PHA·PTMEG 바이오화 지원 확대 … 탈탄소에 농촌 부흥까지 기대

중국이 바이오 제조 생태계를 조성하고 있다.

중국 화학기업들은 정책 지원에 힘입어 바이오 기술을 활용한 생분해성 수지 PHA(Polyhydroxy Alkanoate), 스판덱스 원료 PTMEG(Polytetramethylene Ether Glycol), 의약품·화장품 원료의 바이오화에 속도를 내고 있다.

중국 정부는 2023년 국가발전개혁위원회 등 관련 부처 공동으로 비식용 바이오매스 원료 개발 가속화를 위한 3개년 행동계획을 발표했다. 2024년 7월에도 정밀화학의 혁신적 발전에 관한 실행계획을 통해 젖산(Lactic Acid), PDO(1,3-Propanediol), 퓨란(Furan)을 비롯한 바이오 원료 베이스 고분자를 개발 대상으로 선정함으로써 바이오 제조업 육성 방침을 분명히 했다.

칭화(Tsinghua)대학이 설립한 스타트업 Bluepha는 미생물 발효 기술로 PHA를 생산하고 있으며 중국에서 유일하게 상업적으로 PHA를 공급할 수 있는 체제를 확립하고 있다.  PHA는 담수, 토양, 해양에서 높은 생분해성을 발휘하며 생체 내에서도 분해돼 미세 플래스틱 문제에서 자유로운 편이다. 
Bluepha는 중국 정부의 2030년 탈탄소(탄소피크) 정책을 타고 2021-2023년 약 20억위안(약 3930억원)을 조달한 후 장쑤성(Jiangsu) 옌청(Yancheng)에 PHA 5000톤 플랜트를 건설했다. PHA와 물성이 유사한 PHBH(Poly(3-hydroxybutyrate-co-3-Hydroxyhexanoate), PHV(Polyhydroxy Valerate)도 생산할 수 있다.

3개 라인 1만톤 컴파운딩 설비도 가동하고 있으며 수요기업의 니즈나 용도에 따라 강도를 높이거나 유연성을 부여하는 등 광범위한 설계·커스터마이징 능력이 강점으로 평가된다. 최대 용도는 커트러리, 포장재, 빨대, 컵 등 식품 접촉 용도이며 관련 인증도 취득한 것으로 알려졌다. 50%는 중국기업에게 공급하고 나머지 50%는 유럽·미국에 수출하고 있다.
PHA는 PLA(Polylactic Acid)와 조합하면 의류용 부직포에도 적용할 수 있다. 강도가 높지만 깨지기 쉬운 PLA에 유연성을 부여할 수 있어 수요가 증가하고 있다. 
Bluepha는 2회에 걸쳐 옌청공장의 PHA 폴리머 생산능력을 7만5000톤으로 확대하는 방안을 검토하고 있으나 기존 라인의 풀가동을 우선시하고 있다. 다른 생분해성 수지와 마찬가지로 PHA 역시 경쟁기업이 급증함에 따라 사업의 지속가능성과 현금흐름 창출에 집중하는 것으로 풀이된다.
Bluepha는 다양한 공정과 중합 효소를 시험하면서 발효 속도와 중합 효율 개선에 주력하고 있으며 호모폴리머인 경쟁 PHA보다 유연성과 내열성이 높은 코폴리머라는 점을 차별화 요소로 강조하고 있다.

중국은 바이오 제조가 화학제품 생산의 화석연료 의존도를 줄이고 사고를 비롯한 리스크를 억제할 수 있는 점에 주목하고 있을 뿐만 아니라 정부의 오랜 과제인 농촌 진흥에도 기여할 수 있을 것으로 기대하고 있다.
UN 식량농업기구(FAO)에 따르면, 중국은 세계 5위 바이오 연료 생산국이며 중국 정부는 비식용 농작물 생산량이 8억톤에 달하고 있다.
후아펑(Huafeng) 그룹은 풍부한 바이오매스 자원과 정책적 지원을 바탕으로 2024년 말 난퉁(Nantong)에서 옥수수를 원료로 사용하는 세계 최대의 바이오 PTMEG 공장을 착공했다. No.1 공장은 생산능력이 5만톤이며 스판덱스, PU(Polyurethane), TPE(Thermoplastic Elastomer) 원료로 공급할 계획이다. 완공은 2025년 말이며 2026년 초 상업생산을 시작할 예정이다.

후아펑은 2022년 듀폰(DuPont)의 바이오 베이스 소재 사업을 인수하면서 설립한 미국 자회사 Covation Biomaterials를 통해 총 100억위안(약 1조9660억원)을 투자해 2030년 50만톤 체제를 갖출 계획이다. 바이오 PTMEG는 이미 미츠비시케미칼(Mitsubishi Chemical)과 바스프(BASF)가 사업화했으나 Covation Biomaterials는 독자적인 첨단 열화학 프로세스를 통해 확보한 높은 생산성이 경쟁력을 확보할 수 있을 것으로 기대하고 있다.
중국공장 가동 이후에는 아시아·미주 투자를 검토할 예정이다. 미국은 옥수수 생산량 1위임에도 불구하고 옥수수 속대를 효과적으로 활용하지 않고 있고 대나무도 푸르푸랄의 원료로 사용할 수 있다.

삶의 질을 중시하는 소비 트렌드가 확대됨에 따라 바이오 원료를 활용해 식품, 화장품, 의약품 원료를 생산하는 스타트업도 증가하고 있다.
2020년 설립된 Demeter Bio-Tech는 미세조류의 화장품 및 건강보조 식품용 긴사슬 불포화지방산의 일종인 EPA(Eicosapentaenoic Acid)의 추출량을 2배로 확대하는 기술을 개발했다. 미세조류에서 긴사슬 불포화지방산 및 천연 색소를 효율적으로 추출하는 기술을 상용했으며 조류의 지질 합성과 관련된 유전자를 개량해 지방 함유량을 늘리고 초대형 광반응기(Photo Reactor)를 이용해 조류 배양 효율도 개선했다.

스타트업들은 발효 공정의 당화 효율 향상, 코스트 절감 등 과제 해결을 위해 AI(인공지능)도 활용하고 있다.
신생 스타트업 PAM²L(PAM²L Biotechnologies)은 바이오 합성 기술과 AI를 결합해 고부가가치 의약품·화장품 원료를 저코스트로 생산하는 기술을 실용화했다. 홍합에서 극소량 추출할 수 있는 뮤신(Mucin)을 유효성분으로 기초 화장품을 개발했으며 홍합의 유전자를 조작해 뮤신 추출량을 증가시킨 것으로 알려졌다. 뮤신은 당단백질의 일종으로 피부의 멜라닌 생성을 억제하거나 상처 치유를 촉진하는 효과가 있다. 

중국 정부는 바이오 제조기업이 급증하는 가운데 금융 지원, 탄소원인 농작물의 전국적 생산관리, 지식재산(IP) 보호, 인증 시스템 등 정책적 지원을 강화하고 있으며 기술 우위를 가진 핵심기업을 지정하고 관련 산업망과 생태계를 육성하는 방안을 검토하고 있다. (윤우성 선임기자)