일본은 바이오 플래스틱 수요가 10만톤을 넘어섰다.
일본 바이오플래스틱협회에 따르면, 바이오 플래스틱 출하량은 2017회계연도(2017년 4월-2018년 3월) 3만9565톤에서 2018회계연도 3만4757톤, 2019회계연도 4만6650톤으로 증가추세를 나타냈다.
2020-2021년에는 코로나19(신종 코로나바이러스 감염증) 사태로 출하량을 파악할 수 없으나 꾸준한 증가세를 유지해 10만톤을 돌파한 것으로 추정된다.
일본 바이오플래스틱협회는 바이오 플래스틱 식별표시 제도를 운영하고 있으며 2022년 4월부터 2023년 2월 사이 등록건수가 생분해성 플래스틱은 296건으로 전년동기대비 20건, 바이오매스 플래스틱은 854건으로 61건 증가한 것으로 알려졌다.
일본, 바이오플래스틱협회 중심 보급 박차
일본 바이오 플래스틱 수요는 무역상이 공급하는 수입 바이오 PE(Polyethylene)를 중심으로 꾸준히 증가하고 있다.
비닐봉지를 시작으로 각종 용기와 포장자재, 튜브, 화장품 용기, 샴푸 용기의 펌프에 이어 최근 의료 분야에서도 사용되는 등 용도가 확대되고 있다.
바이오 PET(Polyethylene Terephthalate)는 최근 음료용 PET병에 리사이클 PET를 투입하는 움직임이 가속화되고 있으며, 일정 품질을 유지하기 위해 바이오 PET 채용이 필요한 것도 영향을 미치고 있다.
PLA(Polylactic Acid)는 높은 강도가 호평받으며 식품 트레이와 가전 부품, 3D 프린트 소재 등 다양한 분야에서 수요가 증가하고 있으며 중국이 공급을 확대함에 따라 수급타이트 우려가 약화되고 있다. 일본은 주로 내구 소비재에 PLA를 투입하고 있다.
바이오 PA(Polyamide)는 저흡수성, 내약품성, 저비중성이, 바이오 PC(Polycarbonate)는 광학 특성과 투명성, 내열성, 내충격성이 우수해 채용이 증가하고 있다.
생분해성 플래스틱은 PBS(Polybutylene Succinate), PBAT(Polybutylene Adipate-co-Terephthalate)를 중심으로 높은 물성을 활용할 수 있도록 복합소재 형태로 공급하고 있으며, 주로 농업용 멀칭필름에 투입되고 있다. 최근에는 사용 후 회수가 어려운 삼림 자재나 원예용 자재 등에도 사용돼 연평균 10% 성장할 것으로 예상된다.
일본 바이오플래스틱협회는 바이오 플래스틱 보급을 본격화하고 있다.
정기적으로 세미나를 개최하고 있으며 2022년부터 기술 세미나도 시작했다. 바이오 플래스틱의 기초개념부터 생분해성 플래스틱과 바이오매스 플래스틱 관계자의 강연을 통해 올바른 지식 전파에 주력하고 있다.
경제산업성 지원 아래 해양 생분해성 플래스틱 관련 ISO 규격 설정도 추진하고 있다. 기존 ISO는 유럽에서 시작된 것밖에 없었으나 일본 규격을 국제적인 규격으로 정착시키는 것이 목표이며, 측정시험의 정확성을 높이고 측정시간 단축을 기대하고 있다.
2024년 3월 이전 규격을 정하는 것을 목표로 하고 있다.
그러나 2022년 12월23일에는 소비자청이 생분해성 플래스틱 제조‧판매기업에게 경품표시법 제5조 제1호 우량오인을 일으킬 수 있는 표시는 피하도록 주의환기 명령을 내린 것으로 알려졌다.
소비자청은 생분해성 플래스틱 사용제품 표시가 합리적인 설명을 제공하지 않고 있다고 지적했고, 바이오플래스틱협회는 생분해성 플래스틱에 대한 일반 소비자의 신뢰성이 영향을 받을 것을 우려하고 있다.
네이처웍스, 아시아 PLA 공급 확대
네이처웍스(NatureWorks)는 아시아를 중심으로 PLA 공급에 박차를 가하고 있다.
그동안 미국 네브래스카 15만톤 공장을 통해 글로벌 시장에 공급했으나 타이에 7만5000톤을 신규 건설함으로써 급증하는 아시아 수요를 충족시킬 방침이다. 유전자 조작을 하지 않은 사탕수수를 원료로 사용해 다양한 니즈에 대응이 가능할 것으로 기대하고 있다.
네이처웍스는 1990년대부터 PLA를 양산한 바이오 플래스틱 선구자이며 PLA는 인지오(Ingeo) 브랜드로 미국, 유럽, 아시아에 공급하고 있다.
옥수수를 원료로 한 식물 베이스 폴리머이면서 생분해성까지 겸비해 포장자재와 섬유‧부직포, 필름 용도에 다양하게 채용되고 있으며 탄소중립 트렌드와 함께 일본에서는 내구소비재에도 투입되고 있다.
타이 7만5000톤 플랜트는 2024년 말 가동할 것으로 예상되며 아시아 수요기업들에게 미국에서 공급한 것과 동일한 그레이드로 대체할 방침이다.
타이는 일본과 아세안(ASEAN), 한국, 중국과의 무역에서 관세가 없기 때문에 수출 메리트가 클 것으로 기대하고 있으며 수요기업의 신규 용도 개척을 위한 기술 지원을 실시할 계획이다.
CJ제일제당과의 협업에도 많은 기대를 걸고 있다.
네이처웍스는 CJ제일제당과 2022년 11월 포괄적 연계협정을 체결하고 CJ바이오머터리얼즈의 PHA(Polyhydroxy Alkanoate)와 네이처웍스의 PLA를 베이스로 소재 솔루션을 개발하기로 합의한 바 있다.
PLA와 PHA를 조합해 내충격성을 부여하고 생분해성을 향상시킬 수 있을 것으로 기대하고 있다.
MCC, BVOH 생산능력 확대 계획
미츠비시케미칼(MCC: Mitsubishi Chemical)은 순환형 사회 실현을 위해 생분해성 플래스틱과 바이오 EP(엔지니어링 플래스틱)를 중심으로 다양한 바이오 플래스틱 라인업을 갖추고 있다.
수지별로 서로 다른 기능을 활용해 적재적소에 제안함으로써 시장의 니즈를 충족시키는 것을 주요 전략으로 내세우고 있다.
BVOH(Butenediol Vinyl Alcohol Copolymer) 브랜드 니치고 G-폴리머(Nichigo G-Polymer)는 뛰어난 가스 배리어성과 수용성을 보유하고 있는 용융성형 가능 생분해성 플래스틱으로 유럽에서는 퇴비성이 요구되는 커피 캡슐과 종이계 복합식품 트레이 등 생분해성 배리어 식품 포장자재용으로 투입되고 있다.
최근에는 일본 및 해외 수요가 급증함에 따라 생산능력 확대를 검토하고 있다.
2024년 10월까지 니치고 G-폴리머 뿐만 아니라 PVOH(Polyvinyl Alcohol) 특수 브랜드까지 생산능력을 2배로 확대하고 자원순환 유효제품으로 공급을 강화할 방침이다.
바이오 PBS는 토양 미생물의 힘으로 물과 이산화탄소로 생분해되는 특징을 가져 농업용 자재를 중심으로 퇴비 자루와 1회용 식기, 식품 포장소재 적용이 확대되고 있다.
최근에는 플래스틱 사용량 감축을 위해 종이에 주목하는 수요기업들이 늘어남에 따라 문구 전문기업인 나카바야시(Nakabayashi)와는 커피콩 등 식품용 배리어 포장재를 개발했다.
바이오 PBS 코팅 종이컵을 퇴비화할 수 있을지 실증하기 위해 스타디움 등에서 사용하는 바이오 PBS 컵을 회수해 퇴비 장치에서 식품 잔사와 함께 퇴비화하고 있는 것으로 알려졌다.
바이오 EP 듀라비오(Durabio)는 광학 특성과 내후성, 내찰성, 내충격성이 우수해 도요타(Toyota Motor)의 연료전지자동차 미라이(Mirai)와 스즈키(Suzuki)이 S-Cross 등 자동차 내외장 부품용으로 투입되고 있다. 투명성, 성형성을 갖추고 식물 베이스라는 점이 높은 평가를 받으며 최근에는 화장품 용기와 잡화 등 자동차 이외 영역에서도 채용을 확대하고 있다.
가네카, 원료 다양화 기술 개발 박차
가네카(Kaneka)는 토양과 해양 모두에서 생분해성을 갖춘 100% 식물 베이스 바이오 폴리머 그린 플래닛을 공급하고 있다.
최근에는 원료를 다양화함으로써 제조 프로세스에 부가되는 환경부하 줄이기에 주력하고 있으며, 대체 가능한 용도를 늘리기 위해 다양한 물성을 실현하는 가공기술 개발에 속도를 내고 있다.
그린 플래닛은 미생물이 식물유를 섭취해 폴리머로 체내에 축적한 것을 정제한 식물 베이스 플래스틱으로 빨대, 커트러리, 쇼핑백, 발포성형 기술을 활용할 수 있는 어획상자 등에 사용되고 있다.
해외에서는 과일이나 야채를 담는 주머니와 커피 캡슐에 채용됐으며, 특히 가정 내 퇴비화가 주류를 이루고 있는 유럽에서는 이산화탄소와 물로 분해되는 특징을 살려 퇴비화 가능 비닐용으로 투입되고 있다.
가네카는 일본 플래스틱자원순환촉진법과 유럽‧미국 채용실적을 바탕으로 해외에 플랜트를 건설하는 방안을 검토하고 있으며 원료 다양화에 착수한 것으로 알려졌다.
현재는 미생물 배양용 원료유로 식물 베이스 식용유를 사용하고 있으나 식용이 아닌 기름이나 폐식용유를 활용할 수 있도록 설비를 개량해 2023년 1월 폐식용유 원료로 그린 플래닛을 생산하는 실증실험에 착수했다.
2030년까지는 원료유를 거치지 않고 수소와 이산화탄소를 원료로 그린 플래닛을 직접 생산하는 프로세스를 실현하는 것을 목표로 하고 있다.
실험실 수준으로는 이미 생산이 가능한 상태이며 플랜트 스케일로 확대하기 위한 연구개발을 진행하고 있는 가운데 소재 뿐만 아니라 제조 프로세스도 발전시켜 환경부하를 낮추고 탄소중립에 기여할 계획이다.
1회용 범용 플래스틱을 모두 그린 플래닛으로 바꾸는 것을 최종적인 목표로 설정하고 다양한 영역에서 요구 물성을 실현하기 위해 미생물 발효기술을 활용하고 있다.
유니티카, 나일론11 섬유 판매 본격화
유니티카(Unitika)는 2022년부터 옥수수 베이스 나일론(Nylon) 11 섬유 캐스트론(Castlon)을 상업 생산하고 있다. 바이오매스 100%로 내마모성이 우수해 판매량을 20톤까지 늘리는 것을 목표로 설정하고 있다.
캐스트론은 아케마(Arkema) 그룹으로부터 원료를 조달해 자회사 일본에스터(Nippon Ester)에서 방사를, 원사와 협력기업에서 가공한 텍스타일은 유니티카트레이딩(Unitika Traiding)이 공급하고 있다.
원사와 텍스타일은 아웃도어 브랜드와 의류 메이저에게 코트 측지와 여성용 장갑 생지로 공급하고 있는 것으로 알려졌다.
유니티카는 옥수수 베이스 방향족(Aromatics) 나일론 제콧(Xecot)도 공급하고 있다.
제콧은 바이오매스 50%로 나일론6T, 나일론66과 동등하거나 더 우수한 내열성, 내마모성, 습동성을 갖추고 있어 자동차 내연기관 주변과 전장 관련 부품 채용을 기대하고 있다.
코스트 감축을 위해 우지(Uji) 사업장에서 생산성 향상을 추진하고 있다.
퇴비화를 통해 생분해성을 갖추게 된 식물 베이스 PLA 테라맥(Terramac)은 주로 티백용으로 공급하고 있으며 모노 필라먼트를 엮은 원사는 고급제품용으로 투입돼 유럽을 중심으로 수요가 증가하고 있다. 일본에서는 토트백에도 채용된 바 있으며 앞으로도 용도가 꾸준히 증가할 것으로 예상하고 있다.
유니티카는 장기비전 G-STEP 30에서 안전하면서 안심할 수 있는 생활, 편리하면서 쾌적한 생활, 환경과 공존하는 생활에 기여하는 혁신제품 매출액을 2030년까지 2019년의 2.6배 수준으로 확대하겠다는 목표를 세웠고, 2021년 12월 지속가능위원회를 이사회 산하 조직으로 설치했으며 앞으로 장기비전 목표를 실행할 때 지속가능위원회를 적극 활용할 방침이다.
도레이, 섬유 이어 수지까지 바이오화 도전
도레이(Toray)는 바이오매스 베이스 섬유 시장 형성을 견인하고 있다.
최근에는 바이오매스 나프타(Naphtha) 베이스 SM(Styrene Monomer)을 원료로 바이오 ABS(Acrylonitrile Butadiene Styrene)를 생산함으로써 바이오매스 플래스틱 사업에도 진출했다.
이데미츠코산(Idemitsu Kosan)이 도쿠야마(Tokuyama) 공장에서 매스밸런스 방식으로 생산한 바이오매스 SM을 사용해 도레이 치바(Chiba) 공장에서 ABS로 완성하며 2023년 10월부터 생산할 계획인 것으로 알려졌다.
바이오 베이스 원료를 활용해 자동차, 전자, 완구 등 다양한 분야에서 수요기업들의 니즈를 충족시킬 것으로 기대하고 있다. SM은 석유 베이스보다 온실가스 배출량을 80% 이상, ABS는 40-50% 이상 감축할 수 있는 것으로 파악된다.
중장기적으로는 ABS 원료 중 SM을 제외한 다른 원료까지 바이오화하거나 ABS가 아닌 다른 플래스틱을 바이오화함으로써 바이오매스 플래스틱 사업을 확장하는 것을 목표로 하고 있으며 말레이지아에서도 바이오매스 ABS를 공급하는 방안을 검토하고 있다.
도레이는 수지보다 먼저 섬유 분야에서 바이오 베이스 폴리머 소재 및 응용제품을 공급하고 있다.
2022년 원료 폴리머를 모두 바이오 베이스로 전환한 나일론510 섬유 에코디아(Ecodia) N510 개발에 성공했고 테레프탈산(Terephthalic Acid)과 바이오 베이스 EG(Ethylene Glycol)를 중합‧방사한 부분 바이오 베이스 폴리에스터(Polyster) 섬유를 공급하고 있는 가운데 테레프탈산까지 바이오 베이스로 전환한 100% 바이오 베이스 폴리에스터 섬유도 개발하고 있다.
최근에는 재생형 리사이클 소재 브랜드를 에코유즈(Ecouse)로 통합해 전자부품용 폐 PET필름을 회수‧재이용하고 에어백 단재를 재생한 나일론66 개발을 가속화하고 있는 등 바이오와 리사이클 분야에서 자원순환 사회 실현에 박차를 가할 방침이다.
소지츠, 그린 PE를 포장‧의료용으로 공급
소지츠플래닛(Sojitz Planet)은 2024년 3월까지 추진하는 경영계획에서 환경‧리사이클, 식품포장, 차세대 자동차 및 통신 분야에 경영자원을 집중적으로 투입하고 있다.
환경‧리사이클 분야에서는 바이오 플래스틱 및 리사이클을 주목하고 사장 직할인 환경지속가능성사업실을 통해 다양한 활동을 추진하는 가운데 조기 수익화를 목표로는 바이오 플래스틱 사업 강화에 주력하고 있다.
사탕수수 폐당밀 베이스 그린 PE는 브라스켐(Braskem)으로부터 조달해 아시아‧오세아니아 지역에 공급하고 있으며 일본에서는 비닐봉지 제공이 유상화된 이후 수요가 증가하고 있다. 최근에는 포장용 뿐만 아니라 의료 분야와 사출성형 등 새로운 용도도 확충하고 있다.
2022년 11월 매스밸런스 방식인 ISCC 플러스 인증을 취득해 바이오 원료부터 최종 수요기업까지 서플라이체인을 구축하고 있다.
환경성 위탁사업으로 시작한 오지(Oji Holdings)와의 펄프 원료 PLA 및 PE 생산 프로젝트는 식품 원료와 경쟁하지 않는 비식용 바이오 플래스틱 사업화를 목표로 하고 있다.
자원순환을 위해서는 바이오매스 관련사업 뿐만 아니라 리사이클도 중요하다고 인식하고 오쿠라(Okura)와는 폐플래스틱 클로즈드 리사이클 모델을 수립하고 있으며, ANA와는 화물용 필름 순환 이용에 도전하고 있다.
2023년 1월에는 아사히(Asahi), 일본클로저(Nippon Closures)와 음료용 PET병 뚜껑의 수평적 리사이클용 기술 검증을 시작했다.
도요타통상, 바이오 PE‧PA‧PET 채용 확대
도요타통상(Toyota Tsusho)은 바이오매스 플래스틱과 리사이클을 통해 온실가스 감축에 도전하고 있다.
바이오매스 플래스틱 사업은 바이오 PE, 바이오 PET, 바이오 PA 등으로 구성돼 있으며 PE와 PA 보급을 적극 추진하고 있다.
바이오 PE는 석유 베이스 원료를 식물 베이스로 전환해 이산화탄소 감축에 도움이 되는 동시에 식물 베이스 플래스틱의 과제였던 가공성‧물성이 석유 베이스와 동등한 수준이기 때문에 기존 생산설비 및 리사이클 시스템을 그대로 이용할 수 있다는 장점이 있다.
이에 따라 비닐봉지와 식용유 병, 음료수 병뚜껑, 완구, 산업용 자재, 신발 등에 채용되고 있으며 미국 소비재 브랜드와도 거래하고 있다.
브라스켐 생산제품으로 브라스켐이 생산능력을 6만톤으로 확대하고 있을 뿐만 아니라 타이에도 신규 공장을 건설할 계획이어서 취급량을 더 늘릴 수 있을 것으로 기대하고 있다.
중국 캐세이(Cathay Industrial Biotech)와 함께 공급하고 있는 바이오 PA는 수요기업을 대상으로 한 평가작업을 진행하고 있으며 섬유용 채용 가능성이 높은 것으로 평가하고 있다.
원료 공급을 위해서는 미쓰이케미칼(Mitsui Chemicals)과 함께 바이오 나프타를 도입했으며 매스밸런스 방식이 주목받고 있어 다양한 화학기업들과 연계를 강화할 방침이다.
미츠비시케미칼 그룹과는 100% 바이오 에탄올(Ethanol) 베이스 화학제품 생산‧판매를 위한 사업 타당성 조사(FS)를 진행하고 있다. (강윤화 책임기자: kyh@chemlocus.com)
