제온(Zeon)이 바이오화를 통한 C4 및 C5 탈탄소화에 나서 주목된다.
C4 및 C5 유분은 세계 각지에서 바이오화 기술 개발이 진행되고 있으나 이미 상업화된 C2 및 C3 유분에 비해 더딘 것으로 평가된다.
제온은 에탄올(Ethanol)을 원료로 부타디엔(Butadiene)을 합성하는 1톤급 벤치 프로젝트를 추진하고 있으며 2028년 수십톤을 생산할 예정이다.
당을 원료로 부타디엔을 합성하는 기술은 상업생산이 가능한 제조공법을 개발하고 있으며 2025년 스케일업이 가능할 것으로 예상된다.

바이오 이소프렌 통해 에탄올‧당 원료로 활용
제온은 외부 조달하는 바이오 모노머를 사용해 이소프렌(Isoprene)을 생산하는 수천톤급 준상업설비를 건설하는 방안을 검토하고 있으며 장기적 관점에서 CR(Chemical Recycle)과 이산화탄소(CO2) 원료화에 관심을 나타내고 있다.
현재는 원료 전환 초기단계로 매스밸런스 방식의 바이오 나프타(Naphtha) 베이스 C4 및 C5 유분을 구매하고 추출탑에 투입할 예정이다.
2024년 1월 일본공장 4곳에서 ISCC 플러스 인증을 취득해 합성고무부터 바이오제품으로 출하할 수 있게 된 것으로 알려졌다.
다음 단계로는 에탄올이나 당을 원료로 부타디엔, 이소프렌을 합성하는 사업화를 준비하고 있다.
반응 계획은 실증을 완료하고 2030년 사업화를 위한 고효율 프로세스 개발을 서두르고 있으며 외부와 협력을 통한 이소프렌 유도제품 바이오화도 진행하면서 2030년경 대규모 설비 가동이 가능할 것으로 기대하고 있다.
현재 목표 반응을 얻을 수 있는 촉매 선정까지 성공한 상태이며 생산능력 1톤급 벤치 설비 건설을 위해 투자 판단을 내릴 방침이다. 에탄올을 원료로 부타디엔을 합성하기 위해서는 효율 좋은 촉매를 조합하거나 최적화 조건을 도출해야 하고 단계별 반응을 거쳐야 한다.

2030년 1만톤 이상으로 상업화
제온은 2026년 가동한 후 2028년 생산능력을 수십톤급으로 확대하고 원료 에탄올은 옥수수와 사탕수수 베이스제품을 해외에서 조달할 예정이다. 폐플래스틱을 CR해 얻은 에탄올도 후보로 주목하고 있다.
당을 원료로 부타디엔이나 이소프렌을 직접 합성하는 공정은 일본 이화학연구소와 공동으로 인공대사경로, 효소평가 등을 진행하고 있다.
부타디엔의 생산성 검증이 이소프렌보다 더 진전된 상황이며 2025년 수십킬로그램에서 수백킬로그램 수준으로 스케일업을 진행한다.
현재는 식용 당을 원료로 연구를 진행하고 있으나 비식용 바이오매스 베이스 단당류 공급 시장이 형성되면 식량과 경쟁하지 않는 원료를 사용할 방침이다.
이소프렌 바이오화는 미국 신흥기업 Visolis의 바이오 이소프렌 모노머를 사용하고 제온이 이소프렌 유도제품을 생산하는 방식으로 추진한다.
2030년 만톤급을 상업화하는 것을 목표로 하고 있으며 미즈시마(Mizushima) IR(Isoprene Rubber) 플랜트와 SIS(Styrene Isoprene Styrene) 플랜트에 바이오 이소프렌 모노머를 투입할 예정이다.
C4 및 C5 베이스 고무는 C2 및 C3 유분 베이스보다 첨가물이 많아 리사이클 사업화가 어려운 편으로 평가되고 있으나 MR(Mechanical Recycle), CR과 관련한 기초연구도 추진하고 있다.
제온은 이산화탄소 포집·저장·활용(CCUS) 검토를 추진하는 팀을 설치하고 2050년까지 고무제품의 순환형 사회 구축에 박차를 가할 예정이다. 

CPN은 반도체용 급증하고 CPME는 의약품 용매 대체 
제온은 고기능 수지 COP(Cyclo Olefin Polymer)와 CPE(Cyclopentene)를 중심으로 한 C5 유도제품 사업을 주요 밸류체인으로 육성하고 있다.
최근 반도체, 의료 분야에서 COP와 CPE 모두 호평을 받으며 연평균 5-10% 성장이 기대되고 있고, 특히 CPE는 미즈시마(Mizushima) 공장의 풀가동 상태가 임박함에 따라 수요에 따라 생산능력을 확대하는 방안을 검토하고 있다.
CPE는 C5 유분을 원료로 한 화합물이며 제온은 독자적인 GPI 프로세스를 통해 DCPD(Dicyclopentadiene)를 추출하고 열분해 등을 거쳐 CPN(Cyclopentanone)과 CPME(Cyclopentyl Methyl Ether) 등 유도제품까지 생산하고 있다.
CPE 유도제품 사업은 2023년 고기능 소재 사업부 산하에 집약시킨 후 통합관리를 시작했으며 이미 생산능력 확대를 결정한 COP와 함께 C5 사업의 고수익제품으로 주목하고 증설을 목표로 한 수요기업 생산설비 및 수요 동향을 조사하고 있다.
유도제품 중 CPN은 반도체 세정제 용제 등으로 사용되기 때문에 최근 AI(인공지능) 보급을 타고 회로 선폭 미세화와 첨단 패키지 기술 확대로 세정공정 수가 증가하며 수요 증가가 기대되고 있다.
제온은 2004년 CPN 상업생산 기술을 확립했고 2010년대부터 판매량 증가가 시작되며 현재는 글로벌 Top 3에 이름을 올리고 있다.
현재 반도체 소재로 에칭가스와 각종 레지스트를 생산하고 있으며 CPN도 다른 반도체 소재와 함께 반도체 시장의 성장 추세에 맞추어 연평균 5-10% 성장이 가능한 사업으로 육성할 방침이다.
CPN 유도제품이자 합성향료 원료로 사용되는 MDJ(Methyl Dihydrojasmonate)는 범용성이 높아 경쟁이 치열하나 제온은 판매량이 꾸준히 증가하고 있어 글로벌 Top 5 지위를 유지하고 있다. 앞으로 신흥국 수요 동향에 맞추어 공급을 강화함으로써 사업을 확대할 방침이다.
CPME는 의약품 제조 과정 중 추출용매와 반응용매로 사용하며 제온 생산제품은 시장 내 인지도가 높아지면서 10년 사이 3배 급성장한 것으로 파악된다.
2022년 의약품국제조화회의(ICH)가 잔류 용매 가이드라인에 CPME를 포함시키면서 기존 용제를 대체하고자 하는 수요가 급증하고 있으며 일본, 미국, 유럽, 인디아 제약산업과 함께 연평균 5-6% 성장이 가능할 것으로 기대하고 있다. (강윤화 책임기자: kyh@chemlocus.com)