포장과환경

(Packaging & Environment)

◎포장의 시작

인류와 함께 시작

생활의 지혜로써 발달

18세기 산업혁명 이후 대량생산, 대량판매, 대량유통에 포장이 등장

◎포장의 기본적 역할

포장의 기본적 기능

1)내용물 보호성(Guardman)-정보성

2)취급 편리성(Silent helper)-환경친화성

3)판매 촉진성(Salesman)-경제성

◎전통 포장재료

-전통한지 : 인쇄성이 우수, 보온성, 내구성, 가볍고 부드러운 질감, 색상의 다양화, 쉽게 다룰 수 있음, 고지재활용 등

예)紙千年 絹五百(종이의 수명은 천년이요, 비단은 오백년)

-볏짚, 풀 : 탄력이 있고 부드러워 꼬고 틀기에 좋고, 습기를 흡수하고 보온성이 강함

-나무 : 내용물의 형상과 크기에 따라 자유롭게 구조와 치수를 맞출 수 있음, 나무의 자연무늬와 향

-천 : 부드러움, 수분흡수, 재사용, 고고함과 우아함, 다목적

-옹기 : 인체에 무해, 무독, 발효식품의 식품저장에 좋음(자연환원성, 통기성, 방부성, 경제성)

-도기 : 습기를 막고 해충피해방지에 편리, 아름다움

◎전통 포장의 특성

-실용성 : 솜씨가 뛰어난 우리민족은 아름다움을 추구하는 장식성과 실용성을 수반하여 포장의 역할과 포장의 형태를 완성

-자연과의 조화(친환경적) : 사용 목적에 적합한 재료 선정과 그 재료의 자연스런 특성이 형태에 반영됨으로써 건강미와 생명력이 있는 미를 유지하고 더 나아가 자연 생태계와의 조화를 이룸

-무정형성(퍼지적) : 전통포장의 보자기를 예로 들면, 보자기는 가방과 같이 어떤 내용물을 담든지 간에 그것과 일체 되는 특성을 지니고 있음.  포장의 역할을 발휘 할 때는 입체적(3차원)이지만 그렇지 않을 때는 평면성을 갖게 되는 등 유연하게 환경에 적응할 수 있는 변화무쌍한 측면을 지니고 있음

◎포장의 종류

-KS의 분류(KS A 1006) : 낱포장, 속포장, 겉포장

-목적에 따른 분류 :

공업포장(수송포장), 상업포장(소비자포장)

-포장재료에 따른 분류 : 종이, 플라스틱, 유리, 금속, 목재

재질의 특성에 따른 분류 : 강성포장, 반강성포장, 유연포장

-대상(내용품목)에 의한 분류 : 식품포장, 의약품포장, 가전포장, 공업용품포장, 위험물 포장 등

-포장기법에 따른 분류 : 진공포장, 가스치환 충전포장, 방습포장, 방수포장, 방청포장, 완충포장, 수축포장, 블리스터 포장 등

◎포장재의 종류

종이포장재 : 골판지상자, 지대, 지관 등

플라스틱(필름) 포장재(연포장재)

금속포장재 : 캔

유리포장재 : 유리병

목재포장재 : 파렛트, 중량물포장

*펄프몰드

◎포장 관련 규격

KS(Korean Industrial Standard)

JIS(Japanese Industrial Standard)

FS(Federal Specification)

MIL(Military Specification)

JAN(Joint of Army and Navy)

NDS(National Defense Specification)

ASTM(American Society for Testing Materials)

TAPPI(Technical Association of the Pulp and Paper Industry)

ISO(International Standardization Organization)

BS(British Specification) - 중동지역

◎포장과 환경의 연관성

포장이 환경에 미치는 부정적 영향에 대한 불만 급증

각국의 포장재에 대한 법적 규제 강화

-유럽연합의 포장재 및 포장폐기물의 규제 엄격

(10번 슬라이드 참조)

환경에 대한 이해없이는 새로운 포장재나 기법 개발이 불가능

◎EN and  What’s going on ?

EN 13427-13432 is a Requirements to Packaging for Environmental Issue.

◎포장재에 대한 일반인들의 오해

-종이

쓰레기 매립시 생각보다 잘 썩지 않음

재활용시 매우 많은 에너지와 용수를 사용

펄프표백과정에서 염소화합물의 발생

-플라스틱

낮은 재활용률

일부 제조업자들의 과도한 포장재료 사용

불필요한 2차 포장

발포용기의 과다사용

썩는 플라스틱이 모든 것을 해결

◎포장의 긍정적 측면

-제품을 물리적으로 안전하게 담고, 상하기 쉬운 식품을 미생물과 해충으로부터 보호하며, 생산된 상품을 기계적 손상으로 부터 방지하기 위해 반드시 필요

-포장은 위험이 따를 수 있는 물질 취급에 안전한 수단이 되고, 이용자들에게 상품에 관한 유익한 정보를 주며, 소비자들에게 편리한 모든 요소를 제공

-환경에도 유리함

일반적으로 수확 후의 품질 손실이 보통 30% 혹은 그 이상

효율적인 포장 시스템은 식품체인을 통해 향상된

운송 및 취급시설과 결합하여 이러한 손실을 방지

쓰레기 감소

에너지 절약

◎포장의 사회적 역할

삶의 질과 생활수준 향상 등 일상생활에 공헌

다양한 상품을 제공

자원, 에너지의 절약과 유효활용에 공헌

도시쓰레기를 감소

유통에너지와 보관 공간을 절약

상품의 품질보증에 기여

베리어프리, 변조방지 기능의 역할 제공

기아, 영양실조, 질병의 근절에 기여

소비자의 구매에 필요한 정보를 제공

물류효율화와 취급의 편리성을 제공

◎포장과 사회환경–포장적정화 운동 :적정포장 7원칙

① 내용품의 보호 또는 품질보전이 적절할 것

② 포장재료 및 용기가 안전할 것

③ 내용량이 적절하고, 소매의 판매단위로써 편리할 것

④ 내용물의 표시 또는 설명이 적절할 것

⑤ 상품 이외의 공간용적이 필요 이상으로 크지 않아야

할 것(공간용적이 20%이하)

⑥ 포장비가 내용품에 상응 적절할 것(상품판매가격의 15%이하)

⑦ 자원절약 및 폐기처리상 적절할 것

◎폐기물 재활용과 포장재 사용 규제

-폐기물 VS 순환자원

-의무반환제도

-사용·제조금지(Product Bans)

-폐기·매립금지(Disposal Bans)

-운송규제

-특정포장재의 사용 규제

◎포장폐기물 재활용 정책

분 류		주요 정책
감량 (Reduce)		- 쓰레기 종량제, 1회용품 사용억제 - 포장폐기물 발생 억제 및 재활용 촉진제도 - 음식물쓰레기 감량화 및 자원화 - 사업장 폐기물 감량화, 폐기물 부담금 제도
재사용 (Reuse)		- 공병 보증금제, 리필제품 생산권고제 - 알뜰시장(재활용센터, 벼룩시장 등)
재활용 (Recycle)	배출	- 재활용품 분리수거 - 재질 분류표시제, 재활용 가능표시제
	회수	- 폐기물 예치금제도, 재활용품 수거 및 집하
	관리	- 포괄적 생산자 책임제도(EPR) - 폐자원 이용목표율 설정 - 재활용 평가, 재활용 산업 지원, 재활용업체 관리
	소비	- 재활용제품 구매 촉진(공공기관 우선 구매제) - 재활용 가능 표시제, 재활용 제품 인증제

◎각종 재료의 분해기간

◎종이(포장재)의 재활용(1톤당)

환경 오염물질 절감효과	대기오염 74%, 수질오염 35%, 공업용수 58%
자원절약 효과	30년생 나무 17그루 - 석유 1,500(7.5드럼) 또는 전기 4,200㎾, 물 28톤(30가구 1일 사용량) - 쓰레기 매립지 1.7㎡

- 지류생산량 : 세계8위(10,549천톤)

- 1인당지류소비량 : 세계25위(173.0kg)

- 고지(古紙) 회수율 : 2003년 66.3%

2005년 71.8%

2008년 72.0% 목표

*환혼지(還魂紙)

◎플라스틱(포장재)의 재활용

- 폐플라스틱 재활용률 : 2005년 32.8%

◎플라스틱 재활용의 효율성

◎유리(포장재)의 재활용

- 폐유리 재활용률 : 2005년 73.0%

◎금속캔의 재활용

- 금속캔 재활용률 : 2005년 71.5%

◎환경대응 포장 설계기술

구 분	세 부 기 술 동 향
포장 재료 사용의 감량화 기술	감량화된 포장 형태와 포장재 개발 고차단성 단일재질의 필름 및 시트 개발 적정재질, 규격의 포장 연구(포장 표준화) 포장재 부피의 감량화 - 생산 규격의 통일(종이 용기 등) - 포장재의 두께 감축(유리, 캔, PP, PET병 등) (종이용기, 연포장재, 골판지상자의 기능성및 강도 강화,Bag In Box 등)
재활용과 재사용 용기 개발	재활용 용기 개발 및 식품용기 적용성 검토(PET병, 금속 캔, 유리병, 종이용기 등) 재활용 마크 또는 환경마크, Eco-label 정착 Returnable 포장 용기 및 기술 개발
생분해성 플라스틱 개발	광, 미생물 분해성 플라스틱 개발
친환경적 가공기술의 개발	수성 잉크 및 코팅제 개발 제지공정 중 슬러지 감량기술 개발 비목재사용 펄프(Kenaf 펄프) 개발, 콜라겐, 옥수수전분 등을 플라스틱과 섞은 분해성 필름

◎친환경 포장기술의 개념

-reen Packaging Guide Line

․포장 및 포장 폐기물에 있어 환경을 고려하기 위한 친환경 가이드라인으로 포장을 설계하고, 재료를 선택할 때부터 감량화(Reduction), 재사용(Reuse), 재활용(Recycling)에 대한 고려를 하자는 것이 주요 내용

․아시아에서는 일본이 주도적

-niversal Design(UD) + ESSD

◎유니버설 디자인(UD) – 만인을 향한 설계

-개념

어떤 체격, 연령, 장애에도 관계없이 누구라도 이용할 수 있는 제품·환경의 창조

Universal : 보편적인, 만능의

Dr. Ronald L. Mace(노스 캐롤라이나 주립대학 유니버설디자인센터)가 제창(1990)

-2001년 11월에 발행된 「ISO/IEC Guide71」에서는 「모든 사람이 가능한 한 특별한 개조와 특수한 설계를 하지 않고 이용할 수 있도록 배려된 제품과 포장」이라고 UD를 정의

◎UD 적용사례(1)

◎UD 적용사례(2) - 골판지 상자

- Universal Design을 적용한 골판지 상자

다양한 형식의 골판지 상자 개발

Cold Chain System용 내수골판지 개발

◎ESSD란?

․환경적으로 건전하고 지속 가능한 개발

(environmentally sound and sustainable development)

․미래세대가 그들의 필요를 충족시킬 수 있는 가능성을 손상시키지 않는 범위에서 현재 세대의 필요를 충족시키는 개발

․좁게는 경제의 지속 가능성이지만, 경제뿐만 아니라 자연자원을 포함한 생태계 전체가 지속 가능할 것을 요구

․1992년 6월 브라질 리우데자네이루에서 열린 국제연합 환경개발회의에서 채택된 “의제 21”에서는 지속가능한 개발의 실천의 구체적 성격을 담고 있음

- 성장의 회복과 질적변화, 노동 ·식량 ·에너지 등의 충실, 인구의 지속가능한 수준의 유지, 자원의 기반과 기술의 진전 등

◎골판지 상자의 개발 사례

◎종이 파렛트와 골판지 파렛트

◎플라스틱 용기를 대체한 종이용기

-전자레인지 대응 및 내유, 내수기능함유

◎고정관념을 벗어난 각종 포장 사례

◎플라스틱의 리사이클링과 생분해성 플라스틱

◎플라스틱의 리사이클링 방법

◎생분해성 플라스틱이란

*생분해성 플라스틱의 정의

"생분해성 플라스틱(biodegradable plastics)"이란 자연적으로 발견되는 미생물 (박테리아, 곰팡이 및 조류)의 작용에 의해 분해되는 플라스틱을 말한다 (ASTM D6002).

생분해성 플라스틱이란 성형품, 포장재, 위생용품, 농업용품 등으로 사용한 플라스틱을 폐기시에 소각처리하지 않고 단순히 매립함으로써 미생물의 작용에 의해 수개월∼1, 2년(일반 플라스틱인 경우에는 50년 내지 수백년)만에 물, 이산화 탄소, 메탄가스 등으로 완전 분해되는 플라스틱을 말함

*생분해성 플라스틱의 종류

생분해성 플라스틱에는, 미생물을 이용하여 고분자를 합성하는 미생물계,

천연물을 사용한 천연물계, 화합적으로 합성되는 화학합성계, 그리고 이들을 복합한 것이 있음

전분계 생분해성 플라스틱 : 무독성 천연물질인 전분 등을 범용플라스틱 또는 개발된 생분 해성 플라스틱에 혼합하여 제조

지방족 폴리에스테르계 생분해성 플라스틱 : 젖산 또는 락타이드로부터 화학적 촉매 또는 효소에 의한 고리 열림반응을 통하여 합성

◎생분해성 수지의 종류와 특성

구분	전분계	지방족 폴리에스테르계
제조 방법	옥수수 감자 등에 첨가제를 넣고 압출기로 가공	화학적 합성 또는 미생물 발효
특성	가격이 저렴하고 분해성이 우수하나 인장강도 투명강도 취약	인장강도, 내습성, 가공성 우수하나 가격이 고가
제조 업체	한화, SK, 대상 등	새한, SK 등

◎생분해성 플라스틱을 이용한 제품 예

㈜이래화학의 EnPol수지로 만든 100% 생분해성 음식쓰레기 봉투

- 지방족 디카르복실산과 지방족 글리콜을 축중합

가공범위가 넓고, 인쇄성 및 열봉함 우수, 완전연소 가능

◎유리병의 종류

1. 회수에 의한 분류

-회수병(Returnable Bottle)

-비회수병(One Way Bottle or Non-returnable Bottle)

2. 가공에 의한 분류

-인쇄병(무기잉크를 인쇄, 소성가공한 병)

-프리 라벨병(종이, 필름, 발포시트 등의 라벨을 병 생

산시 붙임)

-플라스틱 코팅 병

-프로스트(Frost) 병

3. 기타

-색, 형상(원형, 변형),

병 입구(좁은 것, 넓은 것), 용량

◎유리병 포장의 최근 기술 동향

1. 고강도 경량화 : 1000mL-300g, 300mL-150g

- 엠하트(Emhart) 지수 : 최대만량 용량에 대한 유리병

의 질량(L)   L=0.44 Х M Х V-0.77

*L값(경량화지수)의 표준 : 1.0-1.4

(1.0이하-경량병 / 0.7이하-초경량병 /1.4이상-중량병)

2. 안전강화

3. 유리병의 리사이클링성 – 병의 착색이 문제

4. 다양화 대응

◎착색 유리병의 문제점

◎금속캔의 종류 - 구성

․Two-piece Can(투 피스 캔) : 탄산가스가 함유된 음료 캔, 소 용량의

높이가 낮은 캔

․Three-piece Can(쓰리 피스 캔) : 통조림캔(고온고압살균, 진공)

◎금속캔의 종류 - 재료

-TPS(Tin Plated Steel)(주석도금 강판)

-TFS(Tin-free Steel)(크롬도금 강판)

-알루미늄 캔

-TULC(Toyo Ultimate Can) : PET이용

-Composite Can

◎포장표준화를 통한 Green Packaging 기법

*포장 표준화 의의 : 물류 효율을 높이는 기본 요소, 물류 표준화 성취 동기 부여의 핵심요소, 즉각적인 포장원가절감을 위한 중점요소

◎포장 표준화 추진단계

단 계	핵심내용
1 단계 표준파렛트
2 단계 겉포장 표준화
3 단계 속포장 표준화

◎치수 및 강도 표준화 개발사례 - 방울토마토 포장용 상자

구 분	기 존 규 격	개 선 안
포장치수	겉포장 : 412 x 275 x 190mm	겉포장 : 540 x 360 x 140mm 속포장 : 252 x 164 x 125mm
상자형식	0201형(구 A-1형)	겉포장 : RSC형 상자 2.5Kg : 뚜껑 일체형 접음식(구 B-1형)
포장재질 (겉포장)	백K200/K200/K200/K200/SK180	겉포장 : 백K180/K180/K180/K180/SK180 2.5Kg상자 : 백K180/B160/SK210(B골)
적재효율(%)	93.6	96.4
압축강도(kg)	510	450
수송포장 및 소비자 포장 개선내용	-수냉식 예냉으로서 포장 작업환경에 따른 발수도가낮음 - 겉포장 재질 및 적정설계 미흡 - 통기공 위치 및 크기가 현재의 예냉 저장 및 수송에 따른 냉기의 흐름이 원활하지 못함 -10kg용 포장으로써 대용량이므로 소비패턴 제고 필요함	- 수냉식 예냉에 따른 발수도 강화 - 적정압축강도 설계로 원가절감 - 현장실험을 통한 통기공의 과학적 배치 및 크기설정으로 예냉에 따른 품질향상 - 수송포장과 소비자포장으로 구분하여 설계함으로써 판매촉진 향상 및 매출증대 - 생산성 향상 및 작업 용이성을 고려한 설계

◎향후 포장의  기술동향

① 액티브/패시브 (Active and Passive) 패키징 시스템

제품의 가치를 높이고 기능성을 부여하며, 패키징 및 용기 그 자체가 열화 요인들을 줄이거나 영향을 최소화하여 제품의 가치를 생산 초기 수준에 가깝게 유지하는 것	예) PET병 맥주

1)Scavengers of absorber(흡착제) 패키징 기술

패키징 재료내의 Active agent가 패키징 내의 산소나 에틸렌 가스, 이산화탄소와 수분을 흡착하여 내용물의 보관수명을 연장하는 기술

2)Emitters(active agent 방출) 패키징 기술

흡착제와 반대로 주로 패키징 소재에서 이산화탄소나, 에탄올과 같은 항균제 같은 active agent가 방출되어 나와서 품질을 연장하는 기술

3)Control of gas permeation 패키징 기술

산소나 수분의 적절한 투과 도를 유지함으로 포장 내에 필요한 가스 조성을 만들어 줌으로써 보관수명을 연장하는 기술

② Intelligent Communication 패키징 시스템

패키징이 소비자와 제품간의 인터페이스 역할을 하는 것

-사용자가 상품의 기능을 보다 잘 이용할 수 있게 해 주는 도구로써 다양하고 복잡해진 제품들을 꺼내어 직접 확인하지 않고도 포장만으로 그 제품의 정보나 상태, 사용방법 등을 빠르고 정확하게 알 수 있게 해 주는 시스템 기능

-음료, 스낵, 낙농 등 식품분야 뿐만 아니라 물류와 IT산업분야에서도 큰 영향을 미칠 것으로 예상

-이전에 널리 사용되었던 바코드의 단점을 보완한 RFID기술을 패키징에 접목시켜 활발한 연구가 이루어지고 있음

-크게 두 가지 : 패키징 내부의 변화를 감지하는 Diagnostic기술과 이 Diagnostic 센서가 보낸 신호를 저장하고 송수신하는 Communication Packaging System기술

1) Indicator 기술

-센서 작용으로 소비자에게 상품의 상태와 변화를 알려줌으로써 제품의 부패여부를 알려주는 용해성 라벨이나, 밀봉성을 색의 변화로 알려주는 기술

2) Communication Packaging System 기술

㉮RFID(Radio Frequency Identification)

-소형 반도체 칩을 이용해 사물의 정보를 처리하는 기술

㉯EAS Packaging (Electronic Article Surveillance)

㉰EMID Packaging (electromagnetic identification)

㉱Organic semiconduction Packaging

□ 유비쿼터스 환경에 적합한 기술

․RFID의 응용 분야

Access Control, Logistics / Supply Chain, Automatic Fare Collection, Banking, Wireless Commerce, Others

․포장, 물류분야에서의 RFID 이용

433.92 MHz 주파수 분배

주파수 대역 : 433.67 ~ 434.17MHz (500kHz 대역폭)

- 국제 표준 (04.8. International Standard 1st ED.) 준수

용도 : Active RFID/USN (컨테이너 관리용)

사용조건

- 항만, 집하장, 부두창고 등의 컨테이너관리장소에서 컨테이너관리용으로 RFID와 리더간의 단거리 통신 가능

- 사용자는 사용신고 필요 (사용지역의 정보통신부 체신청)

433MHz는 ISO 18000-7 표준제정(04.8.31)

미국, 유럽에서 Active RFID로 컨테이너 관리 용으로 사용 중

- 한국은 아마추어 무선국(HAM)과 공유, 미국은 장소 제한

․RFID태그 내장한 PET보틀 용기용 캡

東洋製管㈜와 NEC, 세계 최초로 RFID태그 내장 PET보틀 용기 공동 개발 - RFID태그를 활용한 「유비쿼터스 정보 용기」의 시장 창조와 전개 추진

- 캡에 내장된 RFID태그의 주파수는 2.45㎓, passive Type

- 금속캔(스틸캔, 알루미늄캔)이나 플라스틱 용기, 유리병, 종이 용기 등

모든 용기로의 확대 적용 예정

③ 나노기술(Nanotechnology) 패키징 시스템

10억분의1(10-7)m 수준의 정밀한 극미세 가공으로 원자구조를 조작, 배열할 수 있는 기술을 응용한 신물질, 신소재, 신기술을 이용하여 포장재의 차단성, 열적안전성, 내구성 등의 물성을 강화하고, 제품의 질적 향상과 보존을 위한 흡착, 항균, 가스조절 등의 기능을 부여한 것

④ 유니버설 (Universal, Convenience) 패키징 시스템

남녀노소를 막론하고 가능한 최대한의 사용자 요구를 만족시키는 패키징을 말하며 제품이나 환경을 보다 많은 사람들이 편리하게 사용하도록 함으로써 모든 사람들의 생활을 쾌적하게 하는 것

- 유니버설 패키징 7원칙

ⅰ누구라도 간단하게 개봉할 수 있다.

ⅱ 시간과 힘들지 않게 조립과 해체를 할 수 있다.

ⅲ 무리한 자세나 힘을 들이지 않고도 들고 갈 수 있다.

ⅳ 간단하게 그리고 확실히 내용품을 꺼낼 수 있다.

ⅴ 사용사항에 따라서 사용하기 쉽게 만들어져 있다.

Ⅵ 꼭 전달해야 하는 정보가 알기 쉽게 되어있다.

Ⅶ 기능을 부가(附加)하는 것으로 큰 코스트가 드는 것을 방지한다.

⑤ 환경친화 (Environmental Friendly) 패키징 시스템

패키징이 환경에 미치는 부정적인 영향을 줄이기 위해 포장자체를 경량화 하여 자원을 절약하고, 재활용을 권장하여 쓰레기를 줄이며, 소각시의 유해물질 배출 저하, 매립시 포장재의 빠른 분해를 촉진하여 친환경성을 확보하도록 하는 포장 활동 및 기술

1) 자원 절약을 통한 기술

2) 재활용을 통한 기술

3) 매립과 소각 관련 기술

*4R : Reduction, Reuse, Recycle, Recovery

◎RoHS

RoHS : The Restriction of the Use of certain Hazardous Substances in electrical and electronic equipment(납, 수은, 카드뮴, 6가 크롬 등의 중금속 유해물질 사용 규제)

미국과 EU의 경우, 납, 카드뮴, 수은, 6가 크롬 등 규제대상 중금속의 총 함유량을 100ppm 이하로 하고 있음.

포장재, 잉크, 염료, 물감, 점착제, 안정제 등으로 포장재 제조 시 사용될 수 있는 원료 및 부자재까지 폭넓게 규제대상으로 정하고 있음.

□환경부에서는 2006년 3월 14일 「제품의 포장재질·포장방법에 관한 기준 등에 관한 규칙」을 개정, 권고