0. 목차
- '바이오 플라스틱'이란?
- '바이오 플라스틱'의 분류
- '바이오 플라스틱'의 핵심 기술
- '바이오 플라스틱' 소재 기술
- 바이오매스 기반 단량체 생산 기술
- '플라스틱 폐기물' 세계 규제 현황
- '바이오 플라스틱' 관련 기업
1. '바이오 플라스틱'이란?
'바이오 플라스틱(Bioplastic)'은 탄소 중립형 생물자원인 '바이오매스(Biomass)'를 포함한 플라스틱과 '생분해성 플라스틱(Biodegradable Plastics)'을 통칭하는 개념이다. '바이오매스(Biomass)'란 화학적 에너지로 이용되는 생물자원을 말한다. 보통의 '바이오 플라스틱'은 플라스틱 가공품을 연상케 하지만, 실제로 '바이오 고분자(Bio-Polymer)'와 '바이오 기반 플라스틱(Bio-based Plastics)'를 포함하는 용어이며, 때에 따라 바이오 플라스틱 가공품 산업도 포함하는 의미로도 사용한다.
세계적으로 환경에 대한 인식과 규제가 높아짐에 따라, 바이오 플라스틱의 중요성도 높아지고 있다. 기존 플라스틱의 규재가 강화되고, 생분해성 수지제품에 대하여 폐기물 부담금 부과제외 대상이 되는 등 '바이오 플라스틱'의 산업 내 활용 분야는 확대되고 있따. '바이오 플라스틱'은 난분해성 플라스틱에 의한 환경오염 악화를 예방할뿐만 아니라, '바이오플라스틱'은 '바이오매스(Biomass)'의 생산·소비를 통해 '탄소 중립(Carbon Neutral)'에 한 발 더 다가설 수 있다. 이처럼 '바이오 플라스틱'은 이산화탄소 배출 저감으로 지구온난화 가속화를 방지할 수 있다는 점에서 대체재로 주목받고 있다. 추후 기존 플라스틱 탄소세 부과로 인해, 이를 대체할 수준의 바이오플라스틱 제품 개발에 다수의 기업이 참여하고 있는 것으로 보인다.
2. '바이오 플라스틱'의 분류
'바이오 플라스틱(Bioplastic)'은 원료 및 생산 방법에 따라 '천연 고분자계', '미생물 합성계', '중합형 고분자계'로 분류할 수 있다.
- 천연 고분자계: '천연 고분자계'는 동식물에서 유래한천연 고분자를 기초로 만들어진 생분해성 공분자이다.
- 미생물 합성계: '미생물 합성계'는 일부 미생물이 양분의 저장형태 도는 배설물의 형태로 생산한 고분자를 의미한다
- 중합형 고분자계: '중합형 고분자계'는 지방족 '폴리에스테르(Polyester)'를 이용하여 자연환경에서 완전 생분해가 가능한 물질로서, 가공성이 뛰어나다는 장점이 있다.
'천연 고분자계'와 '미생물 합성계' 바이오 플라스틱은 생분해성이 우수하고 친환경적이다. 하지만 '생산성', '물성' 등이 좋지 않다. 다만 '미생물 합성계'의 경우, 분해 기간 조절이 가능하여 유통기간이 길어 발효식품의 포장재로 사용할 수 있다. '중합형 고분자계'는 '단량체(Monomer)'를 화학적으로 합성하여 생산하는데, 이는 미생물 생산 고분자보다 수월하게 생산할 수 있다. 또한 기존 플라스틱과 물성 및 응용 분야가 유사하여, 시장 진입의 용이성을 가지고 있다.
'바이오 플라스틱'은 최근 환경문제와 더불어 개발이 가속화되고 있다. '바이오 플라스틱'은 1980년대부터 고갈되고 있는 석유를 대체하기 위한 석유를 대체하기 위한 제품으로 고려되어 왔다. 기존 플라스틱의 '환경호르몬 발생', '폐기물의 불완전 연소'에 따른 대기오염 등 문제점이 대두됨에 따라, 플라스틱 산업 성장의 걸림돌로 작용하기 시작했다. 더불어 국가마다 환경규제가 점차 엄격해지면서 '바이오 플라스틱' 시장은 반드시 진입해야 할 산업으로 여겨지고 있다. '바이오플라스틱'이 향후 석유 기반 플라스틱의 물성을 가지게 되면 '자동차 부품', '전자제품' 분야로 활용 분야가 넓어지며 급격한 성장을 이룰 것으로 전망된다.
| 분류 | 천연 고분자계 | 미생물 합성계 | 중합형 고분자계 |
| 주요 원료 | 셀룰로스(Cellulose), 전분(Starch), 리그닌(Lignin), 키틴(Chitin) | PHA(Polyhydroxy alkanoate), PHB(Polyhydroxy butyrate) | PBS(Polybutylene succinate), PBAT(Polybutylene Adipate - co - terephthalate), PCL(Polycaprolactone), PLA(Polylactic acid) |
| 장점 | 생분해성 우수 | 분해기간 조절 가능 | 생분해 가능, 생산성 우수, 시장진입 용이 |
| 단점 | 생산성 미흡, 물성 취약, 유통 중 분해 가능성 | 생산성 미흡, 제품활용도 저하, 고가 | 기존 플라스틱 대비 취약한 물성 |
| 원료의 경제성 | 고가 | 중저가 | 중저가 |
| 분해 속도 | 6개월 | 1~5년 | 1년 |
| 제품 유통기한 | 3~6개월 | 2~5년 | 1년 |
| 재활용 | 어려움 | 우수 | 어려움 |
| 탄소저감 효과 | 우수 | 우수 | 우수 |
| 규격 기준 | ISO 14855, ASTM D 6400 등 | ISO 14855, ASTM D 6400 | ASTM D 6866 |
| 적용 제품 | 용기, 필름 건축자재 등 | 용기, 필름, 사출품, 기타 응용제품 등 | 용기, 필름, 일회용품, 기타 응용제품 등 |
3. '바이오 플라스틱'의 핵심 기술
'바이오 플라스틱(Bioplastic)' 제조 범위에 포함된 기술은 '원료 생산', '제품화 과정'으로 분류할 수 있다. '원료 생산' 요소기술은 '바이오매스 발효·전환·정제' 및 '고분자 중합 기술'을 포함한다. '제품화 과정'에는 '바이오 플라스틱'의 가공 및 성형 기술과 이들의 물성을 보완할 수 있는 '생분에 촉진 가소제' 및 '첨가제 개발'이 요소기술로 확인된다.
| 분류 | 요소기술: 내용 |
| 원료 생산 기술 | 바이오매스 발효 기술: 생물자원으로부터 바이오플라스틱의 원료인 바이오매스를 제조하는 기술 |
| 바이오매스 전환 기술: 바이오매스를 바이오플라스틱에 적용 가능한 화학물질로 전환하는 기술 | |
| 바이오매스 정재 기술: 바이오매스 기초물질을 발효·정제시켜 단량체 형태로 변환시키는 기술 | |
| 바이오 고분자 중합 기술: 단량체를 중합시켜 바이오플라스틱 고분자를 생산하는 기술로 '촉매', '효소 반응', '중합 반응', '표면 처리' 등이 있음. | |
| 제품화 기술 | '생분해성 가소제' 및 '상용화제' 개발·생산 기술: 제품 생분해성을 유지하면서 열안정성·유연성 등의 물성을 개선하는 기술 |
| 바이오플라스틱 가공·성형 기술: 중합반응으로 형성된 고분자를 이용한 복합재료 제조·성형 과정 최적화 기술 |
3-1. 원료 생산 기술
'바이오매스 발효·전환 기술'은 식물·미생물 등 바이오매스 원료에서 시작하여, 바이오매스 전환 시설을 통해 원료를 당·단백질·지방산 등의 단량체로 물질화하는 과정이다. 바이오매스 원료는 '1세대(곡물계)', '2세대(목질계)', '3세대(조류계)' 등이 있으며, '바이오매스 원료'는 전 세계적으로 널리 분포되어 있다. 그러나 장기적으로 안정적인 원료 공급의 확보가 중요하기 때문에, 대부분 바이오매스 원료가 풍부한 지역에서 현지 생산 또는 가공을 하는 경우가 대다수이다.
- 바이오매스 발효 기술: '바이오매스 발효 기술'은 당을 포함하고 있는 작물을 효모 또는 박테리아 등의 미생물로 발효시켜 생산하는 기술로, '알코올 발효(Alcohol Fermentation)', '메탄 발효(Methane Fermentation)' 등이 있다. '알코올 발효'는 미생물의 발효 능력을 통해 '글루코오스(Glucose)'와 같은 당으로부터 알코올을 생산하는 기술이다. 특히 '알코올 발효'는 수분 함량이 높은 '식용 작물', '조류계' 등을 취급할 때, 추가 건조 공정이 필요하지 않아 효율적인 기술로 평가된다.
- 바이오매스 전환 기술: '바이오매스 전환 기술'은 원료의 종류에 따라 적합한 기술이 요구된다. 1세대 바이오매스의 전환은 곡물계 원료에서 직접 당으로 전환하는 기술로 공정이 간단하다. 하지만 2세대 목질계 원료의 경우, 불규칙적이고 복잡한 분자구조를 갖는 '리그닌(Lignin)'과 '헤미셀룰로오스(Hemicellulose)'를 제거하는 전처리 공정을 거쳐서 공적이 비교적 복잡하다. 한편, '조류계 바이오매스'는 주로 바이오에탄올로 전환할 수 있는 셀룰로오스로 이루어져 있으며 '리그닌(Lignin)' 성분이 없어 공정이 간단하다는 장점이 있으나, 전환기술 수준은 1·2세대 바이오매스에 비해 높지 않은 수준이다.
- 바이오매스 정제 기술: '바이오매스 정제 기술'은 전환과정을 거쳐 생산된 바이오매스 기초물질을 발효·정제시켜 '단량체(Monomer)'의 형태로 변환하는 기술이다. 주로 '촉매', '발효공정'을 통해 단량체로 변환된다. 이는 기존의 석유 정제 기술과 같은 개념에 속한다. 다만, 석유 정제 기술에 비해 분리시설에 대한 투자규모가 작고, 공정 전환에 대한 유연성을 확보하여 비교적 유리한 생산이 가능하다는 장점이 있다. 현재 상용화에 성공한 'PLA(Polylactic acid)'의 경우, 식용 작물로부터 얻어진 설탕·전분의 발효를 거쳐 생산된다.
- 바이오 고분자 중합 기술(Bio-polymer Polymerization Technology): '바이오매스 원료 생산 공정'을 통해 얻은 단량체는 '중합(Polymerization)' 과정을 거쳐 '바이오 고분자(Biopolymer)'를 생산하게 된다.
3-2. 제품화 기술
'바이오 플라스틱'은 물리적·열적 안정성이 다소 부족하므로, 부가적인 물질 구조 분석·평가 기술, '내구성 개선' 및 '평가 기술' 등의 품질개선 기술개발이 요구된다. '바이오플라스틱'의 생분해성을 유지하면서 제품의 '열적 안정성', '유연성', '투명성', '넓은 가공 온도 범위' 등을 확보하여 물성과 생산성을 개선하는 방안으로, '생분해성 가소제' 및 '상용화제' 개발·생산 기술이 있다.
- '생분해성 가소제' 및 '상용화제' 개발·생산 기술: 제품 생분해성을 유지하면서 열안정성·유연성 등의 물성을 개선하는 기술이다.
- 바이오플라스틱 가공·성형 기술: '바이오 플라스틱 가공·성형 기술'은 '바이오 고분자(Bio-polymer)' 수지를 이용하여 '복합재료(Composite Materials)'를 제조하거나 성형과정을 최적화하는 기술이다. 기존 플라스틱 대비 낮은 열적·물적 안정성을 극복하는 기술이 필요하다. 최근에는 바이오 고분자'와 '기타 고분자'를 결합하여, '플라스틱의 생산성 개선', '최종 생분해 기간 연장', '가격 경쟁력 상승' 등의 효과를 창출하고 있다.
4. '바이오 플라스틱' 소재 기술
'바이오 플라스틱'의 원료인 '바이오 고분자(Bio-polymer)'는 원료의 생산이 쉽거나, 기존 플라스틱과 생산공정이 유사한 제품군 위주로 산업화에 가까워졌다. 다만 '바이오 플라스틱'이 'PLA(Polylactic acid)', '전분' 등 일부 소재로 국한되어 소재의 다양화에 관한 연구가 요구되고 있다.
4-1. PLA(Polylactic Acid)
'PLA(Polylactic Acid)'는 옥수수계 플라스틱이라고 불리며, 2000년대 초반에 상업화에 성공하였다. 현재는 석유계 플라스틱과의 경쟁력이 가장 높은 대표적인 생분해성 바이오 플라스틱이다. 'PLA(Polylactic Acid)'의 생산은 '네이쳐 웍스(Nature Works)'가 연간 14만 톤 규모의 PLA 제조 플랜트를 가동하며 독보적인 시장 점유율을 보유하고 있다. 2000년대 초반 '파일럿플랜트(Pilot Plant)' 수준의 경우, kg 당 8~10 달러 수준이었던 가격이 2020년에는 2달러 수준으로 떨어졌다.
4-2. PHA(Polyhydroxyalkanoates)
순수 미생물 기반으로 만들어지는 생분해성 바이오 플라스틱의 대표적인 것이 'PHA(Polyhydroxyalkanoates)'이다. PHA는 특정 미생물이 식물 유래 성분을 먹고 세포 안에 쌓는 고분자 물질을 말한다. PHA는 자연 생태계에서는 생분해가 불가하고, 특정한 온도와 퇴비화 설비를 거쳐야만 분해가 되는 특징이 있다. 또 생분해성 플라스틱 중 내열성이 가장 우수하다는 특징이 있다. 한편, 미생물 기반으로 제조함으로써 가격 경쟁력이 낮은 상황이며, 지속적으로 대량생산 체제 구축이 필요하다.
4-3. 생분해성 폴리에스테르(PBS, PBAT)
PLA, PHA와 달리 화학적 합성만으로 자연계에서 완전 생분해가 가능한 플라스틱을 만들 수 있다. 대표적인 소재로 '생분해성 폴리에스테르(Biodegradable Polyester)'인 'PBS(Poly Butylene Succinate)', 'PBAT(Polybutylene Adipate-Co-Terephthalate)'가 있다. 특성이 매우 부드럽고 늘어나는 '신율(재료 인장 시험 시 재료가 늘어나는 비율)'이 높아 주로 포장재용으로 많이 사용되고 있으며, 분해속도도 가장 빠른 장점이 있다.
PBS와 PBAT는 재생 가능한 자원으로부터 생산되는 '1,4-부탄디올 (1,4-butanediol)', '석신산염(Succinate)', '아디핀산염(Adipate)', '테레프탈염산(Terephthalate)'를 '단량체(Monomer)'로 합성하는 생분해성 플라스틱이다. PBAT는 물성이 'LDPE(Low-Density Polyethylene)' 등 비닐 백을 만드는 플라스틱과 유사하여 쇼핑백, 농작물을 키우는 온실 제조 등에 사용이 가능하다. PBAT는 토양 환경에서 완전히 생분해되기 때문에 향후 적용 범위 확대가 기대된다.
4-4. PHBV/천연고무
2019년, 미국 오하이오 주립대학 식품과학기술부에서 '바이오 플라스틱'인 'PHBV[Poly(3-hydroxybutyrate-co-3-hydroxyvalerate)]'와 '천연고무'를 혼합한 소재를 개발하였다. PHBV는 포장재 및 건축 자재 등 다양한 분야로의 활용이 가능할 정도의 우수한 내구성을 갖춘 소재로 평가받는다. '야엘 보도보츠(Yael Vodovotz)' 교수 연구팀에 따르면, 기존 PHBV는 고무와 결합시켰을 때, 강도가 감소하는 문제점이 발생했다. 하지만 연구팀이 개발한 소재는 내구성은 1.75배, 유연성은 2배 가량 뛰어나 기존 플라스틱처럼 활용할 수 있으며, 학계에서 성공적인 성과로 평가받고 있다.
5. 바이오매스 기반 단량체 생산 기술
5-1. FDCA
FDCA는 '2,5-푸란 디카르복실산 (2,5-Furan Dicarboxylic Acid)'을 말한다. FDCA는 석유화학 기반 '모노머(Monomer)'의 대체 가능성으로 인하여 '레불린산(Levulinic Acid)'와 '석신산(Succinic Acid)'와 같은 '바이오 모노머(Bio Monomer)'들과 함께 큰 수요시장을 형성할 것으로 기대되고 있다. 2010년 이후 해외에서 끊임없는 연구가 진행 중이나, 아직 대량 생산화에는 성공하지 못하고 있는 실정이다.
'카를스루에 공과대학교(Karlsruhe Institute of Technology)'와 'The Swiss AVA Biochem BSL AG'의 합작으로, 2014년부터 퓨란계 화합물인 '5-히드록시메틸푸르푸랄 (5-Hydroxymethylfurfural)'을 연간 20 톤 규모로 생산하고 있다. 그리고 이후 단계인 FDCA '모노머(Monomer)' 및 '폴리머(Polymer)' 수지 개발에 있어서 가장 대표적인 업체로는 네덜란드의 '아반티움(Avantium)'이 있다. '아반티움(Avantium)'은 탄수화물을 퓨란 화합물 중간체인 'PEF(Polyethylene Furanoate)'로 변환하는 기술을 개발하였다. 이 소재는 바이오 유래 '폴리에스터(Polyester)'를 만드는데 사용될 수 있다. PEF 수지의 경우, PET 수지에 비해 '가스 투과도', '열안정성', '내UV성' 등이 우수하다. 또한 'Bio-based EG(Bio-based Ethylene Glycol)'를 사용하는 경우, 100% Bio-based 원료가 되어 다양한 응용이 가능할 수 있다.
5-2. Isosorbide(ISB)
현재 상업적 'ISB(Isosorbide)' 생산은 모두 화학적 전환법에 의해 이루어지고 있다. '솔비톨(Sorbitol)'에서 물 1분자가 탈수되어, 중간체인 '1,4-소르비탄(1,4-Sorbitan)' 혹은 '3,6-소르비탄(3,6-Sorbitan)'이 형성되고, 다시 물 1분자가 더 탈수되어 ISB가 형성된다.
2020년 기준, '로케뜨(Roquette)'에서는 연간 2만 톤 수준의 ISB를 생산 중에 있다. 2014년에는 국내 회사인 삼양제넥스에서 ISB의 상용화 공정 개발에 성공했다고 발표하였으며, 군산에 연간 1만 톤 수준의 생산 공장을 건설하여 2022년 11월에 준공식을 열었다. Mitsubishi의 경우 ISB를 이용한 최초의 'Bio-based PC(Bio-based Polycarbonate)' 양산화에 성공하였다. 제품명은 DURABIO이다. Bio-based PC의 경우, '광학 특성', '내UV성', '표면 경도'가 일반 'PC(Polycarbonate)'에 비해 우수한 특성을 보이며, 빛에 의한 무지개무늬 현상도 존재하지 않는다. Mitsubishi는 2021년 기준, 연간 5천 톤 수준의 Bio-based PC를 선보이고 있으며, '투명필름', '광학용 필름', 자동차 내장재' 등에 시장 진입을 노리고 있다.
6. '플라스틱 폐기물' 세계 규제 현황
플라스틱 소재가 '우수한 기능'과 '저렴한 가격'으로 풍요로운 일상에 큰 기여를 해온 것은 사실이다. 하지만 '플라스틱 소재'는 대량의 폐비닐, 스티로품, 플라스틱 용기 등의 소각이나 매립에 따른 '환경 부하', '맹독성 다이옥신 검출', '폐기물의 불완전 연소'에 의한 대기오염 발생 등과 같은 심각한 오염의 오염의 원인으로 대두되었다. 세계 최대의 폐플라스틱 수입국인 중국은 매년 수백만 톤을 수입하다가, 2017년 7월에 24종의 고체 쓰레기 수입을 중단하기로 발표하였다. 이에 따라 한국, 미국, 영국, 독일 등 중국으로 재활용 고체 쓰레기를 수출하던 국가들은 어려움에 처했다. '로이터 통신'에 따르면, 중국은 2016년 730만 톤, 금액으로는 37억 달러에 달하는 '폐플라스틱'과 '비닐'을 수입하였다. 이는 전 세계 '플라스틱'과 '비닐' 수입량의 56%에 해당하는 규모이다. 또한 2018년 말부터는 폐 PET, 전자제품 등의 수입도 금지한다고 발표하였다. 이에 따라 국내외적으로 환경규제 등을 통해 '매립', '감량', '재활용', '소각, '생분해성 소재 사용' 등의 방법으로 플라스틱 폐기물에 대한 전반적인 관리체계를 구축하기 위해 노력하고 있다.
6-1. '한국'의 규제 현황
한국의 경우, 2002년 2월 4일에 공포한 '자원의 절약과 재활용 촉진에 관한 법률의 개정 법률' 취지와 같이, 폐기물을 생산단계에서 억제하기 위해 '포장재의 재질·방법에 대한 기준 강화'와 '일회용품 사용 억제 강화'가 전체적인 추세이다. 대중음식점이나 대형 유통 판매업소 등에서 사용하는 '일회용품에 관한 규제'도 점차 강화되고 있다.
플라스틱에 관련된 환경 법규는 1979년에 발효되었으며, '폐 합성수지'의 '수거', '처리', '비용 분담' 등에 관한 사항을 규정하였다. 이에 따라 합성수지 분담금 제도가 처음으로 시행되었다. 또 2018년부터 '재활용 폐기물 관리 종합 대책'을 통해, 모든 유색 페트병을 무색으로 전환하는 등 재활용이 어려운 제품은 퇴출할 수 있도록 법령 개정을 추진하였다. 재활용 수익성이 낮은 비닐류는 우선 재활용 의무를 상향 조정하였고, 출고량 전체에 대해 재활용 비용을 부과하는 등 재활용 업계 지원을 검토하였다.
6-2. '미국'의 규제 현황
'미국(United States of America)'의 경우, '미네소타 주(State of Minnesota)', '플로리다 주(State of Florida)', '메인 주(State of Maine)' 등에서 난분해성 플라스틱 사용을 규제하고 있다. '캘리포니아 주(State of California)'의 경우, 2014년부터 일회용 비닐봉지를 금지하였다. 또 '시카고 주(State of Chicago)'의 경우 6개월 생분해는 예외 조항으로 하여 규제를 추진하고 있다. 뉴욕에서는 2015년부터 친환경 플라스틱 이외 사용 업체에게 벌금을 부과하고 있다.
6-3. '독일'의 규제 현황
'독일(Germany)"의 경우, 다수의 지자체가 난분해성 플라스틱 소재 일회용품에 폐기물세를 부과하였다. 지자체에서는 일회용품 사용을 줄이기 위하여 '지방소비세', '패스트푸드 포장세'를 부과하고, 일회용 봉투는 보통 제품의 경우 유상으로 판매하고 있다.
6-4. '멕시코'의 규제 현황
'멕시코(Mexico)'는 고체 쓰레기에 대한 법률을 제정하였다. 일반 플라스틱 봉투 생산에 최소 10% 이상의 재생원료를 사용하도록 의무화하였다. 또 무료로 플라스틱 비닐봉투를 제공하는 것을 금지하였다.
6-5. '모로코'의 규제 현황
'모로코(Morocco)'는 '비닐봉투 국내 사용, 생산, 판매, 수입 전면 금지법(모로코 법 제 77-15호)'을 시행하여 비닐봉투 사용을 전면 금지하였다. 해당 법을 위반하여 비닐봉투 생산 시 최대 10만 유로, 사용 및 판매 시 5만 유로의 벌금을 부과하고 있다.
7. '바이오 플라스틱' 관련 기업
7-1. 네이처웍스(NatureWorks LLC)
- 국적: 미국
- 생산제품: PLA(Polylactic acid)
- 적용분야: 포장재, 일회용품 등
- 설립: 1989년
'네이처웍스(NatureWorks LLC)'는 미국 미네소타주에 본사를 둔 '바이오 폴리머(Bio Polymer)' 제조 회사로, 미국의 Cargill 사와 태국의 PHH 사의 합작회사이다. 2019년 기준, 미국 바이오 플라스틱 시장에서 약 28%의 점유율을 가지고 있으며, 연간 PLA 생산량이 14만 톤으로 세계 최대의 PLA 생산 업체이다. 특히, 기존 플라스틱과 같이 '입사출', '블로우 몰딩(Blow Molding)' 등 일반적인 방법으로도 생산 가능하며, 가공 시 결정화 속도가 빨라 생산성이 우수하다는 장점이 있다. 또한 '건축', '전자기기 부품', '포장재', '의료기기' 등 적용 범위가 매우 광범위하다.
7-2. 노바몬트(Novamont)
- 국적: 이탈리아
- 생산제품: PHA
- 적용분야: 포장재, 식기 등
- 설립: 1990년
'노바몬트(Novamont)'는 바이오플라스틱 제조 회사로 PHA(Polyhydroxyalkanoates)'가 주요 생산품이고, 2019년에는 PVA(Poly-vinyl Alcohol)'과 전분을 합성한 'Mater-Bi'를 개발하여 유럽 지역에서 상용화하였다. 'Master-Bi'는 '일회용 식기구', '포장재'에 적용 가능한 제품으로, 기존 플라스틱과 같은 방법으로 생산 가능하다. 또한 적용 대상에 따라 '경도', '투명성' 등을 조절할 수 있다. 2019년 기준, '노바몬트(Novamont)'는 18000톤의 바이오 플라스틱 생산 설비를 보유하고 있다.
7-3. 바이오앰버(BioAmber)
- 국적: 캐나다
- 생산제품: Succinic acid
- 적용분야: 바이오 고분자 원료
- 설립: 2008년
'바이오앰버(BioAmber)'는 캐나다 퀘벡주에 설립된 화학기업으로, '석신산(Succinic acid)'은 호박의 건류에 의해 얻을 수 있는 산이다. '석신산'은 '폴리에스터(Polyester)'의 전구체로써, '폴리프로필렌(Polypropylene)' 수준의 물성을 보유한 바이오 플라스틱인 'PBS(Polybutylene Succinate)'의 원재료로 사용된다. PBS는 산성 조건에서 효모를 이용하여 발효되어 완전히 생분해되는 물질로, 'PLA(Polylactic acid)'보다 우수한 강도를 지녀 기존 플라스틱의 대체재로 주목받는 소재이다.
6-4. 노보자임스(Novozymes)
- 국적: 덴마크
- 생산제품: Enzyme Production
- 적용분야: 바이오매스 효소
- 설립: 2000년
'노보자임스(Novozymes)'는 덴마크의 효소 전문 기업으로, 다양한 전분의 원료에 적합한 효소를 개발하고 있다. 특히 '노보자임스(Novozymes)'sms 2005년 에탄올 1갤런당 5달러였던 효소 비용을 2020년에 0.1~0.18달러까지 낮출 수 있는 '옥수수 전분 분해 효소 시스템'을 개발하였다. 해당 기술은 원재료 가격을 낮춤으로 인해, 바이오 플라스틱의 가격 경쟁력을 높일 수 있을 것으로 예상된다.
7-5. SK케미칼
- 국적: 한국
'SK케미칼(SK Chemical)'은 유가증권에 상장된 기업으로, 1990년 초에 '생분해성 합성 수지'를 개발해으며, 대표적으로 '생분해성 지방족 폴리에스터 수지'를 개발한 이력이 있다. 특히 친환경 플라스틱 소재인 '에코젠(ECOZEN)'을 자체 개발하여 국내 최초로 화학물질 분야를 통해 미국 FDA 인증을 취득하였다. '에코젠(ECOZEN)'은 옥수수, 밀에서 추출한 원료로 만든 '폴리에스터(Polyester)'로, '비스페놀 A(Bisphenol A)'가 없어 친환경적이다. 또한 내열성·투명성·내화학성 등 우수한 물성을 갖춘 '코폴리에스터(Copolyester)' 기반의 플라스틱이다.
또 다른 바이오 소재인 '에코프랜(ECOPLAN)'은 유전자 조작을 하지 않은 식물에서 추출한 원료를 사용하여 기존 'PLA(Poly Lactic Acid)'와 차별화를 두었다. 또한 기존 PLA의 취성을 개선하여 유연성과 투명성을 향상시킨 'ECOPLAN-Flex(압출용)', '내열성과 내충격성을 강화한 'ECOPLAN-Dura(사출용)'을 상용화하였다.
특히 'SK케미칼'은 2017년, 3D프린터에 적용 가능한 '바이오 플라스틱(Bioplastic)'을 출시하였다. 해당 제품이 3D 프린터로 사용되면서, '수지(Resin)'의 수축이 쉽게 일어나지 않아 안정적인 출력이 가능한 제품을 개발하였다. 고온 상에서 제품의 안정성 향상을 위한 노력도 하고 있다.
7-6. 롯데케미칼
- 국적: 한국
'롯데케미칼'은 국내 최초로 2012년 사탕수수와 같은 식물로부터 추출한 '바이오 에일렌글리콜'을 이용하여 생산한 'Bio-PET' 개발에 성공했다. 해당 제품은 'LOTTE CHEMICAL PET BIO'란 제품명으로 국내 산업화 및 수출에 성공하였다. 롯데케미칼에서 만든 'Bio-PET'은 기존 PET 소재 못지않게 투명성 및 성형성이 우수하고, 생산 중 이산화탄소 발생량이 20% 정도 적다.
또한 'CJ제일제당'과 함께 'PLA(Polylactic acid)' 생산기술 연구를 수행하여, 2015년 stereo-complex PLA 양산에 성공하였다. '생분해성'과 '탄소 저감 효과'를 인정받아 유해 물질 규제 지침 'RoHS(Restriction of Hazardous Substances)' 인증을 획득했다.
7-7. CJ제일제당
- 국적: 한국
'CJ제일제당'은 생명공학 사업을 기반으로, '친환경 발효 공법'과 '우수 균주 개발' 등을 통해 '사료용 아미노산 분야'에서 입지를 갖춘 기업이다. CJ제일제당은 '아미노산'과 '식품 조미 소재' 중심의 사업 영역을 '식물 영양', '질병 대응', '친환경 신소재' 등의 품목으로 넓혀가고 있다. 특히 '롯데 케미칼'과 공동으로 'PLA(Polylactic acid)' 제조에 있어서 요구되는 '젖산 발효·정제' 기술 개발에 성공하였다.
7-8. 바이오소재
- 국적: 한국
'바이오소재'는 '바이오 플라스틱 원료 소재 연구개발' 및 '친환경 분해성', '환경오염 저감' 제품을 전문적으로 생산하고 있다. 제품군은 '바이오 패키징', '진공성형용기', '생활용품', '농원예용제품', '3D 프린터용 필라멘트' 등이 있다. 또한 '종이컵', '종이 빨대' 등 일회용 종이 소재 제품을 취급하는데, '알칼리 해리성' 및 '생분해성(Biodegradability)'을 지닌 '수용성 코팅 종이'를 개발하여 물에서 완전이 해리가 가능한 제품을 생산하고 있다.
'바이오소재'의 생분해성 플라스틱 원료 첨가제인 'TGR®'은 '산화 생분해 플라스틱'의 원료로, 기존 생분해성 제품의 생산성·응용성·물성을 개선한 제품이다. 'TGR®'은 주로 필름류로 생산되어 '포장재', '위생봉투' 위주의 제품에 적용 가능한 것으로 파악된다.