포장은 인류 문명과 오랜 역사를 함께하며, 초기 인류가 도구를 처음 활용했을 때 개념이 등장했습니다. '포장'의 가장 초기 사례 중 하나는 나뭇잎을 사용하여 음식을 포장하는 것입니다. 현대에서 포장이란 일반적으로 유통, 보관, 운송, 판매, 사용 및 재사용을 위해 제품을 둘러싸서 보호하는 물체를 의미합니다. 제품을 안전하게 보호하는 것이 핵심 기능이지만, 포장 폐기물의 증가로 환경 훼손이 심화됨에 따라 보다 지속가능한 방식으로 포장을 설계, 제조, 소비, 재활용하려는 요구가 높아지고 있습니다.
더 건강하고 지속 가능한 생태계에 대한 긴급한 요구에 맞서 EU와 중국 정책 입안자들은 제품 수명주기 루프를 종료하여 글로벌 문제를 해결하기 위해 순환 경제(CE) 개념을 제안했습니다. CE로 전환하려면 선형 경제 모델에서 급격한 변화가 필요합니다. 기본 원칙은 재료가 사용, 재사용, 재활용되어 여러 수명주기에 걸쳐 가치를 창출하는 폐쇄형 자원 루프입니다. 사용 수명이 끝난 상품은 다른 사람을 위한 자원으로 전환되어 이 폐쇄 루프 시스템을 통해 낭비를 최소화합니다.
CE 개발에는 공급업체, 제조업체, 재활용업체, 유통업체, 소매업체, 소비자, 폐기물 수거업체 등 다양한 부문의 공동 노력이 필요합니다. 포장 산업은 중요하고 빠르게 성장하는 경제 부문입니다. 서유럽의 매출액은 GDP의 약 2%를 차지하고 식품 산업이 최대 사용자(전체 생산량의 거의 60%)입니다. 포장은 일상생활에 스며들어 있지만, 전통적인 선형 '제조-운송-소비-폐기' 모델에서 발생하는 엄청난 환경 문제가 단점으로 작용합니다. 플라스틱은 포장재를 지배합니다. 전 세계 플라스틱 포장 소비는 1950년대 이후 급증하여 생산된 모든 플라스틱의 40.5%를 차지했습니다(EU에서 가장 큰 플라스틱 소비 부문). 그러나 재활용률은 여전히 낮은 수준으로 EU에서는 34.6%, 매립률은 23% 이상입니다. 중국과 미국은 훨씬 더 낮은 비율(각각 25%, 9%)로 심각한 오염을 야기하고 있습니다.
포장에는 원자재 생산자, 설계자, 제조업체, 운송업체, 유통업체, 소비자 및 당국 등 다양한 이해관계자가 참여합니다. 포장 디자인은 재료, 제조 프로세스 및 수명 종료 옵션을 결정하므로 가치 사슬의 결정적인 연결 고리입니다. 이는 모두 CE의 폐쇄 루프 모델에 중요합니다. 그러나 기존 문헌 검토에서는 CE 중심의 포장 디자인을 체계적으로 다루는 경우가 거의 없습니다. 대부분은 소비자 행동, 플라스틱 폐기물 관리 또는 재활용 기술에 중점을 두고 설계 단계를 무시합니다. 특히 디자인은 포장이 환경에 미치는 영향의 최대 80%에 영향을 미칩니다. 일부 연구에서는 산업용 패키징 개발 및 기본 설계 도구를 다루지만, 세부 설계 프로세스 및 고려 사항은 아직 충분히 탐구되지 않은 상태입니다. 디자인 중심 관점에서 CE용 포장 디자인을 구체적으로 검토한 사전 검토는 없습니다.
이에 본 연구에서는 CE 관련 포장디자인에 초점을 맞춰 최신 문헌검토를 실시하였다. 결과는 원형 패키징 디자인 프레임워크로 종합되어 디자인 프로세스에 대한 주요 요소와 고려 사항을 간략하게 설명합니다. 이 백서는 다음과 같이 구성되어 있습니다. 섹션 1에서는 CE 및 패키징 배경을 소개합니다. 섹션 2에서는 다양한 정부 수준의 CE 관련 포장 디자인 규정/정책을 개괄적으로 설명합니다. 섹션 3에서는 문헌 검토 방법을 자세히 설명합니다. 섹션 4에서는 CE 중심의 포장 디자인에 관한 학술 출판물에 대한 체계적인 검토를 제시합니다. 5장에서는 결과와 향후 연구 동향에 대해 논의한다.
이 섹션에서는 포장 폐기물 문제를 해결하고 순환 경제를 달성하기 위해 다양한 수준에서 정부가 도입한 규정 및 정책에 대한 개요를 제공합니다.
긴급한 환경 보호 문제를 해결하기 위해 EU는 수많은 규정과 정책을 제정했습니다. EU 폐기물 법률은 폐기물 재활용에 대한 목표와 조항을 정의합니다. 폐기물 기본 지침 2018/851에 자세히 설명된 대로 생활 폐기물 재사용 및 재활용 비율은 2025년까지 55%, 2030년까지 60%, 2035년까지 65%에 도달해야 합니다. 포장 폐기물은 가정 폐기물의 상당 부분을 차지하므로 이러한 목표를 달성하려면 포장이 여러 번 재사용되고 재활용성이 향상되도록 설계해야 합니다.
종이 및 유리와 같은 폐기물 유형 중에서 플라스틱 포장 폐기물은 엄격한 중량 기반 재활용 목표를 설정하는 지침 2018/852에서 특별히 강조됩니다. 모든 포장 폐기물의 최소 65%는 2025년까지 재활용되어야 하며, 2030년까지 70%까지 증가해야 합니다. EU 폐기물 정책 및 법률에 맞춰 플라스틱 제품 디자인을 개선하고 플라스틱 폐기물 재활용률을 높이며 재활용 플라스틱의 품질을 향상시키는 것을 목표로 하는 최초의 순환 경제 플라스틱 전략이 시작되었습니다.
EU 폐기물 법률에 명시된 장기 목표를 달성하기 위해 EU의 '더 깨끗하고 경쟁력 있는 유럽을 위한 새로운 순환 경제 실행 계획'에서는 실행 계획을 제안했습니다. 이 계획의 핵심 구성 요소는 소비 패턴을 변화시키면서 지속 가능한 제품을 설계하고 생산하는 것입니다. 이 계획은 순환 가능성이 높은 것으로 확인된 포장 및 플라스틱을 포함한 여러 부문에 중점을 두고 있습니다. 따라서 포장 디자이너는 순환 경제를 발전시키는 데 중추적인 역할을 합니다. 지속 가능한 포장을 만들어 소비자 행동에 영향을 미치고 제품 제조 및 소비 단계 전반에서 폐기물을 최소화할 수 있습니다.
국가 수준
EU의 포장 및 포장 폐기물 지침 2018/852 및 EU 폐기물 법률에 대응하기 위해 수많은 국가 정부가 해당 정책을 수립했습니다. 예를 들어, 영국 정부는 포장에 대한 세 가지 핵심 요구 사항을 설명하는 순환 경제 패키지(CEP) 정책 성명을 발표했습니다.
(i) 포장은 재사용 또는 복구가 가능하도록 설계, 제조 및 상업화되어야 합니다.
(ii) 포장 내 위험하거나 유해한 물질의 함량을 최소화해야 합니다.
(iii) 포장 중량과 부피는 필요한 위생, 안전 및 소비자 수용 수준을 보장하면서 필요한 최소한으로 제한되어야 합니다.
또한 프랑스는 2020년에 플라스틱 소비 감소, 재사용 및 재활용 강화, 생산자 책임 확대, 포장 분류 촉진을 위한 소비자 정보 의무 제공을 목표로 하는 새로운 법률을 제정했습니다. 스웨덴은 또한 지속 가능한 제품 및 관련 포장 디자인과 함께 지속 가능한 재료 사용을 포함하는 국가 순환 경제 전략을 발표했으며 이는 4가지 주요 초점 영역 중 2가지로 확인되었습니다. 다른 국가의 정책과 전략에 대한 자세한 내용은 독자에게 관련 문헌을 참조하시기 바랍니다.
지역 수준
국가 순환경제(CE) 정책 및 법률에 맞춰 지방 당국은 지역 경제 상황에 맞는 지역 CE 전략과 로드맵을 발표했습니다. 이러한 지역 계획은 환경적 고려뿐만 아니라 지역 주요 부문의 이해관계에 따라 형성됩니다.
백서 '순환 경제 전환을 가능하게 하는 시 정부와 그 역할'에는 지자체 CE 로드맵이 요약되어 있으며, 그 중 다수는 부문별 접근 방식을 채택하고 있습니다. 예를 들어, 로테르담의 순환 경제 계획은 바이오 기반 소재 부문을 핵심 초점으로 우선시합니다. 또 다른 도시의 CE 로드맵은 일회용 플라스틱 포장 백 사용을 줄이기 위한 조치를 제안합니다. 이는 주요 경제 동인인 지역 관광이 상당한 일회용 포장 폐기물을 생성하기 때문에 매우 중요합니다. 파리는 생수 소비와 관련 플라스틱 폐기물을 줄이기 위해 식수대를 설치하는 것을 목표로 하고 있습니다.
글래스고의 순환 경제 전략은 디자이너들이 친환경 소재를 선택하고, 디자인을 통해 낭비를 제거하고, 분해와 적응성을 위한 디자인 원칙을 고수하도록 촉구합니다. [예 생략]과 같은 전 세계 도시에서는 유사한 전략을 개발했습니다. 관련 백서는 글로벌 지방자치단체 순환 계획에 대한 자세한 개요를 제공합니다.
이러한 지방 정부 주도의 CE 전략 전반에 걸쳐 일관된 강조가 나타납니다. 순환성을 실현하려면 설계자와 생산자가 제품의 사용 후 폐기물에 대해 더 큰 책임을 져야 합니다. 현재로서는 책임을 완전히 감당하지 못하고 있습니다.
행동 양식
순환 경제 맥락에서 포장 디자인에 초점을 맞춘 학술 연구를 식별하기 위해 제안된 방법론을 바탕으로 체계적인 문헌 검토가 수행되었습니다. 검토는 계획, 실행, 보고라는 세 가지 핵심 단계를 따랐습니다.
계획 단계에서는 상세한 검토 프로토콜과 함께 주요 연구 키워드가 식별되었습니다. 실행 단계에는 ISI Web of Science, Scopus, Google Scholar 및 Ei Compendex를 포함하여 평판이 좋은 여러 학술 데이터베이스에서 문헌을 검색한 후 관련 소스에 대한 초기 심사 및 심층 분석이 포함되었습니다. 마지막으로 보고 단계에서 검토 결과를 종합하고 문서화했습니다.
채택된 방법론에 따라 특정 키워드와 검색어(아래 나열)가 선택되었습니다. 포괄적인 검토를 보장하기 위해 순환 경제 지향 포장 디자인과 관련된 연구를 찾기 위해 여러 데이터베이스 검색에서 이러한 키워드의 조합을 활용했습니다. 검색은 연구에 적합한 문헌을 선별하기 위해 앞서 언급한 학술 데이터베이스를 통해서만 수행되었습니다.
결과 및 토론
이 섹션에서는 순환 경제의 맥락에서 포장 디자인에 관한 최신 연구를 검토하는 데 중점을 둡니다. 본 문헌 검토의 결과는 재료 선택, 컨셉 디자인 단계, 디자인 개발 단계, 디자인 검증을 위한 도구 및 지표에서 확인할 수 있습니다. 결과에 대해 심도있는 논의가 진행되었으며 향후 연구 기회가 확인되었습니다.
재료 선택
재료 선택의 원리
소재 선택은 순환경제(CE) 개념의 핵심입니다. 친환경 소재 채택의 중요성은 학술 문헌, 국가 정부 전략, 대중 담론 등에서 반복적으로 강조되어 왔습니다. 포장은 종이, 유리, 금속, 플라스틱 등 다양한 재료로 만들 수 있으며 플라스틱은 특히 주목을 받고 있습니다. 플라스틱 포장 폐기물은 전 세계적으로 포장 폐기물 중 가장 큰 부분을 차지하며 지구 생태계에 심각한 위협을 가하고 있습니다.
EU의 주요 법률 변경으로 인해 포장에 사용되는 폴리머 재료는 이제 전체 제품 수명주기 동안 적절하게 관리되어야 합니다. EU 목표를 달성하기 위한 두 가지 중요한 우선 순위는 포장 폐기물 발생을 줄이고 재료 회수를 위한 포장 재료의 재활용 가능성을 높이는 것입니다. 사려 깊은 설계(개념 설계, 설계 개발 및 포장 재사용에 대한 후속 섹션에서 자세히 설명)를 통해 재료 사용을 최소화하고 매립이나 소각을 방지하는 생분해성 재료를 채택함으로써 폐기물을 줄일 수 있습니다. 한편, 재료 재활용은 재활용 재료 또는 재활용 함량이 높은 재료를 사용하여 실현할 수 있습니다. 재활용이 불가능할 경우 에너지 회수(폐기물을 에너지로)가 실행 가능한 대안이 됩니다. 실제적인 예로는 Dell의 친환경 포장이 있습니다. 트레이에는 해양 플라스틱 25%와 병 및 식품 용기의 재활용 고밀도 폴리에틸렌(HDPE)을 포함하여 무게 기준으로 93% 이상의 재활용 플라스틱이 사용됩니다. 바다 거품 운동화에 플라스틱 병의 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET) 섬유와 버려진 자망의 나일론이 포함된 Adidas-Parley의 AIR 전략이 있습니다.
CE 특정 재료 선택 원칙 외에도 기존 포장 디자인 기준이 계속 적용됩니다.
(i) 제품 품질을 보호하기 위해 재료 기능성을 강화합니다.
(ii) 비용 절감;
(iii) 인간과 생태계에 위험하지 않은 깨끗하고 안전한 재료를 사용합니다.
다음 하위 섹션에서는 원형 포장 디자인에서 재료를 선택할 때 고려해야 할 주요 사항을 간략하게 설명합니다.
재사용 및 재활용 포장재의 특성
재사용 및 재활용 재료의 재료 및 기계적 특성
재료 루프 폐쇄의 실행 가능성은 재사용 및 재활용 재료의 특성에 크게 좌우됩니다. 특히 이러한 재료(또는 이 재료로 제작된 구성 요소 및 제품)가 잔여 특성, 특성 및 기능을 고려할 때 재사용 또는 재활용을 위해 효과적으로 회수, 재처리 및 재배포될 수 있는지 여부에 달려 있습니다.
학자들은 설계자와 엔지니어에게 포장 플라스틱의 재료 및 기계적 특성을 이해하도록 촉구했습니다. 이러한 특성은 여러 번 사용하거나 재처리 주기 후에 점차적으로 저하될 수 있기 때문입니다. 연구에 따르면 플라스틱은 일반적으로 7번의 재활용 반복 후에 사용할 수 없을 정도로 악화됩니다. 예를 들어, 연구에 따르면 폴리프로필렌(PP)의 탄성 계수는 재처리 후 감소하여 재료의 탄성이 낮아지고 부서지기 쉬운 것으로 나타났습니다. 반복적인 세탁은 PP 포장 품질에도 부정적인 영향을 미칩니다. 또한 재활용 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET)를 가공하면 용융 점도가 증가하고 블로우 성형 중 재료 유동성이 감소하며 완제품이 수준 이하로 떨어집니다. 이와 대조적으로, 고밀도 폴리에틸렌(HDPE)은 여러 재처리 주기에 걸쳐 거의 변하지 않은 기계적 특성을 유지하므로 이 점에서 PP 및 PET보다 우수합니다. 다른 연구에서는 순수 PET와 재활용 PET의 혼합 비율을 조사한 결과 70/30 혼합물이 압출 중에 유리한 유변학적, 기계적 및 열적 특성을 나타내는 것으로 나타났습니다. 재처리된 PET, 폴리에틸렌(PE) 및 PP 샘플의 가공성과 기계적 성능을 분석한 연구에 따르면 PET 폐기물은 이질성이 높더라도 폐쇄 루프 재활용에 적합하고 여러 번 재활용할 수 있는 반면, PP 폐기물(혼합 또는 단일 유형)은 재활용 중 상당한 분해로 인해 그렇지 않은 것으로 나타났습니다. 추가 연구에서는 재활용 다층 HDPE 식품 포장(예: 집 밖에서 소비하기 위한 마실 수 있는 요구르트 병)의 에틸렌 비닐 알코올(EVOH) 함량이 미치는 영향을 평가했습니다. 이전 연구에서 언급한 바와 같이, 해양 플라스틱과 기타 재활용 HDPE는 일부 포장 응용 분야에서 1:3 비율로 혼합되어 화학적 조성과 최종 제품 품질이 재활용 플라스틱의 불순물로 인해 크게 손상되지 않도록 보장합니다. 원형 포장 디자인을 위한 재료를 선택할 때 설계자는 후속 재활용 프로세스도 고려해야 합니다. 예를 들어 PET 재활용은 고온 저항과 상대적 불활성으로 인해 더 많은 에너지를 소비합니다. 다양한 폴리머의 경제 및 환경 영향에 대한 연구에서는 PP, PE, 폴리염화비닐(PVC) 및 폴리락트산(PLA)이 선호되는 옵션으로 확인되었습니다. 그 이유는 이들 폴리머의 생산이 화석 고갈을 줄이고 재활용에 필요한 에너지가 적기 때문입니다. 또한 폴리올레핀은 PET보다 오염물질 흡착률이 높아 재활용 시 집중적인 세척이 필요하고 관련 비용도 증가합니다. 재활용 기술 및 플라스틱 폐기물 관리에 대한 자세한 통찰력을 얻으려면 독자가 인용된 문헌을 참조하십시오.
특히 잠재적인 재료를 선택할 때 제품 적용이 재료 가용성을 크게 제한하므로 가장 먼저 고려해야 합니다. 예를 들어, 리필 가능한 손 세척 젤 포장에는 단단하고 내구성이 있는 재료(특정 영역에서는 이상적으로는 반투명)가 필요한 반면, 반환 가능한 음료수 병은 여러 재활용 주기에 대한 탁월한 재가공성을 갖춘 탄력 있고 가벼운 재료(운송 비용 절감)가 필요합니다.
재활용 재료의 위험성
EU의 순환 경제 실행 계획은 재활용 재료 사용을 핵심 '황금률'로 권장하지만 특정 재활용 재료에는 고유한 위험이 있다는 점을 인식하는 것이 중요합니다. 디자이너는 특정 용도, 특히 식품 포장 및 어린이 장난감 포장에 이러한 재료를 사용할 때 이러한 잠재적인 위험을 완전히 인식해야 합니다.
재활용 폴리머는 주로 플라스틱 제조 과정에서 가소제로 흔히 첨가되는 인체 건강에 유해한 화학물질 종류인 프탈레이트로 인해 위험을 초래합니다. 그러나 프탈레이트는 제품을 원하는 형태로 성형하는 데 중요한 첨가제이므로 프탈레이트를 완전히 제거하는 것이 항상 가능한 것은 아닙니다. 재활용 플라스틱을 재처리하거나 이후 생산 단계(예: 라벨링 및 접착) 중에 추가 프탈레이트가 도입될 수 있으며 이러한 물질은 일반적으로 가정용 플라스틱 폐기물을 재활용하는 동안 제거되지 않습니다.
연구자들은 인간의 건강과 환경에 유해한 화학물질을 포함하여 플라스틱 포장에 사용되는 화학물질을 기록하는 데이터베이스를 개발했습니다. 순수 플라스틱, 재활용 플라스틱 및 폐플라스틱의 프탈레이트 함량을 측정한 연구에 따르면 재활용 플라스틱은 재활용 과정에서 더 많은 프탈레이트를 축적하는 것으로 나타났습니다. 추가 연구에서는 식품 포장에 재활용 PET병 사용 증가가 어린 시절 프탈레이트 노출 증가와 관련이 있었습니다. 프탈레이트 외에도 난연제와 같은 다른 첨가물이 어린이 장난감에서 발견되었으며, 이러한 물질이 재활용 재료를 통해 신제품 수명 주기에 진입한다는 증거가 있습니다. 금지된 브롬화 디페닐 에테르(BDE) 난연제는 다양한 새롭고 재사용 가능한 소비자 제품 및 포장(어린이 장난감 및 자동차 부품 포함)에서도 고농도로 발견되었습니다. 이러한 생물농축성 BDE 및 기타 잔류성 물질은 플라스틱 폐기물 흐름에서 효과적으로 분리될 수 없으므로 특정 제품 및 응용 분야에 재활용 플라스틱을 사용하는 경우 더 엄격한 제한이 적용되어야 합니다.
개념 설계 단계
적절한 재료를 선택한 후 다음 단계는 다양한 포장 디자인 컨셉을 생성하는 것입니다. 이는 상호 연결된 특성을 고려하여 재료 선택부터 개념 설계까지 반복적인 프로세스라는 점이 강조되어야 합니다. 이 하위 섹션에서는 디자이너가 컨셉 생성 단계에서 고려해야 할 요소를 검토하고 요약합니다.
재사용 가능한 포장
재사용 가능한 포장은 순환 경제 개념과 완벽하게 일치하며 가능한 경우 디자이너가 가장 먼저 추구해야 합니다. 이를 사용하면 재활용 포장 처리 및 후속 재제조와 관련된 추가 비용을 피할 수 있습니다. 일반적으로 재사용 가능 포장은 대용량 디스펜서 리필 가능(재사용 가능), 상위 포장 리필 가능(병 및 용기), 반품 가능 포장(용기, 병, 컵 및 접시), 운송 포장(상자 및 소프트 패키지)의 네 가지 유형으로 분류할 수 있습니다.
학자들은 재사용 가능한 포장이 경제 및 환경에 미치는 영향에 영향을 미치는 요인을 분석했습니다. 반품률, 운송 거리, 분류, 청소 및 유지 관리의 어려움과 비용은 재사용 가능한 포장의 이점에 부정적인 영향을 미치며, 이러한 요소가 증가하면 그 가치가 저하되는 것으로 나타났습니다. 자재 생산, 일회용 자재 처리, 재사용 가능 포장에 대한 운송 수요 증가 등을 고려하여 재사용 가능 포장과 일회용 포장 사이에 신중한 균형을 맞춰야 합니다. 또한 전통적으로 일회용 옵션에 의존해 온 시장을 위해 재사용 가능한 포장을 설계할 때 설계자는 포장 채택에 대한 장벽을 이해해야 합니다. 연구에 따르면 재사용 가능한 포장을 도입하려면 생산자와 소매업체뿐만 아니라 소비자에게도 체계적인 변화가 필요하며 이는 공급망 재구성과 생산 라인에 대한 새로운 투자를 통해서만 달성할 수 있습니다. 다음은 각 이해관계자의 주요 장벽을 요약한 것입니다.
생산자: 물류 복잡성 증가; 새로운 포장 및 재고 시나리오에 적응하기 위한 공급망 재구성; 특히 글로벌 공급망에서 반품된 리필 가능 포장(예: 용기)을 처리하는 데 드는 비용과 지연이 증가합니다. 재사용 가능한 포장을 위한 제조 시스템을 구축하기 위해 상당한 투자를 했습니다.
소매업체: 반환된 재사용 가능 포장재(예: 용기)를 보관하기 위한 추가 창고 투자. 반품된 포장에 대한 위생 요건을 충족하기 위한 추가 비용 장비(예: 반환된 용기를 분류하고 보관하기 위한 디스펜서)의 청소 및 유지 관리에 대한 지속적인 비용.
소비자: 다음을 포함한 불편함에 대한 주요 우려 사항은 다음과 같습니다.
(i) 연령대 전반에 걸친 사용성 문제(예: 일부 리필 가능 포장은 노인에게는 어렵습니다);
(ii) 리필을 위해 빈 포장을 소매점이나 지정된 스테이션에 반환해야 할 필요성;
(iii) 리필 또는 교체가 불가능할 가능성, (iv) 더 높은 포장 비용.
연구진은 재사용 가능한 플라스틱 포장의 14가지 성공 요인을 파악하고 평가했으며, 그 중 포장 폐기물 감소, 운송/포장/폐기물 관리 비용 절감, 효율적인 창고 공간 활용은 효과적인 포장 디자인과 직결됩니다. 그러나 다른 연구에서는 최고 경영진의 노력, 최적화된 재고 관리, 린 지원이 재사용 가능한 플라스틱 포장 비즈니스 모델의 실행 가능성에 대한 가장 중요한 세 가지 요소임을 강조합니다. 효과적인 리필형 포장의 주요 특성도 확인되었습니다: 우수한 품질과 가치, 사용 용이성, 생산 및 유통되는 포장재 양의 상당한 감소.
다중 재료 사용
원형 포장 디자인의 핵심 지침은 사용되는 재료의 수를 최소화하는 것입니다. 이는 가정용 플라스틱 포장에 특히 중요합니다. 가정용 플라스틱 폐기물은 일반적으로 이질적이며 오염 물질을 포함할 수 있으므로 폐쇄 루프 재활용을 방해하는 품질이 낮은 재활용 플라스틱이 생성될 수 있습니다. 아일랜드 산부인과 병원의 일회용 유아용 조제분유병 포장 폐기물을 조사한 연구에 따르면 이러한 병은 종종 매우 다양한 재료(예: 젖병, 젖꼭지, 외부 포장)로 설계되어 적절한 폐기물 처리 방법을 식별하는 데 어려움을 겪는 것으로 나타났습니다. 연구에서는 재활용 과정을 촉진하기 위해 재료의 다양성을 줄이는 것이 좋습니다.
또한 가능하면 다중 폴리머 재료의 사용을 피해야 합니다. 다중 중합체에는 종종 재료 재활용성을 손상시키고 기타 회수된 플라스틱 폐기물을 오염시키는 불순물이 포함되어 있습니다. 이러한 물질은 일반적으로 재처리 과정에서 거부되고 소각되어 추가적인 환경 오염을 유발합니다. 다중 중합체의 사용이 불가피한 경우, 학자들은 재활용 중에 다중 중합체 부품을 분리하고 분류할 수 있도록 개별 분리 가능한 구성 요소를 설계(예: 모듈식 설계를 통해)할 것을 제안합니다.
수명 종료 옵션
연구원들은 포장재 재사용 및 재활용이 환경에 미치는 영향을 연구했으며, 설계자가 설계 단계에서 제품의 수명 종료 옵션을 고려하고 정의해야 한다는 점을 강조했습니다. 환경 영향, 관련 법률, 포장 품질 및 비용(예: 제조 및 재제조 비용)은 모두 신중한 가중치가 필요합니다. 이러한 요소는 반품 정책 수립에 직접적인 영향을 미치기 때문입니다.
다른 학자들은 디자이너들이 포장의 본질을 다시 생각해야 한다고 제안했습니다. 즉, 포장을 단순히 보호용 액세서리가 아닌 소비자가 구매하고 소유하고 결국 폐기하는 제품으로 구성해야 한다고 제안했습니다. 전통적인 소유권 모델 대신 소비자는 포장을 서비스로 활용해야 합니다. 사용 후 포장을 소매업체(그리고 궁극적으로 생산자)에게 반환하고 새 포장 구매에 적용할 수 있는 크레딧을 받습니다.
물류를 위한 디자인
연구원들은 이전 연구에서 설명한 바와 같이 물류 복잡성이 증가하고 관련 비용이 증가한다는 것을 입증했습니다. 영리 기업의 경우 비용과 환경 영향 간의 균형을 유지하는 것이 필수적입니다. 더욱이 환경 영향 평가는 다면적입니다. 예를 들어 재사용 가능한 포장은 폐기물을 줄이지만 더 빈번한 운송으로 인해 CO2 배출량을 증가시킬 수 있습니다. 한 연구에서는 유럽 전역의 이탈리아산 과일 및 채소에 대한 두 가지 포장 및 유통 시스템, 즉 일방향 일회용 골판지 용기와 재사용 가능한 플라스틱 용기를 비교했습니다. 운송 거리와 포장 크기가 가장 중요한 두 가지 영향 요인으로 확인되었습니다.
연구원들은 또한 재사용 가능한 포장재를 여러 번 운송함으로써 온실가스 배출 증가에 대한 우려를 제기했습니다. 주목할만한 예는 브라질에서 두 가지 망고 포장재(재사용 가능한 복합재와 기존 일회용 판지)의 환경 영향을 비교한 연구입니다. 주요 우려 사항에는 복합 포장재를 생산하기 위한 더 높은 전력 소비와 더 무거운 복합 용기를 운반하기 위한 더 많은 연료 사용이 포함되었습니다. 연구에 따르면 4회 이상 사용한 후에는 복합 포장재 운송으로 인한 CO2 배출이 일회용 판지 상자에 비해 환경적으로 덜 유리하다는 사실이 밝혀졌습니다. 이는 장거리 운송이 필요한 브라질의 지리적 크기가 크기 때문입니다. 또한 브라질에서는 일회용 판지를 에너지 회수를 위해 소각합니다. 따라서 일회용 판지는 복합 포장재를 4회 재사용한 후 더 나은 옵션임이 입증되었습니다. 대조적으로, 결과에 따르면 유럽에서는 35번의 재사용 후에야 손익분기점(복합 포장재가 보다 친환경적으로 변하는 지점)에 도달한 것으로 나타났습니다. 이는 설계자가 일반적으로 포장 재사용 주기를 최대화하도록 권장하지만 운송 거리 및 그에 따른 온실가스 배출을 간과할 수 없음을 나타냅니다.
또한 제품 및 포장이 현지 시장을 대상으로 하는 경우 현지 반품률을 설계 프로세스에 통합해야 합니다. 슬로바키아의 가정용 포장 폐기물 수거 시스템을 평가한 한 연구에서 특정 재료(예: PET 음료 포장)의 재활용률이 EU 목표에 크게 미치지 못하며 두 도시 간에 차이가 있는 것으로 나타났습니다. 연구원들은 재활용률이 총 물류 비용에 영향을 미치는 결정 요인이라고 덧붙였습니다. 일반적으로 재활용률이 높을수록 관련 비용이 낮아지기 때문입니다. 따라서 재료를 선택할 때 설계자는 해당 재료의 현지 반환 또는 재활용 비율을 인식해야 합니다. 지역 폐기물 재활용을 촉진하고 이를 통해 전체 비용을 절감하려면 정보에 입각한 자재 선택이 필수적입니다.
디자인 개발 단계
포장의 기능성
포장의 주요 기능은 동봉된 제품을 보호하는 것이지만, 포장 품질과 사용자 경험에 영향을 미치는 다른 요소도 폐기물 발생과 밀접하게 연관되어 있습니다. 학자들은 현재 연구가 제품 수명 연장이나 폐기물을 원료로 활용하는 데 중점을 두고 있지만 폐기물의 근본 원인을 해결하는 데는 관심이 부족하다는 점을 지적했습니다. 부적절한 포장 디자인과 관련된 음식물 쓰레기를 조사한 한 연구에서는 불필요한 폐기물의 세 가지 주요 원인을 확인했습니다. '완전히 포장을 비우기 어려움', '손상된 포장', '재밀봉 가능하거나 개봉된 포장에서 빠르게 부패하는 식품'. 이는 식품 포장이 쉽게 비우고 재밀봉할 수 있도록 설계되어야 함과 동시에 내용물에 대한 적절한 물리적, 화학적 보호를 제공해야 함을 나타냅니다.
연구자들은 디자이너들에게 식품 포장 디자인에서 이중 관점을 고려하라고 조언합니다. 포장, 특히 플라스틱 기반 포장은 전체 폐기물 양을 늘리지만 동시에 제품을 보호하고 유통 기한을 연장하여 음식물 쓰레기를 줄입니다. 식품 포장 디자인의 주요 지표로는 유통기한 연장, 식품 손상 감소, 2차 포장 최소화 등이 있습니다. 추가 연구에 따르면 식품 포장이 환경에 미치는 영향은 포장된 식품의 환경 영향에 비해 상대적으로 적습니다.
별도의 연구에서 연구원들은 바디워시 제품의 리필 가능 포장을 재설계했으며 중요한 성공 요인은 소비자가 기본 용기를 리필하고 제품을 사용하는 방법을 쉽게 이해할 수 있도록 하는 것임을 발견했습니다. 리필형 포장의 예상 내구성 외에도 기능성도 마찬가지로 중요하므로 타협해서는 안 됩니다.
크기, 모양 및 색상
재활용 관점에서 볼 때 일반적인 모범 사례는 포장에 검은색이나 어두운 색상의 플라스틱을 사용하지 않는 것입니다. 주된 이유는 대부분의 분류 시설이 근적외선(NIR) 분광학 스캐너를 활용하기 때문입니다. 이 스캐너는 검은색 또는 어두운색 플라스틱을 감지하는 데 기술적 어려움에 직면해 있습니다. 그럼에도 불구하고 현재 포장재에 사용되는 PET, PP, PE 플라스틱 중 10~11%가 검정색입니다.
포장 크기 및 모양과 관련하여 설계자는 리필 양과 비용의 균형을 맞춰야 합니다. 리필 가능한 포장은 더 많은 콘텐츠를 담아 경제적 이점을 극대화하기 위해 크게 설계되는 경우가 많습니다. 그러나 더 큰 팩은 일회용 포장보다 이미 더 비싼 포장 비용을 추가합니다. 연구원들은 식품 포장이 식품 내용물에 잘 적응해야 한다고 제안합니다. 적절한 크기의 포장을 사용하면 식품 손실/폐기물 및 포장 폐기물을 모두 줄이는 것으로 나타났습니다. 학자들은 또한 과대 포장이 음식물 쓰레기의 주요 원인이므로 피해야 한다고 지적했습니다. 또한, 연구에서는 포장 비용을 더욱 낮추기 위해 포장 모양과 크기의 다양성을 줄여야 한다는 점을 강조합니다.
모듈식 설계 및 라벨링
모듈형 설계는 제품이나 시스템을 더 작은 구성 부품으로 세분화하는 설계 이론입니다. 이러한 부품은 단일 제품 내에서 또는 여러 제품 및 시스템 전반에 걸쳐 독립적으로 설계, 수정, 생산, 교체 또는 교환될 수 있습니다. 다양한 재료나 다중 폴리머로 구성된 포장의 경우 가능한 경우 모듈형 디자인을 채택해야 합니다. 이는 다양한 재료의 분리 및 분류를 용이하게 하며, 특히 재활용을 위해 다른 폴리머와 혼합할 수 없는 다중 폴리머의 경우 중요합니다. 이러한 혼합은 재활용 재료의 상당한 저하를 초래할 수 있기 때문입니다.
Carlsberg의 음료 캔 포장 수명 주기에 대한 사례 연구에서 연구자들은 쉽게 분리할 수 있도록 캔 본체와 뚜껑을 설계하면 특히 다중 폐쇄 루프 재활용 시스템에서 재활용성이 향상된다는 사실을 발견했습니다. 재료 구성과 재활용 지침에 대한 명확한 라벨링도 고품질 재활용을 달성하는 데 필수적인 것으로 확인되었습니다. 또 다른 연구에서는 식품 포장용 3층 폴리에틸렌(PE) 구조를 제안했습니다. 즉, 순수 PE 외부 레이어(식품 접촉 안전용)와 재활용된 유연한 PE 필름으로 만든 중간 레이어입니다. 이 디자인은 비식품 접촉 층에 재활용 PE를 통합함으로써 순수 소재에 대한 의존도를 줄입니다. 이 개념은 재활용 소재가 특정 구성 요소에 활용되는 모듈식 포장으로 확장될 수 있습니다. 병원에서는 상당한 양의 플라스틱 포장 및 제품 폐기물이 발생합니다. 일회용 유아용 조제분유병 포장 폐기물에 대한 연구에 따르면 각 구성 요소에 대한 명확한 재활용 가능성 라벨이 폐기물 관리 및 재활용 과정의 복잡성을 줄이는 것으로 나타났습니다.
순환경제 개념을 디자인에 접목하다
원형 포장의 환경적 이점은 포장 디자인 특성(예: 사용된 재료 및 시각적 외관)뿐만 아니라 해당 제품을 구매하려는 소비자의 의지에 따라 달라집니다. 연구에 따르면 시각적 외관과 광고는 포장 지속 가능성에 대한 소비자의 인식에 영향을 미치는 것으로 나타났습니다. 재료와 그래픽의 이중 관점에서 포장 디자인에 대한 소비자 반응을 조사한 연구자들은 소비자가 지속 가능한 포장을 위해 기꺼이 프리미엄을 지불할 의향이 있음을 발견했습니다. 플라스틱 포장 폐기물을 피하려는 소비자의 동기에 대한 또 다른 연구에서는 재활용 및 재활용 가능한 포장 재료, 특히 플라스틱에 대해 추가 비용을 지불할 의향이 있는 것으로 나타났습니다. 그러나 '지속 가능성'이라는 용어는 패키지의 지속 가능성을 판단하기 위해 종종 부정확하고 때로는 오해를 불러일으키는 일반 신념에 의존하는 소비자에게 모호합니다. 학자들은 바디 워시의 리필 가능 포장과 같은 순환 경제 개념이 정품 팩과 리필 팩 간의 뚜렷한 차별화를 통해 소비자에게 명확하게 전달되어야 한다고 강력히 권고합니다.
이는 제품 및/또는 포장이 순환성에 긍정적인 기여를 한다는 점을 강조하면서 포장 디자인에 순환 경제 원칙을 포함시켜야 하는 중요한 필요성을 강조합니다. 한 검토 연구에서는 플라스틱 포장재를 재활용하려는 소비자의 의지가 환경 문제에 의해 주도되며 환경 관련 메시지가 재활용 동기를 강화할 수 있다고 지적했습니다. 따라서 디자이너는 재활용에 대한 소비자 참여를 높이기 위해 포장 디자인을 통해 이러한 메시지를 최적으로 통합하고 전달하는 방법을 고려해야 합니다. 그러나 연구자들은 순환 경제 개념을 과도하게 활용하는 것에 대해 경고했습니다. 단일 포장 디자인에 이러한 원칙을 여러 개 통합해도 소비자의 구매 또는 재활용 의향이 높아지지 않습니다. 이러한 행동으로 인해 최소한의 추가적인 도덕적 만족만 얻을 수 있기 때문입니다.
디자인 함정
원형 포장을 향상시키는 다양한 디자인 고려 사항 외에도 전통적인 포장 디자인에는 디자이너가 피해야 할 일반적인 함정이 있습니다. 예를 들어, 래커는 음료 포장 산업(예: 알루미늄 캔)에서 널리 사용됩니다. 그러나 학자들은 래커 및 기타 물질을 낮은 수준으로 사용하더라도(예: 백만분의 일 농도) 재활용 가능성에 부정적인 영향을 미칠 수 있다고 조언합니다. 래커의 화학적 조성으로 인해 재활용 중에 오염 물질이 유입되어 재료 재사용을 방해할 수 있습니다. 캔 간 재활용이 가능하도록 포장 디자인에는 '오염 제로 디자인'의 원칙이 포함되어야 합니다. 또한 앞서 언급했듯이 생물학적 전략과 기술 전략을 결합하거나 여러 순환 경제 디자인 접근 방식을 과도하게 적용하면 포장 기능이 크게 향상되지 않으며 소비자의 구매 의지도 높아지지 않습니다.
또한 연구자들은 개인 위생용품(예: 바디 워시)의 리필 가능 포장 디자인에 대한 주요 고려 사항을 제안했습니다. 중요한 통찰력이 나타났습니다. 이러한 포장을 10회 이상 다시 채우고 재사용할 수 있는 기술적 타당성에도 불구하고 소비자는 이러한 확장된 재사용 잠재력에 대한 프리미엄 지불을 꺼려합니다. 대신, 소비자는 다양한 향수를 선호하므로 동일한 향수를 반복해서 리필하는 것이 바람직하지 않습니다.
설계 검증을 위한 도구 및 지표
세부 설계를 완료한 후 제안된 포장은 엄격한 평가와 검증을 거칩니다. LCA(수명주기 분석) 도구와 같은 다양한 도구가 이 프로세스를 용이하게 할 수 있으며 이러한 도구가 모든 설계 단계에 걸쳐 적용 가능하다는 점은 주목할 만합니다. 이 하위 섹션에서는 원형 포장 디자인 지원 가능성을 입증하는 문헌에서 확인된 도구 및 지표에 대해 간략하게 설명합니다.
연구원들은 환경 영향, 폐기물 발생 및 자원 소비를 평가하기 위한 LCA 기반 도구를 개발했습니다. 또 다른 연구에서는 재료 독성, 생물 다양성 영향, 에너지 사용을 비롯한 포장 디자인의 환경 영향을 평가하기 위한 일련의 지표를 확립하고 생산, 운송, 매립 및 재활용이라는 세 가지 차원에서 포장 개념을 평가하기 위한 '환경 지표' 표를 제시했습니다. 유사한 모양과 크기를 클러스터링하여 포장 크기 다양성을 줄이고 이를 보편적으로 적합한 단일 패키지 모델로 대체하는 데이터 마이닝 모델도 제안되었습니다. 학자들은 원형 포장 디자인을 평가하기 위한 다섯 가지 기준을 제시했습니다.
(i) 감소(포장 최소화);
(ii) 재사용;
(iii) 재생(2차 오염 없이 포장 폐기물 연소로부터 에너지 회수);
(iv) 재활용;
(v) 분해성.
또한, 순환포장 디자인에 대한 상응방안을 제시하여 디자이너들이 소비자의 순환경제 인식을 제고하고 물류포장 자원을 합리적으로 활용할 것을 촉구하였다. 또한 설계자가 자재 생산, 반송 패키지 청소, 운송 및 폐기물 관리 프로세스 전반에 걸쳐 환경 영향을 평가하는 데 도움을 주기 위해 LCA 도구가 개발되었으며, 포장 기능과 환경 성능 간의 균형을 분석하기 위해 또 다른 통합 LCA 도구가 만들어졌습니다.
다른 연구자들은 LCA와 C2C(Cradle-to-Cradle) 인증 프로그램을 결합한 프레임워크를 제안했습니다. 연구에서는 C2C 설계 프로토콜, 수명 주기 지속 가능성 평가 프레임워크 및 MCI(재료 순환성 지표)를 조사했습니다. C2C 디자인 프로토콜은 '폐기물은 음식과 동일하다', '현재 태양열 수입을 사용합니다', '다양성을 축하합니다'라는 세 가지 핵심 원칙에 기반을 두고 있으며, 재료 상태 및 재사용성, 탄소 관리, 재생 가능 에너지 사용을 비롯한 주요 포장 관련 인증 기준을 적용합니다. MCI는 소재 재활용 함량, 재활용률, 재활용 효율성 등 1차 포장 디자인 관련 요소를 통해 제품 생산부터 재활용까지 소재 복원 가능성을 평가합니다. 세 가지 유형의 패키징 개발 모델 및 도구(프로토콜, 다이어그램, 평가)를 검토한 결과 평가 유형 모델(예: LCA)이 이후 개발 단계에서 가장 유용한 것으로 나타났습니다. 대조적으로, 프로토콜 유형 모델은 유형적인 설명이 부족한 것으로 간주되어 원형 포장 디자인을 지원하는 효율성이 제한되었습니다.
결론
포장재 생산 및 소비의 전통적인 모델은 선형적입니다. 포장재는 설계, 제조, 소비, 폐기되고 궁극적으로 소각되거나 매립됩니다. 반면 순환경제는 자원이 지구 생태계에 해를 끼치는 폐기물이 되도록 허용하는 것이 아니라 가능한 한 오랫동안 폐쇄 루프에 자원을 유지하여 폐기물 제로를 달성하는 것을 목표로 합니다. 순환 경제 원칙의 통합은 포장 디자인의 혁신을 요구합니다. 환경 영향의 약 80%가 이 단계에서 결정되며, 이는 주로 포장 재료, 생산 공정, 소비 패턴, 재사용 가능성 및 재활용 가능성을 정의합니다. 따라서 순환 경제를 실현하는 데 디자인이 매우 중요합니다. 우리가 아는 한, 이 연구는 디자인 중심 관점에서 포장 디자인과 순환 경제에 관한 현재 연구를 탐색한 최초의 학술적 검토입니다.
이 문헌 검토는 주로 학문적 연구에 초점을 맞추고 있지만 업계가 순환 포장 관행을 적극적으로 채택하고 있다는 점은 주목할 만합니다. 향후 연구에서는 원형 포장의 산업 발전을 검토하고 종합해야 하며, 이는 광범위한 포장 실무자 커뮤니티에 실행 가능한 지침을 제공할 수 있습니다. 또한 본 연구의 결과는 확인된 설계 고려 사항이 실질적인 참고 자료가 되어 순환 경제 지향 솔루션을 개발하는 데 있어 디자이너, R&D 관리자 및 포장 업계 전문가에게 도움이 될 것으로 기대됩니다. 교육자들은 이러한 연구 결과를 활용하여 순환 경제에 초점을 맞춘 차세대 인재를 교육할 수도 있습니다.
