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화학저널 2022.01.10
식품포장을 중심으로 포장재의 단일소재(Mono Material)화가 요구된다.
단일소재 포장은 글로벌 식품‧음료, 잡화 브랜드들이 MR(Mechanical Recycle)에 적합한 포장에 관심을 나타내며 폴리올레핀(Polyolefin), PET(Polyethylene Terephthalate)가 주로 사용되고 있다.
내용물이나 용도에 따라 가스 차단성이 요구되고 라벨은 인쇄가 필요해 100% 단일소재 적용이 어려운 상태이나, 글로벌 흐름을 선도하는 유럽에서 산업단체가 기준을 제정하고 있어 거스를 수 없는 대세로 자리 잡아가고 있다.
식품‧잡화, 폴리올레핀 단일소재 연포장 적용
최근 해양을 포함해 자연환경을 오염시키는 폐플래스틱 문제 해결을 위해 MR과 CR(Chemical Recycle) 소재 적용이 본격화되고 있다.
화학기업들이 폐플래스틱 감축을 위해 모인 비영리단체 AEPW도 플래스틱 순환이용을 촉진함으로써 플래스틱의 가치를 유지하기 위해서는 MR 및 CR 기술 적용 확대가 필요하다고 인정하고 있다.
그러나 플래스틱 포장 소재는 대부분 베이스 필름과 라미네이트, 배리어층, 접착제, 라벨, 잉크 등으로 구성돼 있고 서로 다른 소재를 사용하고 있어 모든 부분을 소재별로 분리‧회수하는 것은 난이도가 매우 높은 것으로 파악되고 있다.
즉, 현재 기술로 MR을 실시할 때는 효율적인 소재 재생과 코스트 감축이 필요해 단일소재 적용이 시급한 것으로 판단된다.
영국 유니레버(Unilever)와 프랑스 로레알(Loreal), 스위스 네스테(Neste), 미국 P&G 등 식품‧잡화 메이저들은 PP(Polypropylene), PE(Polyethylene) 단일소재로 제조한 연포장재를 식품과 샴푸 리필용 파우치 등에 적용하고 있다.
글로벌 기준 통일로 산업계 혼란 예방
단일소재 포장은 산업계 기준 마련이 요구되고 있다.
현재 세계적으로 통일된 단일소재 포장 기준은 존재하지 않으며 합성수지나 포장소재 생산기업, 식품‧잡화 브랜드 등으로 구성된 세계포장기구(WPO) 및 CEFLEX, RecyClass 등 산업계 단체들이 각각의 연구 결과를 바탕으로 단일소재 포장과 관련된 독자적인 가이드라인 제시에 그치고 있다.
CEFLEX는 MR에 적절한지를 기준으로 중량 베이스 90% 이상이 PP 혹은 PE이고 상대적으로 밝은색 잉크를 사용했으며 라벨도 폴리올레핀으로 만들어 일정 기준을 충족시킨 포장소재를 단일소재 연포장으로 분류하고 있다.
CEFLEX 지침으로는 가스 차단성을 부여하기 위해 필름에 증착시키는 산화알루미늄이나 차단성 필름에 사용하는 PVOH(Polyvinyl Alcohol), EVOH(Ethylene Vinyl Alcohol)도 포장소재에서 차지하는 비중이 5% 이하라면 MR에 적합하다는 평가를 받을 수 있다.
CEFLEX와 RecyClass에 모두 참여하고 있는 다우케미칼(Dow Chemical)은 CEFLEX의 지침이 포장 설계자가 리사이클성과 보호기능 사이의 균형을 중시할 때 필요한 기준이라고 평가하고 있다.
단일소재 포장 분야를 선도하고 있는 유럽에서는 유럽위원회가 원료 조성 등 기준 규제화를 준비하고 있으며 산업계 단체가 지원사격에 나선 상태이다.
화학기업들은 WPO나 CEFLEX 등 단일소재 기준을 사실상 표준(De Facto Standard)으로 받아들이고 필름 컨버터나 브랜드 오너와의 연계를 강화하고 있다.
다우케미칼은 현재까지 공개된 여러 가이드라인을 조화시키는 방법으로 연포장과 플래스틱 전반의 순환경제 구축이 가능할 것으로 기대하고 있다.
다우케미칼, 세제에 mLLDPE 포장 적용
PE, PP 생산기업들은 단일소재와 관련된 니즈가 확대됨에 따라 기능성 개선에 주력하고 있다.
아시아‧태평양에서는 라이온델바젤(LyondellBasell)과 다우케미칼이 직접적인 수요기업인 필름 컨버터나 식품‧잡화 브랜드 오너 등 최종 수요기업과의 협력 아래 단일소재 포장재를 개발하고 있다.
일본에서도 스미토모케미칼(Sumitomo Chemical), 미쓰이케미칼(Mitsui Chemicals)이 단일소재 포장재 관련 독자기술을 개발하고 있다.
일반적으로 유연하고 내충격성이 우수한 PE는 식량이나 식용유, 빵 포장에 사용되거나 슈퍼마켓‧편의점용 비닐봉투 혹은 내용물의 성분 유지와 냄새 누출을 막는 라미네이트(실란트 필름) 등에 투입되고 있다.
PP는 PE보다 강도가 높고 투명성, 내열성이 우수해 식품‧잡화 포장에서 필름 소재로 폭넓게 사용되고 있다.
다우케미칼은 PE 중에서 가공성, 저취성, 저온씰성이 우수해 실란트 필름에 적합한 mLLDPE(Metallocene Linear Low-Density PE) 분야에서 세계 메이저 지위를 확보하고 있다.
다우케미칼은 중국, 동남아, 인디아에서 리사이클 가능한 포장소재를 제안하고 있으며 2020년에는 중국 세제 대기업인 Liby와 공동으로 2축 연신 LLDPE로 강인성과 인쇄 마감성을 살린 중국 최초의 100% 리사이클 가능한 세제용 포장소재 실용화에 성공했다.
다우케미칼은 단일소재 개발 분야에서 포장의 효율성과 차단성, 보호기능 및 디자인성을 중요시하고 있으며, 싱가폴에서 포장기기 생산기업이나 다른 밸류체인 관련기업과 연계하며 포장소재 및 기술 개발센터를 활용해 수요기업의 니즈를 충족시킬 수 있는 신제품 개발 및 소재 설계를 진행하고 있다.
PP, 가공법‧기술 고도화로 적용범위 확대
미쓰이케미칼도 mLLDPE 고기능화에 박차를 가하고 있다.
싱가폴에서 mLLDPE 생산을 추진하고 있는 그룹사 Prime Evolue Singapore은 아시아‧태평양 지역에서 최근 단일소재 포장에 대한 니즈가 확대되고 있어 mLLDPE와 HDPE(High-Density PE)를 조합하는 등 그룹 차원의 제안을 적극화하고 있다.
PE는 중량물 포장이나 실란트 용도에 적합하나 PP보다 약하며 식품 용도에서는 다층필름 소재로 사용하기에 어려운 단점이 제기되고 있다.
그러나 Prime Evolue Singapore은 가공법에 따라 기능을 바꿀 수 있다는 점을 활용해 다양화되는 니즈에 대응하고 있으며 연신 PE나 무연신 HDPE 용도 개척에 나서고 있다.
유럽 폴리올레핀 시장에서 최대 점유율을 차지하고 있는 라이온델바젤은 포장소재의 최내 혹은 최외층이나 실란트에 중량 대비 전체의 90% 이상을 PE나 PP를 사용함으로써 리사이클의 적합성을 확보했고, 플라즈마 CVD(화학기상성상)로 증착시키는 금속 박막과 EVOH를 통해 가스 차단성을 확보한 식품용 단일 연포장 소재를 개발한 것으로 알려졌다.
라이온델바젤은 앞으로 트레이 등 고형용기와 뚜껑을 사용하는 필름을 조합한 포장소재도 단일소재화할 계획이며 폴리올레핀이나 PET 단일소재 포장소재를 채소 등 식품 용도에 투입하는 것을 목표로 하고 있다.
2축연신 필름용이나 금속증착 필름용 등 식품 연포장용 PP 분야에서 강점을 가지고 있는 스미토모케미칼 그룹의 TPC(The Polyolefin Company)는 싱가폴에서 단일소재화가 진전됨에 따라 경쟁력을 강화하고 있다.
연신 상태에서도 얇은 형태와 강인함을 모두 갖출 수 있는 PP는 100% 단일소재로 적용했을 때 식품 포장소재의 베이스 필름으로 유리한 것으로 평가되고 있다.
수요기업들은 2축연신 PP에 내구성 및 내열성 향상을 요구하고 있으며 PP 실란트 필름과 관련된 니즈가 확대되고 있다.
저온씰성은 PE가 우위를 점하고 있으나 TPC는 PP 실란트 기술을 고도화함으로써 PP의 단일소재 적용을 지원하고 있다.
소니, 오리지널 블렌드 머터리얼 소재 개발
소니(Sony)는 새로운 개념의 친환경 포장소재 사업을 진행하고 있다.
원료로 대나무, 사탕수수, 폐지 등 3가지 종류만 사용한 친환경 포장소재를 오리지널 블렌드 머터리얼 명칭으로 공급하며 조달 경로를 공개하고 소비자에게 친환경 소재의 배경을 설명하는 방식으로 리사이클 의식을 고양시키고 있다.
설계단계부터 코스트를 의식한 포장소재이며 2021년 6월 출시한 헤드폰 WF-1000XM4에도 기존 플래스틱 포장자재와 동등한 가격으로 공급한 것으로 알려졌다.
환경보호와 코스트 문제를 모두 해결하면서 원료 조달을 명확화해 최종제품 생산기업으로서 포장자재가 나아가야 할 미래 방향성을 새롭게 제시했다는 평가를 받고 있다.
오리지널 블렌드 머터리얼은 지정된 곳에서 생산한 대나무, 사탕수수와 시장에서 회수한 폐지 등을 원료로 제조한 새로운 포장소재로, 대나무는 중국 구이저우(Quizhou)의 3곳에서 재배한 나무만을 사용했고 사탕수수는 타이에서 재배해 원래는 설탕 정제과정에서 남겨져 열처리되던 것을 모아 원료로 투입했다.
모두 생육기간이 1-3년 정도이고 앞으로 수요가 폭발적으로 증가해도 대응이 가능할 만큼 양이 충분해 지속가능성이 우수하며 건조펄프로 제조해 실제 사용될 장소에서 종이와 성형제품으로 최종 가공하고 있다.
종이로는 58-530마이크로미터 가공 설계가 가능하고 성형제품으로 가공할 때는 일반 습식펄프 몰드 등 성형법을 활용해 단시간에 모양을 만들고 있다. 
소니는 포장소재를 제대로 순환시켜야만 환경을 보호할 수 있고 순환은 원료 조달이나 생산에만 신경 쓰는 것이 아니라 사용 후 소비자들이 올바르게 배출하면 제대로 재활용된다는 인식을 확산시키는 작업도 중요하다고 강조하고 있다.
이를 위해 오리지널 블렌드 머터리얼의 원산지를 지정했고, 종이소재 질감이나 패키지 전체 디자인에도 환경보호 의식을 강화할 수 있는 느낌을 부여함으로써 소비자 의식 개선에 앞장서고 있다.
오리지널 블렌드 머터리얼 포장소재는 대부분 연한 회색을 띠고 있으며 일부 필요한 부분 외에는 잉크 등을 전혀 사용하지 않고 있다.
외관 뿐만 아니라 내부의 다양한 부재도 모두 단일소재로 제조해 따로 분리배출할 필요 없이 통째로 버려도 재활용이 가능한 것으로 알려졌다.
플래스틱 퇴출로 친환경화에 코스트도 절감
소니는 오리지널 블렌드 머터리얼 포장소재를 생산하기 위한 설비투자를 추진하지 않았고 기존 설비와 기술만으로 생산함으로써 환경보호를 위한 명목으로 새로운 환경파괴를 야기하는 악순환을 끊어냈다는 평을 받고 있다.
헤드폰 WF-1000XM4는 말레이지아에 최종 조립공정이 있으나 부품별로 공장 소재지가 달라 필요한 포장자재를 각각의 공장에서 직접 생산하고 있다.
종이소재는 내구성 문제가 있으나 예전부터 자체기준을 적용해 플래스틱과 비교해도 손색이 없을 만큼 뛰어난 내구성을 갖춘 종이만을 사용하고 있어 특별히 문제가 없는 것으로 알려졌다.
일반 소재를 친환경 사양으로 변경하거나 친환경 소재를 채용하면 코스트가 상승할 수밖에 없지만 소니는 포장소재의 코스트를 늘리지 않으면서 헤드폰 사이즈를 줄이고 충전기에 헤드폰을 넣는 수납 방법을 고안함으로써 패키지 전체의 크기를 34% 줄여 전체 코스트를 원래대로 유지할 수 있었다.
오히려 생산제품 소형화를 통해 원료 사용량 뿐만 아니라 수송비와 보관 코스트를 줄임으로써 코스트 감축 효과를 얻은 것으로 파악되고 있다.
소니는 2025년까지 새로 설계할 소형제품을 중심으로 플래스틱 포장소재 적용을 전면 폐지할 계획이어서 앞으로도 오리지널 블렌드 머터리얼 적용에 속도를 낼 것으로 예상되고 있다.
현재 헤드폰 이외의 포장에도 오리지널 블렌드 머터리얼을 적용하는 방안을 검토하고 있으며 지속가능성을 더욱 극대화한 새로운 포장소재 개발에 관심을 나타내고 있다. (강윤화 선임기자: kyh@chemlocus.com)
표, 그래프: <CEFLEX의 단일소재 포장 가이드라인>
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