바이오인

1. 서론

석유나 천연가스를 합성해 만든 플라스틱은 인류최대의 발명품으로서 생물소재(biobased materials)의 대용
재로 등장하여 내구성, 가공의 용이성 및 내약품성과 같은 장점 외에 가볍고, 가격이 저렴하여 자동차, 전
자, 항공, 우주와 같은 다양한 산업분야 및 일상 생활에서도 식품용 기구 및 용기·포장용으로 널리 사용되
고 있다. 하지만 이러한 플라스틱은 위에 언급한 장점들에도 불구하고 환경 및 식품의 안전성 문제와 관련
한 의미 있는 이유로 인하여 그 입지가 점차 좁혀지고 있으며 이 같은 현상은 특히 식품 포장재 분야에서
두드러지고 있다. 첫째, 플라스틱 포장재는 환경적인 측면에서 심대한 문제를 야기하고 있다.

즉, 플라스틱 포장재는 썩지 않고 원래의 성질을 반영구적으로 유지하며, 재활용이 어렵고 또한 상당부분
이 일회용품의 소재로 사용되는 특성으로 인하여 자연 생태계의 기본적인 순환 사이클을 파괴함은 물론 토
양과 수질을 황폐화 시키고 소각으로 인한 유독물질의 배출로 건강상 위해를 가져오며 대량의 폐기물 발생
원인이 되고 있다. 둘째, 플라스틱 포장재는 식품의 안전성 측면과 관련하여 많은 사회적 문제의 뇌관으로
작용하고 있다할 것이다. 즉, 플라스틱 포장재를 합성하는데 사용되는 화학약품은 약 2,500종에 이르고 있
다고 하며 완성된 플라스틱 포장재가 수분 또는 지방질이 많은 식품과 접촉하게되면 여기에 잘 녹는 특정
성분이 미미한 양이라 할지라도 오랜 접촉시간후에 식품으로 이행(migration)될 수 있다는 것이다.

문제를 야기했던 몇 가지 사례를 보면 염화비닐(PVC: polyvi-nylchloride) 용기에 담긴 알콜 음료에서의 염
화비닐검출, 프탈레이트가 가소제로 첨가된 식품용 포장재로 포장된 조제분유, 식용유지, 버터, 치즈와 같
은 지방성 식품에서의 프탈레이트류(phthal-ates)의 검출, 폴리스티섭?PS: polystyrene) 재질의 컵라면 용
기에서의 스티렌 다이머 및 트리머의 검출, 에폭시 수지(epoxy resine)로 코팅된 유아용 젖병에서의 비스페
놀 A(bisphenol A)의 검출 등이 있다. 이상의 두가지 측면에서 보듯이 플라스틱은 고유의 다양한 장점에도
불구하고 후 세대에 온전하고 깨끗하게 물려 주어야할 환경에 치명적인 악영향을 초래하고 건강문제와 관련
한 국민의 우려를 낳고 있다.

이에 따라 세계각국은 플라스틱으로 인한 환경오염 문제에 대처하고 국민의 건강상 우려를 불식시키고자 플
라스틱 포장재를 규제하고 생분해능이있고 재생가능한 환경 친화적인 포장재(특히, 생물소재 포장재)로의
회귀를 권장하는 추세로 이러한 환경 친화적인 포장재, 특히, 생물소재 식품포장재의 개발 및 실용화는 유
럽, 미국, 일본 등 선진국이 주도하고 있으며 그들도 이제 시작단계에 있다.

2. 본론

그러면 무엇이 생물소재 식품포장재인가? “생물소재 식품포장재(biobased food packaging materials)란 재
생 가능한 자원(renewable sources)으로 만든 포장재를 의미한다”고 할 수 있다. 먼저, 생물소재 식품포장
재의 소재가 되는 고분자 물질들을 생산방법에 따라 3가지 그룹으로 나누어 그들의 종류와 특징을 간략히
살펴본 뒤, 두 번째는 그들이 식품포장재의 소재로서 갗추어야할 특성을 열거하고, 세 번째는 특정 식품의
포장재 소재로서의 사용 실례를 소개하겠다.

◆ 생물소재 식품포장재의 소재가 되는 고분자 물질들

첫째, 생물소재 식품포장재의 소재가 되는 고분자 물질들은 그 생산방법에따라“생물자원(biomass)을 직접
추출하여 얻는 그룹”, “생물자원에서 얻은 단량체를 고전적인 방법으로 합성해서 얻는 그룹”,“미생물
등의 유기생명체로부터 얻는 그룹”으로 나누어 볼 수 있다.“생물자원을 직접 추출하여 얻을 수 있는 그
룹”에 속하는 것들은 우리가 가장 흔히 접하는 바다나 육지의 동식물을 추출하여 얻을 수 있는 것으로 셀
룰로즈, 전분과 같은 다당류, 카제인, 유청, 콩과 같은 단백질, 키틴등을 예로서 들 수 있다.

이들의 특징은 친수성이며, 일부가 결정형태로 존재하여 이들을 직접 사용할 경우 가공상 및 수분이 많은
제품의 포장에 어려움이 있을 것이나 현재의 포장 기술로 이러한 단점들은 불식될 수 있을 것이며 오히려
이들의 이 같은 특성은 이들이 우수한 가스차단성이 요구되는 특정 식품 포장재의 소재로서 충분한 가치가
있음을 보여주는 것이라 하겠다.“생물자원에서 얻은 단량체를 고전적인 방법으로 합성하여 얻을 수 있는
그룹”은“생물소재 폴리에스터(bio-polyesters)”로 별칭 하여 부를 수 있는 것들로서 그 예로서 밀, 당
밀, 옥수수 등을 발효시켜 얻어진 젖산 단량체를 사용하여 만든 젖산 중합체(PLA: polylactic acid)를 들
수 있다.

젖산 중합체는 단량체가 두 가지의 이 성체로 이루어져 있어 그들 이성체를 어떤 비로 조합하는 가에 따라
서 다양한 특성의 식품 포장재용 소재를 제공해줄 수 있는 장점을 지니고 있는 때문에 가까운 장래에 생물
소재 식품포장재 분야에서 가장 뚜렸한 두각을 나타낼 것으로 보인다. 끝으로“미생물 등의 유기생명체로부
터 얻을 수 있는 그룹”으로는 미생물의 체내에 에너지와 탄소원의 형태로 저장되는 하이드록시알카노에이
트 중합체[PHAs: poly(hydroxyalkanoates)]들 가운데 가장 일반적인 예로 하이드록시부티레이트 중합체
[PHBs: poly(hydroxybutyrate)]들을 들 수 있다. 이들은 생분해성이 좋을 뿐 아니라 낮은 수증기 투과도를
갖기 때문에 낮은 수증기 투과도를 요구하는 특정 식품 포장재의 소재로서 다양한 응용이 가능할것으로 보
인다.

◆ 생물소재 고분자 물질들이 식품포장재의 소재로서 갖추어야할 특성

첫째는 식품의 품질 유지와 관련한 것으로 식품의 맛, 풍미, 컬러, 및 물성을 유지시키고 바람직하지 않은
미생물의 발육을 억제 시켜야한다.

둘째는 소재 가공과 관련한 것으로 소재 가공과정이 간단해야하고 경제적이어야 하며 기존설비를 사용할
수 있어야한다.

셋째는 유통 및 시장 요구도와 관련한 것으로 운송에 따른 물리적 충격에 견딜 수 있어야 할 뿐 아니라 성
분 표시를 위한 인쇄물성이 좋아야하고 소비자의 요구에 부응하는 외관 등을 지닐 수 있어야한다.

넷째는 환경적인 측면으로 인체의 위해가 없어야하며, 재생이 가능해야하고, 폐기물의 처리가 용이해야한
다.

다섯째는 법규정과 관련한 것으로 소재의 위생과 관련한 제반 법규정을 충족시킬 수 있어야한다.

여섯째는 경제적인 면으로 기존의 플라스틱 소재와의 가격경쟁력을 가져야한다.

◆ 특정 식품의 포장재 소재로서의 사용 실례

첫째 식육제품의 경우에는 일반적으로 습기흡습성, 산소차단성, 수증기차단성, 이산화탄소 차단성 및 미생
물 생육억제 특성이 요구되기 때문에 포장 소재로 펄프와 전분의 혼합물, 전분과 폴리에틸렌필름의 복합
재, 알기네이트, 카라기난, 셀룰로즈, 젤라틴 등이 사용되고있다.

둘째로 생선 및 해조류의 경우에는 산소차단성, 습기차단성 및 미생물 생육억제 특성이 요구되어 유청 단백
질, 카제인, 알기네이트, 카라기난 등이 중요 소재로 사용되고 있다.

셋째는 낙농제품의 경우로서 이경우는 습기차단성, 이산화탄소 차단성, 빛 차단성, 오일 차단성, 가스차단
성 등이 요구되는 때문에 젖산 중합체, 젖산 중합체와 전분의 복합체, 전분 적층체, 셀로판, 니트로셀룰로
즈를 부가한 셀로판, 폴리아마이드와 젖산 중합체의 복합체 등樗?사용되고 있다. 기타 이외에도 다양한 응
용분야가 있으나 지면상 생략하도록 하겠다.

3. 결론

이상으로 생물소재 식품포장재의 현황에 대하여 살펴보았다. 환경 오염문제에 대처하고 국민들의 건강상 위
해에 대한 우려를 불식시키고자 출발한 생물소재 식품포장재의 실용화는 일부가 이미 실용화 단계에 접어들
었다고는 하나 이제 시작단계에 있고 아직 기술적으로 해결해야 할 많은 난제가 남아있다. 하지만 선진외국
의 플라스틱 포장재에 대한 규제가 가시화 되고있는 싯점에서 환경친화적인 생분해성 생물소재 식품포장재
의 수요는 지속적으로 증가할 것이며 따라서 국내 관련기업은 생물소재 식품포장재가 경쟁력을 갖추고 보
다 특화된 다양한 기능을 지니도록 하기 위한 기술개발에 정진해야 할것이며 정부차원에서도 국내기업의 육
성을 위한 대책마련과 생물소재 식품포장재의 적극적인 사용 권장 및 유도, 관련제품의 우대, 신속한 규격
제정 등의 뒷받침이 요구된다 하겠다.

▶ 참고문헌

1. 조관호, 1999, 최신 유기성폐기물의 자원화와 기술정보, 대상 중앙연구소간, 서울.

2. 이서래, 1999, 식품안전성 논쟁사례, 수학사, 서울.

3. Claus J Weber, 2000, Biobased Packaging Materials for the Food Industry.

(소비자를 위한 식품의약품 정보 2001년 12월호)