바이오 플래스틱은 해양 플래스틱 쓰레기 문제, SDGs(지속가능발전목표), 순환경제 등 환경과 관련된 이슈가 부상하면서 이용이 확대되고 있다.
최근에는 코로나19(신종 코로나바이러스 감염증)의 영향으로 주춤하고 있으나 중장기적으로는 수요가 급속도로 증가할 것이 확실시된다.
일본에서는 정부가 2030년 바이오매스 플래스틱 200만톤 도입을 위한 플래스틱 자원순환 전략을 마련한데 이어 2021년 1월 바이오플래스틱 도입 로드맵을 발표했다.
플래스틱 리사이클을 시작으로 유통, 식품을 포함한 수요산업의 채용 확대, 최종소비자인 국민의 환경의식 향상 등을 추진하는 내용을 포함하고 있다.

글로벌 생산능력 2025년 287만톤으로 확대
바이오 플래스틱은 미생물에 따라 분해되는 생분해성(Biodegradable) 플래스틱, 바이오매스를 원료로 생산하는 바이오매스 플래스틱으로 분류된다.
생분해성 플래스틱은 사용 후 자연계에 존재하는 미생물에 따라 최종적으로 물과 이산화탄소(CO2)로 분해돼 자연계로 순환되는 플래스틱으로 PLA(Polylactic Acid), PBS(Polybutylene Succinate), PHBH 등 PHA(Polyhydroxyalkanoate) 계열이 대표적이다. 일반 플래스틱과 동일하게 사용할 수 있다.
바이오매스 플래스틱은 생물에서 유래하는 유기성 자원을 화학적 또는 생물학적으로 합성한 플래스틱으로 재생 가능하며 주로 옥수수, 사탕수수 전분, 당질을 원료로 사용하고 있다.
소각 처리해도 바이오매스가 보유한 탄소중립적 특성에 따라 대기 중 이산화탄소 농도가 상승하지 않아 지구온난화 방지, 화석자원 의존도 저감에 기여할 것으로 평가되고 있다.
유럽 바이오플래스틱협회는 2020년 글로벌 바이오 플래스틱 생산능력이 바이오매스 베이스 88만톤, 생분해성 베이스 123만톤으로 총 211만톤에 달한 것으로 파악하고 2025년에는 바이오매스 베이스 107만톤, 생분해성 베이스 180만톤으로 287만톤에 달할 것으로 예상하고 있다.

일본, 비닐봉투 사용규제로 수요 증가
일본은 바이오 플래스틱 출하량이 2017년 3만9500톤에서 2019년 4만6650톤으로 18% 증가했다.
비닐봉투 사용규제 및 유료화의 영향으로 바이오 PE(Polyethylene) 채용이 확대됐기 때문이다. SDGs 및 ESG(환경‧사회‧지배구조) 경영, 해양 플래스틱 쓰레기 문제 등에 따른 국민의 환경의식 향상도 성장을 뒷받침한 것으로 파악되고 있다. 
일본에서는 2021년 1월 환경성, 경제산업성, 농림수산성, 문부과학성이 공동으로 지속가능한 바이오 플래스틱 도입을 위한 바이오플래스틱 도입 로드맵을 발표했다.
플래스틱 자원순환 전략에 따라 바이오 플래스틱과 관련된 다양한 주체를 대상으로 지속가능한 바이오 플래스틱을 도입하겠다는 방침과 국가 차원에서 실시하는 시책을 포함하고 있으며, 세계적으로 해당 로드맵을 알림과 동시에 도입을 위한 대책을 적극적으로 추진함으로써 기후변동 및 해양 플래스틱 문제를 해결하고 플래스틱 자원순환을 실현할 방침이다.

MCH, EP‧PBS 중심 친환경 소재 강화
미츠비시케미칼(MCH: Mitsubishi Chemical)은 생분해성을 보유한 바이오 PBS와 기존 EP(엔지니어링 플래스틱)보다 기능성이 뛰어난 바이오 EP 브랜드 Durabio를 중심으로 바이오 플래스틱 사업을 확대하고 있으며 다양한 친환경 소재를 개발함으로써 지속가능한 사회 실현에 힘을 기울이고 있다.
식물 베이스 이소솔바이드(Isosorbide)를 원료로 사용하는 Durabio는 내충격성, 내후성, 내열성 등 일반적인 EP를 뛰어넘는 물성을 보유하고 있으며 전기적 특성 등도 우수한 것으로 파악되고 있다. 
안료 배합만으로 표면에 광택을 부여할 수 있으며 표면이 단단해 흠집이 잘 나지 않아 도장, 코팅이 불필요할 뿐만 아니라 휘발성 유기화합물(VOCs)을 저감할 수 있는 것도 특징이다. 
특히, 자동차부품은 도장이 불필요한 특징이 높이 평가받아 채용이 확대되고 있다. 이스즈(Isuzu) 자동차는 트럭 3개 차종의 레이더 커버에 Durabio를 채용하고 있다. 비도장제품으로 전파가 차단되지 않아 감지 및 민감도 품질을 유지할 수 있는 것으로 알려졌다.
미츠비시케미칼은 앞으로 Durabio의 뛰어난 기능성을 내세워 자동차용 뿐만 아니라 광학용 등으로 다양하게 제안할 방침이다.
바이오 PBS는 식물 베이스 원료를 이용하고 생분해성을 보유하고 있는 특징을 바탕으로 글로벌 시장에서 공세를 강화하고 있으며, 앞으로 유럽, 미국, 중국, 인디아 등 주요 시장에서 플래스틱제 일회용품 규제가 강화됨에 따라 대체소재로 수요가 더욱 확대될 것으로 예상하고 다양한 컴파운드 기술을 활용해 강도, 필름특성 등 기능 및 부가가치를 높이는 전략을 추진하고 있다.
바이오 PBS에 해양 생분해성을 부여해 1-2년만에 분해되는 기술을 개발하고 있으며, 야마나시(Yamanashi)에서 바이오 PBS 이용제품을 퇴비화한 후 안전한 채소를 생산하는 실증시험을 진행하고 있다.

가네카, 가공기술 확충으로 보급 가속화
가네카(Kaneka)는 바다에서도 미생물에 따라 분해되는 생분해성 폴리머 Green Planet의 가공기술 확충에 힘을 기울이고 있다.
자체 개발한 다양한 기술을 응용해 수요처에 제공할 수 있는 가공기술을 꾸준히 개발함으로써 상업 플랜트 건설의 토대를 마련하고 있다.
가네카는 2021년 2월 토양 및 해양 생분해성을 겸비한 PHBH 브랜드를 Green Planet으로 변경하고 생산능력 1만5000-2만톤 플랜트를 건설하기 위해 시장 니즈에 대응한 가공기술 및 코스트 다운을 검토하고 있다.
투자 결단을 내리기 위해서는 수요 확대가 필수적일 것으로 판단하고 가공기술을 향상시켜 채용 기회를 늘릴 방침이다. 이미 채용된 빨대용은 신축타입 성형에 성공해 음료 종이팩용으로 홍보하고 있으며, 필름 분야에서는 인플레이션 성형에 대응해 의류 쇼핑백 등으로 제안하고 있다.
최근에는 주로 PE를 투입하던 종이컵, 냉동식품 종이트레이 등 종이 소재의 내면코팅 용도를 주목하고 있다. 특히, 종이컵용은 제지기업과 공동으로 기술 개발을 추진하고 있으며 거의 완성된 것으로 알려졌다.
장기간 축적한 발포기술도 응용해 발포용기에 대한 적용을 준비하고 있으며 기술적으로는 상업생산이 가능한 단계에 도달한 것으로 파악되고 있다.
Kanekalon을 통해 축적한 섬유화 기술을 응용해 부직포로 성형하는 기술을 개발하는 등 수요처의 선택지를 늘림으로써 Green Planet 보급을 확대할 방침이다.

다이셀, 초산셀룰로오스 용도 개척 적극화
다이셀(Daicel)은 천연소재 베이스 생분해성 플래스틱 초산셀룰로스(Cellulose Acetate) 제안을 강화하고 있다.
특히, 식용이 불가능한 바이오매스 원료를 사용하고 해양 생분해성을 겸비한 특징과 함께 1980년 이후 장기간 축적한 채용실적과 안정적인 공급능력을 강조하고 있다. 
2020년 이후에는 가치창출 전략을 중시하면서 파트너와의 협력 프로젝트를 가속화하고 있으며, 신규 중기 경영전략에서는 초산셀룰로스와 아세테이트토우(Acetate Tow) 공급을 확대하겠다는 목표를 세우고 기존시장과 신규시장에서 용도 개척을 적극 추진하고 있다.
다이셀은 초산셀룰로스를 비롯한 친환경 소재와 시장니즈 매칭을 중시함과 동시에 신규용도 개척을 가속화하고 있다. 특히, 성형가공 용도를 중심으로 석유 베이스 플래스틱 대체소재로 활용하는 방안에 가장 주력하고 있다.
최근에는 지방자치단체, 파트너 등과 협력해 포장재, 어구 등 성형용 뿐만 아니라 새롭게 비료 코팅재로도 활용하고 있다.
2020년에는 해양 생분해성을 내세운 신규 브랜드 CAFBLO를 출시했다. 기존 초산셀룰로스에 비해 해양 생분해성을 2배로 향상시킨 신제품으로 TUV 인증기준을 충족하는 높은 해양 생분해성을 실현한 것으로 파악되고 있다.
석유계 플래스틱 대체 뿐만 아니라 부직포, 섬유 용도 개발도 추진하고 있다.

도레이, 그린 이노베이션제품 공급 강화
도레이(Toray)는 2018년 지속가능성(Sustainability) 비전을 발표했다.
2030년 그린이노베이션(GR) 제품 공급을 2013년에 비해 4배, 밸류체인에 대한 이산화탄소 감축 기여를 8배로 확대하는 내용을 포함하고 있다.
바이오매스 플래스틱도 GR을 구성하는 요소로, 비화석 자원 활용을 적극적으로 추진해 식물 베이스 소재 브랜드인 Ecodear를 공급하고 있다.
식용이 불가능한 피마자를 원료로 사용한 나일론(Nylon) 610은 저흡습성, 치수안정성을 바탕으로 스포츠웨어, 공업 분야 등에서 응용을 촉진하고 있으며, PTT(Polytrimethylene Terephtalate) 섬유는 스트레치성을 내세워 채용 확대에 힘을 기울이고 있다.
식물 베이스 원료를 적용한 인공피혁 Ultrasuede PX와 Ultrasuede BX도 환경의식 향상의 영향으로 수요가 증가하고 있다. Ultrasuede PX와 Ultrasuede BX는 모두 PET(Polyethylene Terephthalate) 부분에 사탕수수 폐당밀 베이스 EG(Ethylene Glycol)를 채용하고 있으며 BX는 PET 뿐만 아니라 폴리우레탄(Polyurethane)에도 피마자 베이스 폴리올(Polyol)을 투입하고 있다.
식물 베이스 원료 투입비율은 PX가 10% 이상, BX는 약 30%로 세계 최고수준으로 평가되고 있다. 친환경성 뿐만 아니라 감성, 기능성이 뛰어난 특징이 있으며, 특히 전기자동차(EV) 등에 대한 채용이 확대되고 있는 것으로 알려졌다.
도레이는 2020년대 양산화를 목표로 식물 베이스 TPA(Terephthalic Acid)을 이용한 100% 바이오 PET를 개발하고 있고, 실험실 수준에서는 Ultrasuede에 대한 적용에 성공해 식물 베이스 원료 투입비율이 30%를 크게 뛰어넘는 신제품 개발도 검토하고 있다.
2022년 종료하는 중기 경영계획에서는 GR 사업의 매출액을 1조엔으로 확대하겠다는 목표를 세우고 있어 앞으로도 지속가능성과 관련된 대책을 가속화할 방침이다.

유니티카, 식물 베이스 소재 보급 확대
유니티카(Unitika)는 2020년 7월 지속가능그룹을 지속가능추진실로 승격한 후 사업부문 제휴를 강화함과 동시에 바이오매스 플래스틱 사업을 확대하고 있다. 
유니티카가 공급하고 있는 Terramac은 식물 베이스 PLA를 사용한 생분해성 소재로 섬유, 부직포, 성형가공용 수지 형태로 공급하고 있다. 
주력 용도는 티백으로, 모노필라멘트로 만든 직물을 호텔 및 레스토랑용 고급제품으로 보급하고 있으며 2022년에는 프랑스에서 나일론 등 플래스틱제 티백 사용이 금지됨에 따라 수요가 확대될 것으로 예상하고 있다.
유니티카트레이딩(Unitika Trading)은 타월 가공공정에 활용하고 있다. 염색과정에서 Terramac을 가수분해함으로써 공기층을 만들어 흡수성, 유연성을 부여할 수 있는 것으로 파악되고 있다.
PLA는 이산화탄소와 물로 분해됨에 따라 수용성 비닐론에 비해 친환경적인 특징이 있다. 부직포는 수지포트, 방진시트 외에 Well Drainage 공법에 이용하는 연약지반 안정재용으로도 수요가 증가하고 있다.
피마자 베이스 나일론11 섬유 Castron은 비중이 입방센티미터당 1.03그램으로 가볍고 폴리에스터(Polyester)와 거의 동등한 특성을 보유할 뿐만 아니라 내마모성도 우수한 것으로 평가받고 있다.
최근에는 기존에 불가능하던 선명한 염색을 가능케 하는 기술도 확립했고, 2022년에는 환경의식이 높은 아웃도어 브랜드에서 Castron을 채용한 텐트 및 의류를 출시할 예정인 것으로 알려졌다.
피마자 베이스 방향족 나일론수지 Xecot은 내열성이 뛰어나 자동차 덕트 부속품 등에 적합하며 유동성을 보유하고 있어 사출성형 등으로 세밀한 소재에도 대응할 수 있는 것으로 파악되고 있다. 앞으로 내트래킹성을 활용해 커넥터 관련 용도로 제안할 방침이다.

도요스타이렌, 식품용 친환경제품 확충
도요스타이렌(Toyo Styrene)은 바이오매스 플래스틱 Toyo Enerites를 커트러리, 트레이 등 식품용기용으로 공급하고 있으며 탄소중립, 소비자의식 향상의 영향으로 식품 시장에서 환경을 고려한 움직임이 가속화됨에 따라 친환경제품 라인업을 확대하고 있다.
Toyo Enerites는 식품용기 등에 사용되는 PS(Polystyrene)에 식용이 불가능한 식물원료로 생산된 PLA를 30질량% 배합한 바이오매스 플래스틱 성형소재로, 가공이 어려운 PLA와 PS를 얼로이함으로써 PS와 동등한 물성을 확보했으며 PS와 같은 성형조건으로 동일한 성형기 및 금형을 이용해 가공할 수 있는 것으로 파악되고 있다.
사출성형, 압출성형에 대응하는 그레이드를 각각 보유하고 있으며 일본 바이오플래스틱협회의 바이오매스플라 마크, 식품위생법에 따른 식품용 기구‧용기포장 포지티브 리스트 인증을 획득했다.
석유 등 화석자원 절약에 따라 일반적인 PS에 비해 이산화탄소 배출량을 25% 감축할 수 있어 환경에 대한 기여가 가장 큰 장점으로 평가되고, PLA를 최적의 비율로 혼합해 내유성, 내열성도 크게 향상된 것으로 파악되고 있다.
특히, 내열성은 성형 후 열을 가하면 결정화도가 높아져 식품용기 등에서 중요한 비카트(Vicat) 연화온도, 하중변형온도가 상승함에 따라 PS가 대응하지 못하는 전자레인지용 소재로도 활용할 수 있는 독특한 특성을 보유하고 있다.
그룹기업인 덴카폴리머(Denka Polymer)가 식품용기로 상품화해 친환경성과 기능성을 겸비한 특징을 바탕으로 식품용기 분야에서 잠재수요 확보에 힘을 기울이고 있다. (J)