PLA, 아시아 수요증가로 생산 급증 … 바이오PET 대체도 활발
바이오 폴리머가 아시아 지역에서 기존 폴리머의 대체제품으로 주목받고 있다.
대표적인 식물 베이스 바이오 폴리머인 PLA(Polylactic Acid)는 감자, 옥수수 전분에서 추출한 유산균을 원료로 생산하는 친환경제품으로 포장용기, 쓰레기봉투, 일회용 용기, 농업용 필름, 의류용 섬유 등으로 사용되고 있어 범용수지에 비해 내구성과 내열성이 떨어지고 가격도 높아 용도가 한정적이라는 단점이 있었다.
그러나 화학기업들이 최근 몇년 동안 PLA의 강도 및 내열성, 내구성 향상 기술을 개발하고 가공 코스트를 낮춤으로써 가격경쟁력을 끌어올리고 있으며 범용수지 대체제품과 신규용도 개발을 함께 추진하고 있다.
프랑스 다농(Danone)이 요구르트 용기에 채용한 PLA는 PS(Polystyrene) 수준으로 두께를 얇게 제조함으로써 구매단가를 PS와 동등하거나 더 낮도록 구현했다.
ABS(Acrylonitrile Butadiene Styrene) 대체용도 개발도 추진하고 있다.
PLA를 고온에서 결정화함으로써 강도와 내열성을 높여 내구성을 향상시켰으며 컴퓨터, 가전, 복합기기 등의 케이스 부품에 투입하고 있다.
Unitika는 최근 PLA를 이용해 3D프린터용 수지를 개발했다.
일반적으로 3D프린터는 열용해 적층방식으로 구동되며 PLA와 ABS 소재의 필라멘트(Filament)를 주로 투입하고 있다. 그러나 기존의 PLA는 불투명하고 딱딱해 부러지기 쉽고 고온에 약하다는 문제점이 있었다.
Unitika는 문제점을 해결하기 위해 PLA를 원료로 사용하는 새로운 필라멘트 「Terramac」을 개발했다.
Terramac은 투명성이 우수하고 잘 부러지지 않으며 외관이 샤프한 특성을 보유하고 있으며, 2014년 11월부터 시판을 시작해 2016년 판매량 10만톤을 목표로 하고 있다.
PLA의 신규용도 개발은 산업소재 분야로도 이어지고 있다.
Toray는 신흥국의 사막과 황무지의 녹지화 시스템에 보급하기 위해 니트 생산기업과 함께 PLA 섬유 「Eco Dear」로 조직한 롤 플랜터(Roll Planter)를 개발했다.
니트 소재로 만든 롤에 흙을 채운 뒤 시공할 지역에 설치하고 점적 관개(Drip irrigation) 장치를 통해 물과 비료를 천천히 공급함으로써 씨앗을 쉽게 심을 수 있게 했다.
롤 플랜터는 자외선 차단효과 뿐만 아니라 통기성과 보습성을 갖추고 있어 농작물 성장을 촉진하는 것으로 알려졌다.
PLA는 자외선에 강하고 열화가 쉽게 일어나지 않아 주로 농업자재 용도로 공급된다.
일본은 PLA를 건물 옥상ㆍ학교 등의 녹지 조성현장과 식물ㆍ농작물의 식생 기반 공사에 이용하고 있다.
남아프리카는 2012-2013년 일본 경제산업성과 유엔개발계획의 지원을 받아 환금 농작물 육성ㆍ수확, 광산잔토 집적지 녹화, 롤 플랜터 현지 생산 등 3가지 실증 프로젝트를 실시했다.
남아프리카는 기후변화와 광산잔토에 따른 사막화, 토양 황폐화가 문제시되고 있다.
2014년 1월 말 폐교 교정에 설치한 롤 플랜터에서 피망과 시금치를 수확했고 2014년 3월에는 Johannesburg 부근의 광산잔토 집적지에서 롤 플랜터를 사용해 잔디를 파종하고 빗물만으로 녹지화하는데 성공했다.
일본은 2014년 2월부터 현지 인력을 고용해 롤 플랜터를 생산함으로써 남아프리카의 고용촉진과 빈곤지구 산업개발에 기여하고 있다.
세계 PLA 시장은 매년 10-20%씩 성장하고 있다.
특히, 중국은 PLA를 비롯한 바이오 폴리머의 범용수지 대체 수요가 확대되고 있어 2014년 하반기부터 생산량이 급증한 것으로 알려졌다.
지방정부에 따라 플래스틱 소재의 패스트푸드 용기와 봉투의 제조ㆍ판매를 금지하고 있는 곳도 있어 PLA 수요 확대가 기대되고 있다.
PLA를 새로운 산업으로 육성하려는 움직임도 나타나고 있다.
Jilin 지역에서는 2015년부터 플래스틱 소재 봉투의 사용 금지령이 시행되면서 PLA로 대체하려는 수요가 증가하고 있어 Jilin시가 PLA 생산 프로젝트를 계획하고 있다.
Jilin시는 옥수수 등 사료작물 산지이기 때문에 PLA 원료 입수가 용이하며 앞으로 5만톤 플랜트를 건설할 예정인 것으로 알려졌다.
PLA 생산기업 가운데 Zhejiang Hisun Biomaterials이 5000톤 플랜트를 가동하고 있으나 생산제품이 해당시장에 풀리지 않고 있어 더욱 유망시장으로 주목받고 있다.
타이와 필리핀 등도 식품용기 및 봉투 등을 바이오플래스틱으로 대체하는 제도를 정비하고 있어 PLA 수요는 앞으로 확대될 것으로 예상된다.
PLA를 상업생산하는 곳은 Nature Works가 유일하며 「Ingeo」 브랜드명으로 아시아 PLA 시장의 확대에 발맞추어 비즈니스 전략을 강화하고 있다.
Nature Works는 그동안 일본을 비롯해 타이완, 한국, 중국 등 동북아 시장에 집중했지만 앞으로 타이, 필리핀, 인도네시아, 베트남 등 동남아에서 판매확대에 주력할 예정이며 2018년 가동을 목표로 플랜트 건설도 계획하고 있다. 2014년 말 이후 인디아에서 판매망을 확대하고 있다.
일본시장은 기존 수지 판매 뿐만 아니라 컴파운드, 가공제품 등 다운스트림을 통해 신규 수요처 확보에 나서고 있다.
한편, 바이오 PET(Polyethylene Phthalate)는 기존의 PTA(Purified Terephthalic Acid)에 식물 베이스 바이오 MEG(Monoethylene Glycol)를 첨가해 제조하고 있다.
바이오 PET는 석유 베이스 PET와 동등한 물성을 나타내면서도 친환경 특성을 구현한 바이오폴리머로 섬유, 필름용도로 수요가 꾸준히 증가하고 있다.
또 내열성 등의 물성을 개선해 식품용기를 중심으로 PE(Polyethylene) 등 기존 수지 대체 움직임도 나타나고 있다.
Dai Nippon Printing은 식물 베이스 PET를 투입한 「Biotech PET Film」 양산에 성공함으로써 글로벌 시장을 선도하고 있다.
산소와 수증기의 외부 차단성을 높인 신제품과 차광성이 뛰어난 신제품을 개발했으며 PET 필름을 사용한 단열 소재 용기를 2014년 말 출시했다.
기존의 단열용기는 PE 수지로 종이컵 내부에 PET 필름, PA(Polyamide) 필름을 접착해 내용물의 냄새가 배거나 용기가 눅눅해지는 것을 막았다.
최근 출시한 신제품은 PET필름 대신 「Biotech PET Film」을, PE 수지 대신 식물 베이스 PE인 「Biotech PE」를 사용하고 있다.
표, 그래프 : <바이오플래스틱의 종류와 생산기업>
<화학저널 2016년 12월 12일>
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