바이오 플래스틱 시장이 친환경 열풍을 타고 꾸준히 성장하고 있다.
높은 코스트가 장벽으로 자리 잡고 있으나 수지 자체의 가공성 및 디자인성이 개선됨에 따라 코스트 대비 성능이 향상되고 있기 때문이다.
2023년 글로벌 생산능력 262만톤으로…
바이오 플래스틱은 순환경제, 바이오경제 등 유럽을 중심으로 세계 각국이 정책과 연결된 보급대책을 강화함과 동시에 식품·음료 및 소매 관련기업 등이 SDGs(지속가능발전목표), ESG(환경·사회·지배구조) 경영 등에 중점을 두면서 순풍을 맞고 있다.
유럽 바이오플래스틱협회는 글로벌 바이오 플래스틱 생산능력이 2018년 211만톤에서 2023년 262만톤으로 확대될 것으로 예상하고 있다.
특히, PLA(Polylactic Acid), PHA(Polyhydroxyalkanoate) 등 혁신적인 바이오 폴리머가 바이오 베이스 생분해성 플래스틱 성장을 주도하고 있다.
해양 플래스틱 오염 문제가 심각해진 것도 생분해성 플래스틱이 주목받는 요인이 되고 있다.
생분해성 플래스틱은 글로벌 시장이 2018년 1억달러를 돌파한 후 급속도로 성장해 2023년 17억달러에 달하고 수요는 55만톤으로 연평균 9% 증가할 것으로 예상되고 있다.
소비비중은 2017년 기준 유럽이 51.6%로 가장 높고 미국이 21.8%, 아시아가 17.4%로 뒤를 따르고 있다.
생분해성 플래스틱은 주로 식품포장, 일회용 식기, 비닐봉투에 사용되고 있으며 비닐봉투 규제가 강화됨에 따라 수요가 크게 증가할 것으로 예상되고 있다.
유럽 이어 아시아도 플래스틱 사용 규제
최근에는 퇴비화에 대한 관심이 높아지고 관련 인프라가 정비되면서 퇴비용 봉투가 주목받고 있다.
이태리와 프랑스는 비닐봉투 사용 제한으로 생분해성 플래스틱 수요가 급증하고 있으며 유럽 각국은 앞으로 일회용 플래스틱제품 규제를 강화할 것으로 예상되고 있다.
중국은 2015년 지린성(Jilin)이 비생분해성 비닐봉투 및 식료품 포장용기 사용을 금지하기 시작하는 등 생분해성 플래스틱 자체 생산체제 구축에 힘을 기울이고 있다.
인디아, 동남아시아도 플래스틱 쓰레기를 감축하고 생분해성 플래스틱으로 전환하기 위한 대책을 추진하고 있다.
인디아는 2022년까지 일회용 플래스틱 사용을 전면 중단할 방침 아래 마하라슈트라(Maharashtra), 타밀나두(Tamil Nadu)를 포함한 17개 지역에서 일회용 플래스틱제품 제조·사용·판매를 금지해 생분해성 비닐봉투 및 쓰레기봉투, 에코백으로 전환하는 움직임이 나타나고 있다.
그러나 지방정부의 구체적인 규제대상 및 벌칙은 불투명한 것으로 파악되고 있다.
타이에서는 비닐봉투 등 플래스틱 쓰레기 문제에 대한 의식이 높아짐에 따라 정부기관과 관련기업이 2027년까지 플래스틱 쓰레기를 절반으로 줄이겠다는 내용의 각서를 체결했다.
또 Total Corbion PLA가 2018년 말 대규모 PLA 생산설비를 가동해 생분해성 플래스틱 시장에 대한 영향력이 강화될 것으로 예상되고 있다.
생분해성 플래스틱은 환경문제에 관한 소비자의식이 향상됨에 따라 수요가 증가할 가능성이 높게 나타나고 있으나 가격 인하, 회수 및 퇴비화 인프라 구축이 선결과제로 부상하고 있다.
해양 플래스틱 쓰레기는 육지에서 투기된 후 하천을 따라 바다로 흘러간 것이 90% 이상을 차지하고 있으며 대부분 중국, 인디아, 인도네시아, 필리핀, 베트남, 타이에서 유출되고 있는 것으로 파악되고 있다.
생분해성 플래스틱이 주요 해결책으로 주목받고 있으나 현시점에서는 가네카(Kaneka)가 개발한 식물 베이스 생분해성 수지 PHBH만이 해양분해성을 인증받아 앞으로 해양에서도 분해되는 플래스틱 개발이 중요해지고 있다.
바이오연료 생산기업 네스테(Neste) 등이 추진하고 있는 대규모 플래스틱 폐기물 재이용 사업도 적극적인 확립이 요구되고 있다.
일본, 2030년 200만톤으로 확대 목표
일본은 2019년 6월 말 오사카(Osaka)에서 열린 G20 정상회의를 앞두고 플래스틱 자원 순환전략을 마련하고 바이오 플래스틱 수요를 2030년까지 약 200만톤으로 확대하겠다는 목표를 설정했다.
일본은 바이오플래스틱협회(JBPA)에 따르면, 일본은 바이오 플래스틱 출하량이 2017년 약 3만9500톤으로 증가했으며 PE(Polyethylene), PET(Polyethylene Terephthalate), PA(Polyamide), PLA 등이 3만5500톤으로 대부분을 차지한 것으로 파악되고 있다.
최근에는 미세 플래스틱에 따른 해양오염이 글로벌 문제로 부각됨에 따라 정부 및 관련기업들이 바이오 플래스틱을 도입하려는 움직임을 본격화하고 있다.
일본 화학공업협회 등 화학 관련 5개 단체는 미세 플래스틱을 비롯한 폐플래스틱 대책을 추진하기 위해 해양 플래스틱 문제대응 협의회(JaIME)를 설립했다.
비슷한 시기에 해양 플래스틱 쓰레기 문제에 대응하는 민관 공동조직 Clean Ocean Material Alliance(CLOMA)도 설립됐다. 플래스틱 생산부터 가공, 이용에 이르기까지 서플라이 체인을 구성하는 약 160사가 참여한 것으로 파악되고 있다.
일본 경제산업성은 해양 생분해성 플래스틱 기술 로드맵을 마련했으며 국제적으로는 2019년 1월 일본 화학기업을 포함한 글로벌 화학기업 약 30사가 모여 연계조직을 발족했다.
JBPA, 국제규격화 추진 적극화
JBPA는 바이오 플래스틱 보급·계몽활동, 바이오 플래스틱의 정의 및 분석·평가방법 확립, 국제규격화, JIS(일본공업규격)화 등에 중점을 두고 있으며 친환경제품 전시회 참가, 일본 바이오산업인회의(JABEX)를 통한 국가정책에 대한 제언활동 등 바이오 플래스틱 보급을 확대하기 위해 다양한 활동을 펼치고 있다.
일반소비자를 대상으로 바이오 플래스틱에 대한 이해도를 높이고 올바른 사용과 보급을 촉진하기 위해 생분해성 플래스틱제품은 Green PLA, 바이오 플래스틱제품은 Biomass PLA로 표시하는 제도를 실시하고 있다.
인증제품은 Green PLA 191건, Biomass PLA 179건에 달하는 것으로 파악되고 있다.
국제표준화 활동에도 힘을 기울이고 있다.
일본에서 ISO/TC61을 심의하는 플래스틱공업연맹의 일원으로 ISO/TC61/SC14의 WG2(생분해성 플래스틱)를 비롯해 WG3(바이오 베이스 플래스틱), WG4(미세 플래스틱)를 담당하고 있으며 국제투표에서 나온 각국의 코멘트에 대한 대응, 심의안건에 관한 투표, 일본 의견 및 코멘트 정리를 수시로 실시하고 있다.
2018년 9월에는 ISO/TC61 연차회의 SC14/WG2, WG3, WG4에 참여해 규격화를 추진했으며 바이오매스 플래스틱 환경가치 표명에 관한 국제표준화, 인지도 향상을 위한 대책, 플래스틱에 관한 규제가 선행하는 유럽의 상황에 대한 정보를 회원기업에게 제공하고 있다.
아울러 JBPA는 해양 폐기물이 세계적으로 크게 문제시됨에 따라 ISO19679를 이용해 바닷물 속 플래스틱 생분해도를 측정하고 있다. 2016년 9월부터 2017년 10월까지 측정한 결과를 발표한데 이어 현재 2번째 시험을 실시하고 있다.
사회 및 교육현장에 대한 계몽활동도 적극적으로 추진하고 있다.
도쿄(Tokyo) 국제전시장에서 개최되는 친환경제품전시회에 매년 출전하고 있으며 2018년에는 부스를 3개로 확장해 방문자가 1600명으로 전년대비 5배 폭증한 것으로 알려졌다.
2018년 이후 음식점 등에서 플래스틱 빨대 사용을 금지하는 움직임이 확대되면서 바이오 플래스틱에 대한 관심이 높아지고 있기 때문이다.
라이온델바젤, 바이오 LDPE·PP 개발
라이온델바젤(LyondellBasell)은 폐기물 등에서 추출한 재생원료를 사용해 폴리올레핀(Polyolefin)을 상업화했다.
핀란드 국영 석유기업 네스테가 플래스틱 폐기물과 잔사유로 생산하는 탄화수소를 크래커 원료로 이용하고 바이오 베이스로 LDPE(Low-Density Polyethylene)와 PP(Polypropylene) 등을 사업화한 것으로, 이미 독일 포장기업 등에게 채용된 것으로 알려졌다.
라이온델바젤은 독일 Wesseling 공장에서 바이오 폴리올레핀 상업생산을 시작했다.
생산능력은 수천톤 수준으로 일반적으로 사용하는 화석연료 베이스 크래커 원료를 네스테가 제공하는 바이오 베이스 탄화수소로 전환하고 바이오 폴리올레핀을 생산하고 있다.
순환경제에 대한 공헌 등을 감안한 브랜드명인 Circulan과 Circulan Plus 등으로 바이오 PE와 바이오 PP를 공급하고 있다.
상업생산에 앞서 라이온델바젤은 여러 수요기업들에게 샘플링을 실시했고 가정용 포장소재 메이저 Cofresco가 바이오 PE를 식품포장 소재로 사용할 계획이다.
NatureWorks, PLA 고부가화 전략 강화
글로벌 최대의 PLA 메이저 NatureWorks는 Ingeo 브랜드를 세계 각국에 공급하고 있으며 연평균 10%에 육박하는 성장을 계속하고 있다.
NatureWorks는 미국 네브래스카(Nebraska) 소재 PLA 15만톤 플랜트를 가동하고 있으며 풀가동이 장기화됨에 따라 생산능력 확대를 추진하고 있다.
다만, 글로벌 PLA 시장이 성장 가속화와 동시에 경쟁이 치열해지고 있어 NatureWorks는 고부가가치 분야에 대한 대책을 강화하고 있다.
2018년 시작한 5개년 계획에서는 ①필터용을 포함한 섬유 및 부직포 ②포크, 숟가락, 컵 등 일회용 식기도구 및 식품 포장재 ③기능성 필름 ④접착제, 코팅제 등에 사용하는 중간체 락티드(Lactide) 등을 중점분야로 설정했다.
공급비중은 아시아가 30-40%, 미국이 40%를 차지하고 있으며 나머지는 유럽으로 파악되고 있다.
특히, 아시아는 일본, 타이완, 중국, 한국 등 동아시아가 주류를 이루고 있다.
섬유 및 부직포 용도는 커피캡슐, 티백용 수요가 꾸준히 증가하고 있다.
PLA는 소수성이 높아 펄프 베이스에 비해 추출할 때 잡미가 거의 나오지 않아 높은 평가를 받고 있다.
사출용은 PLA 비율을 높인 복합 그레이드 등이 가전, 사무기기에 사용되는 ABS(Acrylonitrile Butadiene Styrene)를 대체하고 있다.
가네카, PHBH 상업생산 본격화
가네카는 토양 뿐만 아니라 해양에서도 생분해되는 폴리머인 PHBH 공급에 주력하고 있다.
2019년 2월에는 유럽위원회가 지정하는 유럽 식품접촉소재·제품에 관한 규칙의 인가 리스트에 포함됨에 따라 유럽연합(EU)에서 건조식품용 포장재로 사용이 가능해졌다.
주요 선진국 시장에서 보급을 위한 토대가 마련됨에 따라 생산능력 확대에도 착수했다.
PHBH는 식물유 등 바이오매스를 원료로 사용하고 미생물의 체내에 축적되는 생분해성 폴리머로 유럽 인증기관 TUV AUSTRIA로부터 바닷물에서 생분해가 가능한 것을 인증하는 OK Biodegradable MARINE을 취득했다.
특히, 식품 포장재용 공급에 중점을 두고 있다.
2018년에는 미국 식품의약국(FDA)의 식품접촉물질에 등록됐으며 유럽에서는 건조식품용 인증을 취득해 EU 역내에서 건조 또는 탈수한 과일·채소, 과일·채소 가공제품, 시리얼, 분말 및 굵게 간 곡물, 건조·생파스타, 분유 등에 투입하고 있다.
EU에서는 모든 식품에 사용할 수 있는 인가를 취득하기 위한 작업을 진행하고 있어 필요한 평가 및 심사를 거쳐 2019년 인가를 취득할 수 있을 것으로 예상하고 있다.
유럽은 음식물쓰레기 등을 생분해 처리하는 퇴비화 처리시설이 보급되고 있어 생분해성 폴리머의 기능성을 활용할 수 있는 중요한 시장으로 부상하고 있어 빨대, 컵, 커트러리에도 적용을 확대할 방침이다.
일본에서는 자율기준을 관리하는 폴리올레핀 위생협의회에 신규 화학물질로 신청해 절차를 밟고 있는 것으로 알려졌다.
어망 응용도 추진하고 있으며 부표 등을 염두에 두고 발포제품 개발을 검토하고 있다.
본격적인 상업생산을 앞두고 생산능력 확대에도 착수해 2019년 기존 설비의 생산능력을 5000톤으로 5배 확대한 후 추가로 2만톤 설비를 신규 건설하는 방안을 검토하고 있다.
미츠비시, 신제품 개발에 용도 개척 박차
미츠비시케미칼(Mitsubishi Chemical)은 바이오 PBS(Polybutylene Succinate)와 바이오 EP(엔지니어링 플래스틱) 브랜드 Durabio를 중심으로 신제품 라인업을 확충해 바이오 플래스틱 사업을 강화하고 있다.
바이오 PBS는 바이오 비율 및 해양 분해성능 향상 등을 추구하고 있으며 자동차용 채용이 확대되고 있는 Durabio는 광학소재 등으로 용도 개척을 가속화하고 있다.
여기에 완전히 새로운 타입의 다양한 바이오 폴리머를 개발해 라인업을 확충함으로써 세계적인 환경규제 강화 흐름에 대응함과 동시에 기존 석유화학제품에는 없는 독자적인 성능을 발현해 니즈에 대응할 방침이다.
바이오 PBS는 기존 화석원료 베이스 플래스틱을 대체하고 있다.
30도 안팎의 상온에서 분해되는 성능을 보유하고 있어 식품포장, 라미네이트, 식품용기 및 식기도구 소재 등으로 수요가 확대되고 있다.
아디핀산(Adipic Acid)을 원료로 추가한 공중합체 PBSA는 분해성능이 PBS 이상으로 뛰어나고 해양에서도 분해되는 특징이 있다.
미츠비시케미칼은 앞으로 PBS, PBSA의 바이오 비율 및 해양 분해성능을 향상시키는 등 개발을 강화해 수요를 확보할 방침이다.
Durabio는 식물 베이스 이소솔바이드(Isosorbide)를 원료로 사용하는 바이오 PC(Polycarbonate)로 PC 및 아크릴수지의 특징을 겸비하고 있다.
생분해성은 보유하고 있지 않으나 내구성 및 표면특성이 뛰어나 도장공정을 생략할 수 있을 뿐만 아니라 휘발성 유기화합물(VOCs) 함유율이 낮아 자동차부품용으로 채용이 확대되고 있다.
저복굴절을 비롯해 광학특성도 우수한 영향으로 디스플레이, LED(Light Emitting Diode) 등에도 투입되고 있다.
최근에는 바이오 플래스틱 라인업을 확충하기 위해 다른 소재와의 컴파운드와 더불어 개발 파이프라인을 확대해 다양한 신규 폴리머 개발에 힘을 기울이고 있다.
삼양사, 바이오 플래스틱 첫 상업화
삼양이노켐(대표 정연일)은 국내에서 처음으로 친환경 바이오 플래스틱 공장을 건설한다.
삼양이노켐은 군산공장에 710억원을 투자해 2021년 8월까지 이소솔바이드 1만톤 공장을 건설할 계획이다. 현재 울산에서 파일럿 플랜트를 시운전하고 있다.
이소솔바이드는 옥수수에서 추출한 전분을 포도당, 솔비톨(Sorbitol) 등으로 가공한 후 생산하는 100% 천연 바이오 화학물질로, 석유화학을 대체해 플래스틱 원료로 사용되고 있다.
프랑스 바이오 화학기업 로케트(Roquette)가 세계 최초로 개발해 2015년부터 2만톤 공장을 가동하고 있다.
삼양이노켐은 이소솔바이드 기술 개발을 위해 전분 및 전분당 생산 계열사인 삼양제넥스에게 6년간 350억원의 연구개발(R&D) 비용을 투자하고 2014년 국내에서 최초, 세계에서 2번째로 상업생산에 성공했다.
국내에서는 2019년 상반기 투자 최종결정을 내리고 2021년 여름까지 710억원을 투자해 1만톤 공장을 건설할 계획인 것으로 알려졌다.
삼양사는 3D 프린트용 필라멘트를 개발했다.
옥수수 전분을 원료로 사용해 중금속 및 환경호르몬이 검출되지 않음은 물론 폐기할 때 미생물로 100% 생분해하며 부러짐에 대한 내성, 균일성과 안정성을 높였다.
삼양사는 2019년 7월 3D 프린터 및 소재 전문기업 쓰리디코리아와 공동으로 다양한 분야에 적용할 수 있는 적층융합제조방식(FDM)용 필라멘트와 카트리지 개발에 나서는 등 3D 프린트 관련사업을 확대하고 있다.
삼양바이오팜은 봉합 후 매듭을 짓지 않아도 되는 생분해성 수술용 미늘 봉합사 브랜드 모노픽스를 국내 최초로 개발했다.
모노픽스는 실 표면에 미세한 가시 같은 갈고리(미늘)가 있어 별도로 매듭짓지 않아도 봉합이 풀리지 않으며, 로봇이나 복강경 수술처럼 매듭을 짓기 어려운 환경에서 사용하면 매듭 없이도 봉합이 용이해 수술시간을 단축할 수 있다.
유니티카, 3D프린터 시장 공략
유니티카(Unitika)는 Terramac 브랜드를 시작으로 다양한 물성을 보유한 바이오 플래스틱을 공급하고 있다.
Terramac은 옥수수에 포함된 전분을 발효시켜 생성되는 젖산을 중합한 PLA를 채용하고 있으며 물성 및 식물 베이스라는 특징을 바탕으로 다양한 분야에서 수요가 꾸준히 증가하고 있다.
퇴비화에 따른 생분해도 가능해 해양 플래스틱 쓰레기 문제 등에 따라 주목받고 있는 생분해성에 착안한 용도 확대에 힘을 기울이고 있다.
Terramac은 섬유, 부직포, 성형가공용 수지 형태로 공급하고 있으며 삼각형 티백용 수요가 주류를 이루고 있다.
Terramac으로 생산한 삼각형 티백은 풍미 향상에 도움이 되는 삼각 형태를 유지하는데 가장 적합한 경도를 보유하고 있고 사용 후 퇴비화할 수 있는 특징이 있어 유럽을 중심으로 수요가 확대되고 있다.
감촉이 좋고 거품이 잘 생기는 기능성을 발휘할 수 있는 샤워타올 용도로도 판매가 증가하고 있으며 토목, 필터용으로도 공급하고 있다.
투명도가 높고 잘 부러지지 않는 모노필라멘트를 개발해 3D프린터 시장에도 공세를 가하고 있다.
유니티카는 세계적으로 다양한 분야에서 Terramac 수요가 증가함에 따라 생분해성을 전면에 내세운 용도 개척을 가속화하고 수요처 니즈를 정밀하게 조사한 후 개발에 반영하는 등 능동적인 대처에 힘을 기울이고 있다.
소지츠, 친환경 그린PE 공급 확대
소지츠(Sojitz Planet)는 사탕수수를 원료로 사용하는 그린(Green) PE 공급을 확대하고 있다.
세계적으로 해양 플래스틱 등 플래스틱 폐기물 문제가 심각해짐과 동시에 바이오 플래스틱에 대한 관심이 높아짐에 따라 그린PE 수요가 증가하고 있기 때문이다.
앞으로는 포장재용 수지 첨가제로 대상 수지를 늘리는 등 3년간 판매량을 3배로 확대하겠다는 목표를 세우고 있다.
소지츠는 2012년 그린PE를 생산하는 브라스켐(Braskem)과 파트너 계약을 체결하고 일본을 포함한 아시아, 오세아니아 시장 공략을 강화하고 있다.
그린PE는 파리협정 발효, 유럽 순환경제 가속화 등의 영향으로 수요가 증가하고 있는 가운데 해양 플래스틱 문제가 영향을 미쳐 유럽기업의 아시아 가공거점에서 문의가 증가하고 있는 것으로 알려졌다.
일본에서도 정부가 추진하고 있는 플래스틱 자원 순환전략에 따른 바이오 플래스틱 보급, 도쿄올림픽 및 국제박람회 등 대규모 이벤트 개최에 따른 친환경 포장재에 대한 니즈로 수요가 늘어날 것으로 기대하고 있다.
그린PE는 비닐봉투, 식품용 필름 등에 사용되는 석유 베이스 PE에 첨가하는 용도가 주류를 이루고 있으나 식품 포장재 등에 이용되는 PP에 첨가하는 사례가 증가하고 있어 첨가할 수 있는 대상을 늘리는 등 판매 확대전략을 적극 추진하고 있다.
앞으로는 그린PE 외에도 생분해성 수지 등 소지츠그룹이 보유한 친환경제품을 수요처 니즈에 맞추어 공급할 계획이다.
GSI크레오스, 생분해성 시장 진출 본격화
GSI크레오스(GSI Creos)는 환경보전형 비즈니스 확대의 일환으로 생분해성 플래스틱 시장 진출을 본격화하고 있다.
이태리 생분해성 플래스틱 생산기업 노바몬트(Novamont)와 대리점 계약을 체결함과 동시에 수입판매권을 보유한 케미테크(Chemitech) 사업을 인수해 노바몬트의 생분해성 플래스틱 Mater-Bi를 수입하기 위해 일본시장 개척을 시작했다.
식물 베이스 PBAT(Polybutylene Adipate Terephthalate)와 열가소화 전분을 원료로 사용하는 100% 생분해성 플래스틱인 Mater-Bi는 자연환경 속에서 미생물에 따라 완전히 분해되는 특징이 있어 환경의식이 높은 유럽을 중심으로 수요가 확대되고 있다.
필름, 사출, 압출, 캐스트, 진공 등 다양한 성형방법에 대응할 수 있어 비닐봉투, 비료봉투, 일회용 식기를 포함한 사출성형제품, 종이코팅 등 광범위한 분야에서 활용되고 있으며 토양에서 분해돼 회수작업이 필요 없는 농업용 생분해성 멀칭필름 원료로도 이용되고 있다.
GSI크레오스는 일본에서도 미세 플래스틱에 따른 해양오염에 대한 사회적 관심이 높아짐에 따라 노바몬트가 유럽에서 성과를 거두고 있는 대책을 참고해 일본시장 개척을 강화하고 있다.
비닐봉투, 식품트레이, 식기, 종이컵 등 일본 성형가공기업과 파트너십 계약을 체결하고 Mater-Bi 로고마크를 삽입함으로써 생분해성임을 강조하고 있으며 Mater-Bi 인지도 향상에도 기여하는 것으로 파악되고 있다.
생분해성 멀칭필름 시장도 앞으로 크게 성장할 것으로 예상됨에 따라 농업용 시장 개척에 힘을 기울이고 있다.
