2016년 4월 쿄토의정서에 대한 온난화 대책의 새로운 환경대응 국제조약으로써 175개의 국가와 지역이 서명한 파리협정이 채택되었다. 일본도 2030년까지 2013년 대비 온실효과 가스를 26% 삭감하는 약속초안을 제출했다.
또 SDGs(Sustainable Development Goals,은 2015년 9월 UN 서밋에서 채택된 지속가능한 개발목표로 각 나라는 2030년을 목표로 빈곤, 불평등에 종지부를 찍고 기후변동에 대처하기 위한 노력을 진행하게 된다.
인쇄잉크 및 접착제도 재생가능자원, 식물유래 원료의 활용이 점점 요구되어질 것이라 생각된다.
토요잉크 그룹이 노력을 쏟고 있는 바이오매스 원료를 활용한 바이오매스 잉크, 바이오매스 접착제의 개발과 바이오매스 제품을 사용할 때의 장점으로써 이산화탄소(CO2) 배출량 삭감효과 등에 대해 소개한다.

환격대응 규제 및 업계동향
표1은 그라비어인쇄와 관련된 법규제에 대해 정리한 것이다. 그라비어인쇄에서는 종래부터 폭넓게 사용해 오던 톨루엔에 대해, 배출량 도출 의무화, 작업환경 관리농도 강화에 따라 논톨루엔화가 진행되어 왔다. 중국에서도 플라스틱 포장재 중의 잔류용제량, 특히 톨루엔 잔류용제에 대한 규제가 엄격해졌고, 일본도 마찬가지로 논톨루엔화가 급속하게 진행되고 있다.
또 일본에서는 인쇄기 및 라미네이트에서의 VOC배출규제인 개정대기오염방지법이 2006년에 시행되었으며, 이것을 계기로 용제연소장치 및 용제회수장치 설치가 가속되었다. 중국에서도 2016년 VOC 배출규제가 강화되어 인쇄업계에 큰 영향을 끼쳤다. 세계적으로CO2 배출량 삭감 요망, 필요성이 커지고 있으며, 식품패키지 및 여기에 사용되는 잉크의안정성에 대한 규제가 강화되고 있다.
법규제 강화에 대응하는 잉크의 변형을 그림2에 나타낸다. 직장, 작업환경을 배려하는 톨루엔계에서 논톨루엔계 잉크로 이행, 지구환경, VOC를 배려하는 용제회수형 잉크 및 수성잉크 개발, 최근에는 식품 및 패키지의 안심, 안전을 배려한 구주규제 대응용 잉크 개발, 나중에 소개할 순환형 사회를 의식한 천연물 소재를 활용한 바이오매스 잉크 개발로트렌드가 변화되고 있다.
미국은 탈퇴의사를 표명하고 있지만, 2016년 4월, 175개의 국가와 지역이 서명한 파리 협정이 채택되었다.
파리협정은 세계 전체의 온실효과가스 배출량 삭감을 위한 방침과 장기목표를 설정한 것에 더해 도상국, 신흥국에도 온난화대책에 자주적인 노력을 요구하고 있다는 점에서 의미가 크다.
일본은 2030년까지 2013년 대비 온실효과가스를 26% 삭감하는 약속초안 (Intended Nationally Determined Contributions)을 제출했다.

SDGs는 2015년 9월 UV서밋에서 채택된 지속가능한 개발목표이다. 각 국가는 2030년을 목표로 빈곤, 불평등에 종지부를 찍고, 기후변동에 대처하기 위한 노력을 해야만 한다.
인쇄잉크공업연합회 및 회원회사인 각 잉크제조사는 환경을 배려한 잉크개발에 적극적으로 노력해 왔다. 그 결과를 예를 들면, 오프셋 잉크는 기존의 환경추진제도 「식물유 잉크마크」, 「에코마크」를 따라 약 95% 이상이 해당제품이 될 정도에 이르렀다.
기존제도의 기준은 이미 거의 달성하고 있는 상황이며, 잉크업계 환경부하저감활동을 촉진하기 위해 공업회는 새로운 환경마크제도로써 「잉크 그린마크 제도」를 구축, 보급을 목표로 하고 있다.
인쇄잉크공업연합회는 먼저 오프셋 잉크, 신문잉크를 대상으로 2015년 9월부터 「잉크 그린마크 제도」의 운영을 개시했다. 이 오프셋, 신문잉크의 「잉크 그린마크 제도」는 주로 잉크 속의 바이오매스 비율을 지표로 두는데, 그 경우에 따라 잉크의 환경대응 레벨을★부터 ★★★의 3단계로 순위를 붙여, 라벨에 표시하는 제도이다. CO2 배출 및 유한자원 소비라는 환경부하 저감을 목적으로 화석자원유래 원재료를 바이오매스로 대체하는 활동을 촉진하는 것이 목적이다. 플렉소 잉크 및 그라비어 잉크에도 본 제도를 구축, 보급을 목표로 할 예정이다.
표2가 오프셋 잉크, 신문잉크의 그린마크 제도 기준이다. 예를 들면 매엽 잉크의 경우 잉크 속의 포함되는 바이오매스의 비율이 30% 이상일 경우 ★, 40% 이상일 때 ★★, 50% 이상일 때 ★★★로 되어 있으며, NL규제를 준수할 것과 아로마프리 용제를 사용하는 것도 인정조건으로 되어있다.

바이오매스에 관한 토픽
바이오매스에 관한 토픽 몇 가지를 발췌해서 소개한다.
2012년 7월 일본 내 바이오매스 제품 소각 시 발생하는 CO2를 카본 뉴트럴로 취급하는 것이 UN기후변동조약으로 인정되었다.
2015년 7월 일본은 온실효과가스 삭감을 위해 2030년도에 2013년도 대비 온실효과 가스를 26% 삭감하는 약속초안을 제출. 이 목표달성을 위해 카본 뉴트럴인 바이오매스 제품으로온실효과 가스를 삭감한다고 정하고, 바이오 매스 플라스틱의 국내출하량의 목표수치를설정했다.

앞으로 보급이 예상되는 바이오매스 플라스틱과 병행하여 바이오매스 잉크, 접착제의 개발이 각사에서 적극적으로 이루어지고 있다. 포장재에 관련된 제도로서는 카본풋프린트(CFP)제도가 있다.
카본풋프린트는 하나의 상품이 원료조달, 생산, 유통, 폐기, 리사이클에 이르기까지 각각의 단계에서 배출된 CO2의 총합계를 중량으로 나타내고, 상품에 표시하는 제도이다.
일본에서는 2010년 2월에 일본햄이 비엔나 로스햄에 CFP 표시상품을 시장투입한 것을 시작으로 다양한 상품에 확대되고 있다.
카본풋프린트 마크 이외에도 국가 및 제3자 기관이 인정, 발행하고 있는 재생지 사용마크,에코마크, 뒤에 설명하는 바이오매스 마크, 또 사업단체가 독자적으로 인정하고 있는 NL마크, 식물유 잉크마크 등이 있다.
바이오매스 마크를 인정, 발행하고 있는 일본유기자원협회는 유기성자원의 유효이용의 촉진을 도모하고, 지속가능한 순환형 사회의 구축과 환경보전 유지에 기여하는 것을 목적으로 설립된 단체이다. 현재 건조피막 속의 바이오 매스도 10% 이상이 되면 바이오매스마크를 부여하는 인정기준이 만들어져 있다. 인정에는 바이오매스를 사용하고 있다는 것만이 아니라 환경제품으로써 안정, 안심성을 심사한다. 제품 중의 바이오매스도에 따라서10~100%까지 바이오매스 마크가 인정된다.
더욱이 매년 인정품 중에서 임의로 추출한 제품을 탄소법(C14법)에 따라 측정하고, 신청치대로 바이오매스가 포함되어 있는지를 조사함으로써 마크의 신뢰성을 높이고 있다.

바이오매스 잉크, 바이오매스 접착제의 개발
고갈성 자원이 아닌, 현생의 생물체 구성 물질 기원의 산업자재를 바이오매스라고 부른다. 바이오매스는 유기물이며, 연소되면 이산화탄소를 배출하지만 여기에 포함되는 탄소는 바이오매스가 성장과정에서 광합성을 통해 대기중에서 흡수한 이산화탄소에서 유래한다. 때문에 바이오매스를 연소하더라도 전체를 보게 되면 대기 중의 CO2를 증가시키지 않는다고 여겨지며, 이것을 카본뉴트럴이라고 부른다.
바이오매스 원료는 「나무」를 원료로 하는 목질계 바이오매스와 「풀」을 원료로 하는 초본계 바이오매스 등이 있다.
잉크 및 접착제의 원료로써 사용할 수 있는 바이오매스 원료는 예를 들면 질산 셀룰로우스, 폴리아마이드, 우레탄, 로진 등 수지의 원료로써 활용할 수 있는 목화, 소나무, 옥수수,쌀, 아주까리, 그리고 에탄올 및 아세트산에틸 등 용제의 원료가 되는 폐재 및 왈라, 왁스등 첨가제의 출발원료가 되는 팜유 등을 들 수 있다.
하나의 예로 당사가 개발한 라미네이트용 그라비어 잉크 「LP바이오」에 대해서 설명한다. LP바이오는 수지의 일부에 비식용 작물인 속씨식물의 씨앗에서 추출한 바이오매스 원료를 활용해 수지를 만든 것으로, 논톨루엔 논MEK형 잉크이며 10%의 바이오매스 마크를취득완료했다. 스위스 조례의 포지티브 리스트에 수록된 물질, 원료로 구성, 처방 설계되어 있다. 이 LP바이오는 토요 모턴이 개발한 바이오매스 접착제와 함께 사용되어 스낵포장재, 레토르트 포장재 등의 식품패키지 및 샴푸, 린스 등의 리필용기 포장재 등에 사용된다.
잉크의 조성은 주로 원료, 수지, 기타 첨가제 그리고 용제로 구성된다. 바이오매스 잉크인 「LP바이오」는 수지의 일부에 비식용 작물인 속씨식물의 씨앗에서 추출한 바이오매스 원료를 활용한 수지를 사용하고 있다. 바이오매스 원료를 출발원료의 일부로 하는 우레탄수지를 개발하고 토요잉크 그룹 내에서 합성, 생산한 수지를 잉크의 원료로써 사용하고 있다. 당초에는 바이오매스원료를 사용하는 경우 석화원료유래 수지와 동등한 수지응집력 및 용제 용해성을 확보하는 것이 어려웠지만, 수지 처방생산 프로세스, 잉크처방 등을거듭 노력한 끝에 바이오매스도, 즉 잉크의 총고형분 중의 바이오매스 비율을 10% 이상 확보할 수 있게 되었다.
또 토요 모턴이 개발한 것으로 식물의 씨앗 및 비식용 열매에서 추출한 바이오매스 성분을 수지원료로 활용한 드라이 라미네이트용 및 무용제형 논솔라미네이트 접착제가 있다. 각각 10% 및 20%의 바이오매스를 취득 완료했다.

바이오매스 잉크, 접착제의 CO2 삭감효과
다음으로 바이오매스 잉크 및 바이오매스 접착제를 라미네이트 포장재로 사용한 경우의CO2 배출량 삭감효과를 산출한 예를 소개한다. 잉크에 사용된 원료의 제조, 운송, 인쇄공정, 포장재 연소, 소각하는 공정에서 착안해 잉크, 접착제 원료를 종래 석유유래에서 바이오매스 원료로 변경한 경우의 CO2 배출량 삭감효과를 산출했다.
표3은 종래 석화원료 유래의 잉크, 접착제를 사용한 경우 대비 바이오매스잉크 「LP바이오」 및 바이오매스 접착제를 사용한 경우의 CO2 삭감효과를 비교한 것이다.
바이오매스 제품을 사용함으로써 인쇄물 및 최종포장재의 잉크에는 약 10~20%의 CO2 배출량을 삭감할 수 있게 되었다. 개발된 바이오매스 제품에는 바이오매스 유래의 용제를 사용하고 있으므로 인쇄 시 배출된 용제도 가미하게 되면 잉크에 약 15~20%으로 더 큰CO2 배출량 삭감효과를 기대할 수 있다.
마찬가지로 라미네이트 접착제에도 바이오매스 접착제를 사용함으로써 석화원료 유래의접착제와 비교해 약 5~20%의 CO2 배출량을 삭감할 수 있게 된다.
바이오매스 잉크를 사용함으로써 약 15~20%의 CO2 배출량 삭감효과가 얻어지는 이유로는 먼저 천연물 유래 수지 및 바이오 용제를 사용하고 있기 때문에 석화 유래의 원료에 비해 원료조달까지의 CO2 배출량이 적어지고, 다음으로 천연물 유래 수지 및 바이오용제를사용하고 있는 제품의 최종 포장재를 연소, 소각하거나 인쇄기에서 배출되는 용제를 연소처리하는 단계에서 카본뉴트럴에 의해 CO2배출량이 경감된다는 두 가지 요인을 들 수 있다.
표4는 인쇄잉크 공업연합회가 공표한 그라비어 잉크 생산량 데이터를 베이스로 필름용 논톨루엔형 그라비어 잉크 5만 4000톤을 당사의 바이오매스 잉크로 전량 바뀌었을 경우를 가정했을 때 CO2 배출량 삭감효과를 계산한 것이다.

종래 석화원료 유래의 잉크 약 5만4000톤을 바이오매스 잉크로 치환함으로써 연간 약 5만톤의 CO2를 삭감할 수 있다는 계산이다. 이것은 약 2만 3000명이 1년간 생활하면서 방출하는 CO2 양에 상당한다.

지속가능한 순환형 사회 확립에 공헌
토요잉크 그룹은 환경대응에 재빠르게 착안하고, 20~25년 전부터 논톨루엔 잉크, 수성잉크 개발을 진행해 왔다. 바이오매스 잉크, 바이오매스 접착제도 5년 전부터 본격적인 연구, 개발을 개시해 종래 석화원료 유래의 제품 대비 CO2 삭감에 공헌할 수 있는 라미네이트 잉크, 접착제를 출시했다. 또 앞면 인쇄잉크, 종이용 잉크, 핫멜트, 오프셋 잉크까지 바이오매스 제품을 라인업 확충을 진행하고 있다. 앞으로 바이오매스 제품의 레벨업, 라인업 확충을 진행해 바이오매스 제품을 보급해감으로써 지속가능한 순환형 사회의 확립에 공헌해 가고자 한다.

<월간PT 2018년 9월호>