플라스틱의 기능과 어느환경에서나 생분해가 되는 분자구조

주요 기업·연구기관들이 실제로 연구·생산하는 대표적인 분자구조는 다음과 같습니다:

1. PHA (Polyhydroxyalkanoates)/ 미국, Danimer Scientific
   • 세균 발효로 얻어지는 생분해성 폴리에스테르
   • 대표 예: 폴리(3-하이드록시뷰티레이트) [P(3HB)] 및 P(3HB-co-3HV), P(3HB-co-3HHx) 같은 공중합체 ResearchGatePMC
2. PBAT (Poly(butylene adipate-co-terephthalate))/ 독일, BASF
    (하나의 코폴리머 제품)
   • 아디픽산 + 1,4-부탄디올 + 테레프탈산이 랜덤 블록 형태로 결합된 공중합체
   • 유연성·내수성 우수, 완전 생분해 가능 Wikipedia
3. TPS/PBAT 블렌드 (Mater-Bi®)/ 이탈리아, Novamont
   • 열가소성 전분(TPS)과 PBAT의 혼합물
   • 대략 70% PBAT, 20% 전분, 10% 첨가제로 구성 MDPI
4. PLA/PBAT 또는 PLA/PBS 블렌드(공중합체)/ 독일, BASF(두 종류 이상의 고분자를 섞은 “블렌드” 제품)
   • PLA(폴리락트산)과 PBAT 또는 PBS(폴리부틸렌석시네이트)를 섞어 물성 조절
   • PLA의 강도와 PBAT/PBS의 유연성을 조합 PubMed
5. PBS (Poly(butylene succinate))/ 일본, Mitsubishi Chemical
   • 석시닉산 + 1,4-부탄디올로 이루어진 생분해성 폴리에스터
   • 가공성·기계적 특성 우수 thai-german-cooperation.info
6. PEF (Polyethylene furanoate) 및 Isosorbide 기반 폴리에스터/  네덜란드, Avantium
   • FDCA(2,5-퓨란디카복실산)나 이소소르비드 같은 바이오 모노머로 만든 고성능 폴리에스터
   • 우수한 차단성·내열성 WUR
7. Drop-in 바이오플라스틱 (Bio-PET, Bio-PE 등) 미국, Coca-Cola
   • 구조가 기존 석유계 PET/PE와 동일하지만, 원료만 식물유래로 대체

현실화·상용화에 가까운 구조는 2.PBAT  및 4.PLA/PBAT 공중합체입니다.

• PBAT (Ecoflex®)
  • BASF가 1998년에 세계 최초로 시장에 내놓은 완전 생분해성 폴리머로, 25년 이상 상업 생산·공급 중입니다. BASF
• PLA/PBAT 블렌드 (Ecovio®)
  • Ecoflex®를 PLA와 혼합해 만든 제품으로, 인증된 퇴비화(compostable) 재질로 다양한 포장재·농업용 필름 등에 널리 사용됩니다. Ecovio

이 두 구조는

1. 대규모 용융 중합(melt polymerization) 공정으로 제조
2. 기존 플라스틱 생산 라인(압출·사출·필름)과 호환
3. 인증된 생분해성 및 산업용 퇴비화 요건(EN 13432, ASTM D6400 등)을 만족

등의 이유로 이미 시장에 안착해, 향후 추가적인 범용 포장재·농업용 멀칭 필름·일회용 식품 용기 등으로 적용 확대가 가장 빠르게 이뤄지고 있습니다.

 

두 구조 모두 플라스틱과 유사한 기계적·열적 특성을 지니면서도 생분해성이 인증된 소재입니다. 다만 “어떤 환경에서나” 분해된다고 보기는 어렵고, 주로 다음 조건에서 분해가 이루어집니다:

• PBAT (Poly(butylene adipate-co-terephthalate))
  • 플라스틱 기능: LDPE(저밀도 폴리에틸렌)처럼 유연하고 인장강도가 높아 필름·봉투·농업용 멀칭 등에 사용됩니다.
  • 생분해 환경:
    • 산업용 퇴비화(Industrial composting): 고온·습윤·미생물 활성 조건에서 빠르게 분해
    • 토양(Soil): 특정 등급의 PBAT는 토양 속 미생물에 의해 분해됨 ScienceDirectNature
    • 가정용 퇴비(Home composting): 일부 제품 등급이 가정용 퇴비화 규격을 충족
  • 제한: 해양·저온·건조 환경에서는 분해 속도가 현저히 느려집니다.
• PLA/PBAT 공중합체(블렌드, 예: Ecovio®)
  • 플라스틱 기능: PLA의 강도와 PBAT의 유연성을 적절히 결합해, 식품용기·필름·사출 부품 등 다양한 용도로 사용
  • 생분해 환경:
    • 산업용 퇴비화: EN 13432, ASTM D6400 등 전 세계 인증을 받은 퇴비 시설에서 완전 분해
    • 가정용 퇴비: 일부 블렌드가 가정용 퇴비 환경에서도 분해 속도 기준을 충족
  • 제한: 해양·매립지·저온 환경에서는 분해가 제한적이며, 분해 시간도 길어집니다 EcovioNature.

결론: 두개의 소재 모두 플라스틱 수준의 물성을 가지면서 산업용·가정용 퇴비화 및 토양 환경에서 생분해가 가능하지만, “어떤 환경에서도” 즉 해양이나 매립지 등 제한된 자연 조건에서까지 빠른 분해를 보장하지는 않습니다.