량생산이 가능한 장점을 가지고 있지만, 그 점 때문에 환경오염 문제의 핵심 요인이기도 합니다. 그러면 왜 플라스틱이 환경오염에 주요 원인이 되는 것일까요? 일단 플라스틱은 가볍고 내구성이 좋습니다. 물성이 좋기 때문인데요. 그만큼 분해가 어렵고 폐기가 힘든 소재란 것이지요. 또한, 워낙 다양한 분야에 활용되기 때문에 폐기 처리해야 할 쓰레기가 너무 많은 상황입니다.
플라스틱을 소각하는 방법도 있는데요. 이 또한 더 큰 환경문제를 초래할 수 있습니다. 플라스틱을 소각한다면 플라스틱에 포함되어 있던 물질이 열에 의해 분해가 되면서 대기 오염 물질을 만들게 됩니다. 이에 따라 발생하는 독성물질들은 이후 수질 오염 등에도 영향을 주게 되죠. 플라스틱이 소각할 때 유해 물질이 나오는 이유를 더 알아보자면, 플라스틱은 상당히 안정적인 물질이기 때문에 소각할 때 충분한 열과 산소의 공급이 없다면 불완전 연소가 될 가능성이 높습니다.
불완전 연소가 된다면 우리가 유해 물질로 흔히 알고 있는 다이옥신과 같은 물질들이 나오게 됩니다. 또한, 플라스틱은 화석 연료를 기반으로 만들어지기 때문에 소각하게 되면 이산화탄소, 이산화질소, 이산화황 등의 온실가스와 유해 물질이 나올 가능성이 높지요. 가볍고 내구성이 좋은 플라스틱의 특징이 환경에는 나쁜 영향을 끼치게 된 것입니다.
친환경 소재의 미래, 바이오매스
앞서 말씀드린 문제점을 가진 플라스틱을 대체할 수 있는 원료는 두 가지로 말씀드릴 수 있는데요. 하나는 생물에서 만들어지는 자연적인 플라스틱이나 원료를 이용하는 방법이 있습니다. 이 방법을 이용할 시에는 아무래도 천연에서 얻을 수 있는 물질이라 분해가 빠르다는 장점이 있을 수 있습니다. 하지만, 생물을 원료로 만들다 보니 만들어 낼 수 있는 물질이 한정적이라는 점과 높은 물성을 요구하는 엔지니어링 플라스틱 등은 만들기가 어렵다는 단점이 있습니다.
다른 또 하나는 바이오매스 자원을 이용하는 방법이 있습니다. 바이오매스란 식물, 동물, 해양 생물 등을 활용하여 얻을 수 있는 재생 가능한 자원을 통칭하는 말인데요. 바이오매스에서 얻어진 물질을 발전시켜 활용한다면 탄소 발자국을 저감시킬 수 있습니다.
화이트 바이오의 미래, 삼양그룹의 친환경 바이오매스 소재
여러분은 혹시 화이트 바이오에 대해 들어 보셨나요? 바이오산업은 컬러로 분류하기도 하는데, 바이오매스를 이용하여 화학제품이나 대체에너지를 만드는 바이오산업을 통틀어 화이트 바이오산업이라고 합니다. 즉, 바이오매스는 화이트 바이오산업의 원료인 것이지요.
친환경을 위해 달려 나가는 삼양그룹 역시 화이트 바이오산업에 뛰어들었는데요. 삼양그룹에서는 바이오매스에 대한 집중적인 투자와 연구를 통해 올해 초 세계에서 두 번째로 식물 자원을 활용한 화이트 바이오 소재인 이소소르비드(ISB) 공장을 가동하기 시작했습니다. 이소소르비드는 옥수수 전분에서 여러 단계의 공정을 통해 얻어진 고순도의 바이오매스 소재인데요. 100% 바이오기반의 친환경 원료이기 때문에 화이트 바이오 산업의 밝은 미래를 약속할 수 있는 원료라 할 수 있습니다. 이뿐만 아니라 친환경 소재임에도 내구성과 내열성이 높아서 수많은 산업 영역에서 활용 가능하다는 점도 큰 강점입니다.
삼양그룹 연구소의 연구원들은 이소소르비드의 개발을 위해 정말 피땀 흘리며 노력했는데요. 이소소르비드가 가져올 환경문제 해결과 산업 생태계 변화를 상상하며 포기하지 않았답니다! 사회적인 책임감을 느끼고 이소소르비드라는 훌륭한 원료를 개발한 삼양 연구소 연구원분들 참 대단하죠?
미래를 준비하는 삼양그룹
플라스틱으로 파생되는 환경문제들을 해결하기 위해선 어떻게 해야 할까요? 현재 폐기된 플라스틱을 처리하는 현실적인 대응 방향으로 재활용이 있는데요. 삼양그룹에서도 일회용품으로 많이 사용되는 플라스틱을 최대한 재활용할 수 있는 방법을 연구하기 위해 많은 노력을 하고 있습니다. 현재 삼양패키징에서는 투자와 연구를 통해 페트병 재활용 비율을 높이려고 하고 있고 시화공장에 약 2만 1000톤 규모의 리사이클 페트칩 생산 설비를 갖추는 등 폐플라스틱 재활용 사업을 확대해 나갈 예정입니다. 또한, 폐어망을 재활용한 플라스틱 소재를 활용하여 다른 분야에 활용할 수 있게 하는 연구를 진행하는 등 재활용에 대한 연구와 투자를 늘려가고 있습니다.
앞서 말씀드렸던 것처럼 삼양그룹은 바이오매스 연구를 통해 친환경 원료를 개발하고 있습니다. 석유계 원료가 아닌 이소소르비드같이 친환경적인 원료를 활용하여 플라스틱의 대체 소재를 발명하려고 노력하고 있으며, 삼양그룹의 이소소르비드는 일부 플라스틱을 대체할 수 있는 친환경 원료로 앞으로 활용 가치가 높을 것으로 예상합니다. 이처럼 삼양그룹은 현존하는 사회문제, 환경문제들에 귀 기울이고 있습니다. 특히 환경문제는 전 세계적인 문제이니만큼 책임감을 가지고 다가올 미래를 준비할 것입니다. 삼양그룹의 노력을 관심 있게 지켜봐 주세요!
글: 삼양그룹 화학연구소 임준섭 팀장