바이오 플래스틱은 석유화학 자원의 소비를 줄이고 지구온난화 등 기후변화에 대한 영향을 최대한 억제하는 그린 이노베이션의 핵심소재로 주목되고 있다.
아직까지는 PLA(Polylactic Acid)가 주류를 이루고 있으나 2010년대부터 새로운 바이오 플래스틱 소재 개발, 석유화학 계열 플래스틱 원료의 바이오매스화 등이 추진되고 있다.
특히, 이산화탄소(CO2)를 배출하지 않는 식물 베이스 바이오 PET(Polyethylene Terephthalate) 및 PE(Polyethylene) 시장이 확대되고 있다.
유럽 바이오플래스틱협회에 따르면, 글로벌 바이오 플래스틱 생산능력은 2014년 약 170만톤에서 2019년 780만톤으로 4배 성장할 것으로 예상되고 있다.
주로 바이오 PE, 바이오 PET 등 식물 베이스 비생분해성이 성장을 견인하고 있다.
특히, 일본은 수요가 지속적으로 증가할 것으로 예상됨에 따라 관련기업들이 적극적으로 사업 확장에 나서고 있다.

일본, 국제표준화 작업 적극 추진
일본은 2016년 2월 「그린구입법」의 「환경물품 등의 조달 추진에 관한 기본방침」 내용을 변경하고 21개 분야 270개 품목 가운데 46개 품목에 대한 기준을 수정했다.
제복, 작업복, 커튼, 블라인드, 니들펀치카펫 등 다수의 조달품목에서 식물 베이스 섬유 관련기준을 추가했다.
사무용품 분야에서 식물 베이스 플래스틱 관련기준을 변경했으며 자동차 분야에서는 사용을 장려하는 내용을 추가했다.
일본 환경협회 에코마크 사무국은 2015년 6월 문구 및 사무용품 Version 2 인정 기준에서 식물 베이스 플래스틱 평가항목을 처음 도입했으며 8월에는 의류 및 가정용 섬유제품 Version 3.1을 통해 식물 베이스 합성섬유 관련 평가항목을 도입했다.
1989년 자원순환형 사회 구축을 위한 주요 소재로 바이오 플래스틱 기술 확립과 보급 촉진 등을 위해 설립된 일본 바이오플래스틱협회(JBPA)는 바이오 플래스틱의 정의, 분석·평가방법 확립, 국제규격화, JIS 규격화 등을 추진하고 있다.
일반 소비자가 바이오 플래스틱을 바르게 이해하도록 돕고 바른 사용법과 적용제품 보급을 확대하기 위해 생분해성 플래스틱 GreenPLA와 바이오매스 플래스틱 BiomassPLA 등 2개의 식별표시 제도를 추진하고 있으며 인증제품은 Green PLA가 1049건, BiomassPLA는 304건에 달하고 있다.
JBPA는 2015년 4월 바이오매스 플래스틱의 투입 정도를 계산하는 국제규격 ISO16620 시리즈를 발행하는 등 국제표준화에도 주력하고 있다.
ISO16620 시리즈는 경제산업성의 국제표준화 활동 지원을 받아 산업기술종합연구소와 공동연구한 성과를 국제표준화기구(ISO)에 제안한 것으로 구체적으로는 ISO16620-1의 바이오 베이스 투입도 파트1 통칙, 바이오 베이스 투입도 파트2 바이오 베이스 탄소 함유율 계산법, 바이오 베이스 투입도 파트3 바이오매스 플래스틱의 투입도를 구하는 방법 등이 있다.
발행된 ISO 규격 번호를 통해 해당제품에 바이오매스 원료, 바이오매스 플래스틱 등이 얼마나 사용됐는지 규격화해 명시할 수 있어 각종 적용제품의 신뢰성 향상과 보급 촉진에 기여하고 있다.
JBPA는 앞으로 마이크로 플래스틱(해양폐기물) 관련 데이터 수집, 교육현장 계몽활동 등 2가지 활동을 새롭게 시도할 계획이다.
직경이 5mm 이하의 미립자 플래스틱인 마이크로 플래스틱은 해양 생태계에 심각한 위협을 가하면서 사회문제로 부각되고 있다.
생분해성 플래스틱이 마이크로 플래스틱 문제를 해결할 소재로 각광받았으나 UN환경계획(UNEP)은 2015년 11월 보고서를 통해 플래스틱의 생분해성이 제대로 기능을 발휘하기 위해서는 공업적 퇴비 장치와 장기간 지속되는 50도 이상의 환경이 필요하다면서 자연적인 해양조건에서 플래스틱 폐기물 감축 및 환경에 대한 악영향 감축 효과를 얻기는 힘들다고 지적한 바 있다.
하지만, JBPA는 몇가지 생분해성 플래스틱이 마이크로 플래스틱 문제 해결에 도움이 된다고 판단하고 외부기관과의 공동연구를 통해 해수 중 생분해성 데이터를 수집하고 있다.
그동안 토양 중 생분해성에 대한 데이터는 다수 존재했지만 해수 중 데이터는 세계적으로도 수가 적은 것으로 알려졌다.
JBPA는 교육현장의 계몽활동에도 적극 나서고 있다. 교육현장에서는 플래스틱 폐기물 문제에 대한 관심이 높아지고 있기 때문이다.

MCH, 타이에서 바이오 PBS 상업가동
일본 Mitsubishi Chemical(MCH)은 식물 베이스 숙신산(Succinic Acid)과 1,4-BDO(Butandiol)로 구성된 생분해성 수지 「바이오 PBS(Polybutylene Succinate)」와 이소솔바이드(Isosorbide) 폴리머 「Durabio」를 세계시장에 공급하고 있다.
바이오 PBS는 2016년 1월 미국 식품의약품국(FDA)의 「식품접촉물질 신고제도」 관련 인증을 취득했으며 식기, 종이컵 뿐만 아니라 과자 포장재, 커피머신 캡슐용 등 새로운 용도를 개척하고 있다.
다른 수지와의 혼합이 간편하며, 특히 PLA와 혼합하면 융점과 탄성을 향상시킬 수 있는 것으로 알려졌다.
MCH는 타이 PTT와 합작설립한 PTT MCC Biochem의 Rayong 공장에 새로운 생산라인을 도입하고 테스트 가동을 실시하고 있다.
2016년 여름부터 상업가동해 5000-1만톤 수준으로 생산하고 2020년까지 2만톤 풀생산체제로 전환할 방침이다.
Durabio는 투명성을 비롯해 광학특성, 내후성, 표면특성이 PC(Polycarbonate)에 비해 우수하고 내충격성 역시 PC에 필적할 만큼 뛰어나며 친환경적이고 도장 공정을 간소화할 수 있어 자동차 내장재 채용이 확대되고 있다.
이에 따라 2018년 Kitakyushu 소재 Kurosaki 공장의 생산능력을 2만톤으로 4배 늘리기 위해 체제를 정비하고 있다.
광학특성을 활용해 플렉서블(Flexible) 디바이스 부착 필름 등 신규수요도 개척하고 있으며 2020년 도쿄올림픽을 앞두고 친환경 소재가 확산될 것으로 예상됨에 따라 고속도로 방음벽 등 교체 수요를 노리고 있다.

NatureWorks, 제조코스트 절감 기술개발
글로벌 PLA 메이저인 NatureWorks는 「Ingeo」 브랜드를 아시아를 비롯해 북미, 중남미, 유럽 등 다양한 지역에 공급하고 있다.
NatureWorks는 미국 네브래스카 소재 PLA 공장에서 옥수수에서 추출한 당을 활용해 15만톤을 가동하고 있으며 수요 확대에 대응하기 위해 생산능력 확대를 추진하고 있다.
시트 및 성형제품, 필름 및 가드, 섬유 및 부직포, 내구재, 식품포장재, 중간소재, 신규사업, 유통 등 8개 포트폴리오별로 사업을 강화하고 있으며 최근에는 3D 프린터용 필라멘트 소재 수요 확대를 기대하고 있다.
PLA는 ABS(Acrylonitrile Butadiene Styrene) 교체 수요가 늘어나고 있으며 슈링크 필름 분야에서도 고객의 니즈에 맞추어 시장 탐색에 나서고 있다.
2021-2022년경에는 메탄(Methane)에서 직접 PLA 원료인 유산을 합성할 예정으로 2016년 관련 연구소를 개설하고 2018년까지 테스트 플랜트 건설을 완료할 계획이다.
NatureWorks는 해당 기술이 성립되면 원료에서 폴리머까지 제조공정이 간략해져 제조코스트 감축 효과를 얻을 수 있을 것으로 기대하고 있다.

Unitika, 고부가제품 확대해 영업이익 증대
Unitika는 바이오 플래스틱 판매 확대에 주력하고 있다.
옥수수 베이스 PLA에 첨가제를 컴파운드한 「Terramac」 등 고부가가치 바이오 플래스틱을 중심으로 판매 전략을 강화하고 있다.
Terramac은 일본 시장에서 수지, 섬유, 부직포 용도로 공급되고 있으며 유럽에서는 삼각형 티백 수요가 꾸준히 증가하고 있다.
Terramac으로 생산한 삼각형 티백은 사용 시 망의 형태를 오래 유지할 수 있어 풍미 향상에 도움이 되고 사용 후 곧바로 퇴비로 사용할 수 있다는 점에서 호평받고 있다.
모노 필라멘트 등 새로운 용도 개척도 추진하고 있다.
모노 필라멘트는 3D 프린터의 조형 소재로 사용되며 PLA를 사용하면 저온에서 용융시키기 쉽고 조형 중 불쾌한 악취가 발생하지 않는 것이 특징이다.
특히, Terramac으로 생산한 모노 필라멘트는 조형 중 쉽게 굴절되지 않고 투명성이 우수해 조형물을 깔끔하게 마무리할 수 있다는 점에서 좋은 평가를 받고 있다.
수지 분야에서는 PLA 마스터배치(MB) 라인업을 확충하고 있다.
내구성, 내충격성을 부여하도록 첨가제를 혼합한 MB는 슈링크 필름 생산기업에게 제안하고 있으며 투명성과 내열성을 강조한 시트용 MB도 사용자 평가를 진행하고 있다.
부직포 분야에서는 매립지에서 사용할 수 있는 토양개질용 토목자재로 채용되고 있다.

JSR, 독자 혼합기술로 고기능제품 공급
JSR은 환경에 대한 부담이 적은 PLA와 열가소성 수지를 혼합한 바이오매스 수지 「Biolloy」를 공급하고 있다.
독자적인 혼합기술을 통해 열가소성 수지에 비해 내충격성이 우수하고 성형제품을 얇고 가볍게 만들 수 있는 것이 특징이며 두께가 줄어들어 코스트 절감에도 기여하고 있다.
PP(Polypropylene), PE 등과 얼로이(Alloy)해 생산하며 주로 세제 등 일상용품에 사용되는 본체 용기를 중심으로 채용되고 있다.
Biolloy는 분산성이 매우 양호하며 성형제품의 강도가 높은 것이 특징이다.
범용 PP는 블로우 성형용기 낙하시험에서 0.4밀리미터 두께부터 금이 생기기 시작했지만 Biolloy는 0.2밀리미터에서도 깨지지 않는 것으로 나타났다.
Biolloy에는 PET 및 폴리올레핀(Polyolefin) 개질재로 투입되고 있다.
해당 개질재를 활용하면 재활용 PET를 사용해도 외관이 깨끗한 필름을 얻을 수 있고 필름 임팩트와 히트실 성능이 뛰어난 것으로 알려졌다.
인플레이션 성형에는 기존 설비를 사용할 수 있으며 PET 병 등의 리사이클 소재를 활용함으로써 CO2 배출량을 줄일 수 있다는 것도 강점이다.
앞으로 쓰레기봉투, 물류 파렛트 등을 중심으로 고객의 니즈에 맞추어 적극 대응할 방침이다.

Mitsui물산, 바이오 숙신산 생산에 주력
Mitsui물산은 화학원료를 다양화하고 환경에 대한 악영향을 줄여 지속가능한 사회를 구축하기 위한 그린케미칼 육성에 주력하고 있다.
특히, 당 베이스 바이오 화학제품 사업에서는 2015년 가을 바이오 숙신산 공장을 건설하고 식물 베이스 수지 벤처기업과 파트너십을 체결하는 등 선도적인 움직임을 나타내고 있다.
바이오 숙신산은 캐나다 BioAmber와의 합작기업을 통해 2015년 10월부터 상업생산하고 있으며 현재 200사 이상에게 샘플을 출하하고 100사 이상으로부터 품질 승인을 받는 등 사업이 순조롭게 진행되고 있다.
해당 공장은 2016년 중반부터 풀가동체제로 전환하기 위해 가동률을 높이고 있으며 앞으로 폴리우레탄(Polyurethane), 식품·향료, 퍼스널케어, 도료·코팅, 생분해 폴리머 등 바이오와 관련된 니즈가 강화되고 있는 분야에 중점적으로 공급할 방침이다.
Mitsui물산은 최종소비재 생산기업을 통해 최종 소비자의 니즈를 전달하는 풀 스루(Pull Through) 마케팅을 활용하며 바이오 숙신산의 메리트를 적극적으로 알리고 있다.
2015년 말에는 네덜란드 Avantium과 식물 베이스 수지인 PEF(Polyethylene Furanoate)를 상업화하기 위한 업무협약을 체결했고 Avantium이 생산한 PEF와 원료를 조달받아 최종제품으로 가공하고 아시아에서 독점 판매한다.
PEF는 차단성이 우수하고 병, 포장필름의 장기간 저장과 경량화에 기여하고 있다.
Avantium은 BASF와 합작관계를 맺고 있다.

JSP, 비즈공법 발포 PLA 판매 강화
JSP는 비즈공법을 사용한 발포 PLA 「Lactif」 판매를 강화하고 있다.
Lactif는 NatureWorks의 Ingeo로 생산하며 100% 식물 베이스에 무기가스 성분 발포제를 사용한 친환경 독립기포 발포체로 FRP(Fiber Reinforced Plastic) 심재용을 중심으로 채용이 확대되고 있다.
심재는 FRP와 강력한 접착성을 나타내면서도 FRP에 녹지 않는 상반되는 성질을 갖추어야 하며 Lactif는 지방족 폴리에스터(Polyester)에 가까운 수지 구조를 보유하고 있어 우수한 접착성을 발휘하고 SM(Styrene Monomer)에 충분한 불용성을 나타내기 때문에 프라이머 등을 사용하지 않고도 양호한 접착 상태를 형성할 수 있는 것이 특징이다.
JSP는 Lactif의 특성을 살려 FRP 단면계수를 향상시키는 고기능 심재로 제안을 강화하고 있다.
채용 분야를 구조재 분야로 확대하는 방안도 모색하고 있으며 이미 선박, 에너지 분야에 채용되는 것으로 알려졌다.
Lactif의 파생제품인 「ACTech Bstage」 공급도 시작했다.
ACTech Bstage는 BMC(Bulk Molding Compound)와 같은 미경화 열경화성 수지에 Lactif를 고충진한 소재로 금속, 유리, 목재 등 다른 소재와 접착·복합화하는데 강점이 있다.
B스테이지(미경화) 상태로 공급되며 압축·가열·경화해 사용하고 경화 후에는 강화섬유가 고충진된 견고한 열경화성 수지의 셀 구조를 형성할 수 있다.

Sojitz, 친환경 Green PE 공급 확대
Sojitz Planet은 중남미 최대 화학기업인 Braskem과 사탕수수 폐당밀을 원료로 이용한 바이오 플래스틱 수지 「Green PE」의 아시아 판매대리점 계약을 체결했다.
최근에는 드럭스토어 등에서 의약품, 화장품 등의 면세품을 넣는 포장봉투에 Green PE를 혼합한 Green 면세봉투를 사용하는 등 수요가 꾸준히 늘어나고 있다.
2015년 일본을 방문한 외국인 수는 역대 최고치인 1973만명을 기록했으며 일부 편의점이 면세 대응을 시작하는 등 앞으로도 면세품 봉투 수요가 증가할 것으로 기대됨에 따라 다양한 업종을 대상으로 판매 확대를 추진하고 있다.
Sojitz Planet은 탄소 배출권과 관련된 독특한 거래도 실시하고 있다.
CO2 배출권을 구입하고 비용을 부담해 고객에게는 CO2 배출량이 제로인 PE를 판매하는 시스템으로, 대기업 뿐만 아니라 중소기업에게도 CO2 제로제품을 공급하면서 경쟁사와의 차별화를 추진하고 있다.
해외시장을 중심으로 신규수요 개척에도 주력하고 있다.
2015년부터 중국의 PE 가공기업 Xunjiang 그룹과 업무협약을 체결하고 장갑, 앞치마 등에 Green PE를 공급하고 있으며 기존제품을 친환경제품으로 변화시킬 수 있다는 점에서 좋은 평가를 얻고 있다.
Sojitz Planet은 석유화학 분야에서 축적해온 판매망을 활용해 한국, 베트남, 타이 등에서도 마케팅을 강화할 예정이다.

Musashino, 의료 중심으로 PLA 사업 추진
Musashino Chemical Laboratory는 의료 분야를 중심으로 독자 개발한 고순도 PLA 공급을 강화하고 있다.
고객의 니즈에 맞추어 제조·판매하는 맞춤제작 방식이며 플래스틱 첨가제 등은 일절 사용하지 않고 있다.
Batch Size가 비교적 크기 때문에 중규모 로트 생산도 가능하며 원료를 소량으로 사용하는 생산기업에게는 적은 로트 수로 대량의 원료를 공급하며 생산 안정화에 기여하고 있다.
Musashino는 의료용 유산을 원료로 고도로 정제된 락티드(Lactide)를 생산하며, 해당 락티드를 활용해 고순도 PLA를 제조하고 있다.
자사가 공급하는 원료를 사용해 추적이 가능하기 때문에 트레이서빌리티 면에서도 신뢰성을 얻고 있다.
Musashino는 칸사이 대학 시스템이공학부의 아오야나기 세이지 교수 연구진과 함께 PLA로 의료용 마이크로 니들을 성형하는데도 성공했다.
Musashino의 PLA는 다양한 PLA를 활용한 의료용 니들 개발 연구에서 가장 핸들링이 좋고 성형성이 우수해 유연하고 튼튼한 바늘을 생산할 수 있는 것으로 평가받고 있다.
현존하는 수지제 혈액채취침 가운데 가장 얇고 길기 때문에 양산화가 기대되고 있다.
PLA 중합기술을 활용한 새로운 사업도 추진하고 있다.
약물 서방성 DDS(Drug Delivery System)의 마이크로 스페어용 PLA와 유산·글리콜산 공중합체(PLGA) 판매를 시작했다.
촉매로 사용하지 않고 중합에 성공했으며 분자량을 매우 정확하게 컨트롤할 수 있는 것이 특징이다.
DDS용 PLA는 FDA의 원료의약품신고제도(DMF) 등록을 완료한 상태이며 우수 의약품 제조ㆍ관리기준(GMP) 취득을 위한 검토작업에 들어갔다.