전세계는 글로벌 기후변화에 본격 대응하기 위해 탄소중립 사회·경제로의 대전환에 대한 요구가 증대됐다. 또한 코로나19 글로벌 팬데믹 이후 기후변화의 심각성이 보다 확대되며 국가적인 대책 마련에 고심하고 있다. 특히 석유화학산업은 자동차·전자 등 주요 산업에 필요한 필수 원재료를 공급 하고 있다. 그 응용 분야에 따라 경량성, 절연성, 고강도 등 다양한 성능 특성 구현이 가능해 다양한 산업 분야에 활용 되고 있는 핵심 주력산업이다.

 

이러한 석유화학산업은 우리나라의 탄소중립 실현을 위해 다양한 변화와 도전에 직면하고 있으며, 그 중 가장 큰 부분을 차지하는 것이 화이트바이오 산업으로의 전환이다. 특히, 석유화학계 플라스틱은 주요국의 탄소중립 선언과 이에 따른 다국적 기업의 ESG 경영 본격화, 코로나19 지속에 따른 플라스틱 사용 급증과 미세플 라스틱 오염 등 다양한 산업적·환경적 변화에 대응하고 지속가능한 사회 구현을 위해 필요하다는 목소리가 크다. 

 

 

 

미국과 유럽, 일본 등 주요국은 이미 석유화학산업의 화석원료 의존성을 탈피하기 위해 바이오매스를 적극적으로 활용한 바이오연료, 바이오 화학소재 등을 생산하는 산업적 패러다임 전환을 적극 추진하고 있다. 또한 다양한 바이오매스 유래 제품, 생분해성 플라스틱 상용화를 지원·확대하고 있다.

 

우리 정부 또한 2020년 12월 ‘화이트바이오산업 활성 화전략’을 수립하고 지원정책을 추진하고 있으나, 본 기고에서는 최근 화이트바이오산업의 국내외 산업 동향을 분석함으로써 보다 실효성 있는 산업 활성화에 대한 컨센서스를 이루고자 한다. 

 

화이트바이오산업, 바이오플라스틱이란?

화이트 바이오는 석유 대신 바이오매스에 저장된 유기물을 생물학적 공정을 활용해 제조업에서 필수적인 소재로 전환하는 기술 분야로 다양한 제품 생산이 가능하다. 대표적 온실가스인 이산화탄소의 배출량을 감축할 수 있다. 우리나라의 대외 자원 의존도를 낮출 방안으로도 거론된다. 대기 중의 이산화탄소를 흡수한 바이오매스를 원료로 사용해, 소재와 연료 등을 생산하고, 그 과정에서 배출된 이산화탄소는 바이오매스의 생산 과정에서 재흡수되므로 이산화탄소 배출량 감축에 기여한다.

 

특히, 화이트바이오는 기존에 석유로부터 생산되는 각종 생활용품, 가전제품, 의류, 자동차 등의 필수 소재와 항공유 등 특수연료를 저탄소·친환경적으로 대체할 수 있는 유일한 방안으로 주목받고 있다. 화이트바이오산업은 결과적으로 기존에 우리가 사용하던 석유화학 제품을 대체하는 산업으로써 원료, 기초물질, 2차 물질을 비교하면 아래 그림과 같다.

 

 

바이오플라스틱은 지속가능 발전에 기여한 친환경 소재를 의미한다. 개념적 정의가 다소 포괄적인 이유는, 바이오플라스틱은 하나의 특정 물질이 아니라 여러 특성을 가진 다양한 물질의 혼합체이기 때문이며 생분해 여부와 원재료 유래에 따라 분류된다.

 

즉, 바이오플라스틱은 바이오매스 원료를 사용하거나 생분해가 가능한 플라스틱을 총칭하는 것이다. 화이트바이오산업의 글로벌시장 및 주요 글로벌기업 동향 세계 바이오플라스틱 시장은 2025년 약 280만톤 규모 (2020-2025 CAGR 6.4%)로 지속 성장할 것으로 예상된다. 글로벌 석유화학기업들은 바이오기업, 화학기업과 협력해 합작회사 설립, 전략적 기술제휴 등으로 산업 주도 및 시장 선점을 위해 투자를 확대하고 있다. 

 

세계시장은 연평균 10.1% 성장해 2019년 2,378억 달러(약 281조 원)에서 2028 년에는 약 5,609억 달러(약 662조 원) 규모로 커질 것으로 예상하고 있다.

 

실질적 바이오플라스틱 산업의 핵심 다국적 기업은 BASF, NatureWorks, Novamont, Daimer Scientific, Braskem, Genomatica 등이며 자사 바이오플라스틱 생산규모를 확대하고 있다. 기업별로 분석해보면, BASF는 바이오납사 또는 바이오가스 유래 바이오 원료를 석유 유래 원료와 혼합 해 기존의 자사 석유화학제품을 생산해 바이오매스 함량을 향상 시키는 형태로 바이오매스 함유 제품 출시를 확대 하는 중이다.

 

NatureWorks는 생분해성 플라스틱 소재 중 시장 규모가 가장 큰 PLA를 15만톤/년 규모로 공급하고 있다. 빠르게 성장하는 PLA 시장에서의 지배력을 유지하기 위해, 6억달러를 투자해 7.5만톤/년 생산 규모의 신규 PLA 공장을 2024년 완공할 계획이다. 이 외에도 Novamont, Daimer Scientific, Braskm 등 글로벌 화학기업은 바이오플라스틱 생산에 필요한 공장 증설 등에 많은 투자를 추진하고 있다.

다른 국가들도 기후변화에 대응하고자 화이트바이오산업에 대해 국가적 지원을 높이고 있다. 특히 미국이나 유럽, 일본 등은 기술개발 뿐만 아니라 탄소배출권 거래제, 친환경 바이오 제품 인증제도 및 우선 구매제도, 세제 지원 등의 제도적 지원을 하고 있다. 유럽은 민간과 합작을 통해 정책을 수립해 대규모 기술개발 자금을 지원하고 있으며, 우리 생활 속에 있는 빨대·식기 플라스틱의 유통을 금지하고, EU Horizon 2020을 통해 약 37억유로 규모의 가치사슬 전반에 걸친 기술개발 지원을 하고 있다.

 

미국은 농림업 중심으로 화이트바이오산업을 진흥시키고 있으며, 2030년까지 석유 소비량 30%를 바이오 화학제품으로 대체하는 것을 목표로 제시하고 농무부 중심으로 바이오 제품 구매, 라벨링을 통한 소비자의 인식 제고와 구매 촉진을 유도하고 있다. 이웃 국가인 일본은 생분해성 플라스틱 개발을 위한 2050년까지 로드맵을 마련해 2030년까지 일회용 플라스틱 쓰레기를 25% 감축하는 것을 1차 목표로 진행하고 있다.

 

국내 바이오플라스틱 산업 및 기업 동향

 

국내에서도 ESG 경영을 강화하면서 온실가스 저감, 플라스틱 순환 등과 같은 화이트 바이오 관련 분야에 적극적인 투자를 하고 있다. 바이오플라스틱 산업의 경우 국내 기업의 수요가 폭발적으로 증가하고 있다. 그러나 대부분이 소재를 수입에 의존하고 있어 국내 자립화가 어려운 상황이다. 그러나 희망적인 부분은 최근 대기업을 중심으로 바이오플라스틱 소재의 국산화를 위한 연구개발 및 상용화가 추진되고 있다는 것이다.

 

그 분야는 크게 2가지인데, 화학기업 중심의 원천소재 개발이며, 소재를 활용한 생필품(페트병, 봉투, 물 티슈 등)의 바이오플라스틱화다.

 

LG화학의 경우 세계 4대 곡물 기업과 협업을 통해 연간 7.5 만톤 생산 규모의 100% 바이오플라스틱 합작 공장 설립을 계획하고 있다. CJ 제일제당은 100% 해양 생분해 친환경 플라스틱 소재인 PHA를 주력제품으로 한 포장재 상용화를 추진하고 있다. 코오롱 인더스트리는 SK 종합화학과 협업해 PBAT(옥수수나 사탕수수 기반 바이오플라스틱, 6개월 이내 90% 자연 분해되는 물질) 제품을 출시했다.

 

바이오플라스틱 소재의 제품화 측면으로는 친환경 봉투 및 용기, 생분해 물티슈 등이다.  깨끗한나라는 생분해가 가능한 100% 인조 견사 원단을 사용한 물티슈를 출시했고, 동아오츠카는 친환경 바이오 페트병을 활용한 음료수 출시, GS25는 자연 생 분해되는 친환경 봉투를 도입했다. 다만 아쉬운 점은 여전히 그 원천기술 및 소재는 해외 소재를 수입하거나 기술의 의존도가 높다는 사실이다. 

기업 구조와 특성, 사업화 방식에 따른 차별적 지원 필요 화이트바이오산업은 탄소중립, 폐플라스틱, 화학물질의 규제 등 환경 규제에 대한 대비와 친환경 화학에너지 산업으로 지속 성장 가능한 산업 구조로의 개편을 위해 꼭 추진해야 하는 산업이다. 그러나 미국 대비 한국의 기술격차는 3년 이상 벌어져 있으며, 기술 수준도 78~85% 정도 수준이다. 가장 큰 애로사항은 생산고도화 및 상용화를 위한 기술력 부재인데 보다 적극적인 정책, 재정 지원이 필요해 보인다.

 

다만, 화이트바이오 산업은 소재의 생산기업과 그 소재를 활용하는 기업으로 분류되고, 대·중·소 기업의 규모에 따라 대응 상황이 많이 다르므로, 일괄적 정책지원보다는 그 기업의 구조와 특성, 사업화 방식에 따른 차별적인 지원 전략이 필요하다. 

바이오플라스틱 소재 생산기업의 경우, 신규소재 생산 관련의 위해성 심사, 등록 절차 간소화, 소재생산 및 성능평가를 위한 양상 규모 공공인프라, 인증제도의 세분화, 사용 규제 제도 개선 등이 필요하고, 바이오플라스틱 소재활용 제품 생산기업의 경우 빠른 제품 개발, 상용화 및 시장 경쟁력 확보를 위한 지원제도가 필요하다. 생분해성 플라스틱의 제품별 인증제도 다양화, 생분해성 플라스틱 처리시설 확충, 제품 의무 사용 제도, 전문 인력양성 등도 추가로 지원돼야 할 것이다. 

전 세계적으로 탄소중립, 기존 플라스틱 제품 규제 등으로 바이오플라스틱 시장은 급성장하고 있으나, 국내 기업은 바이오플라스틱의 전주기적 원천기술의 부재로 인해 세계시장 진입이 어려운 상황이었다. 최근 대기업을 중심으로 국제 경쟁력 확보를 위해 노력하고 있으며, 화이트바이오산업 생태 계도 서서히 구축돼 가고 있다.

 

이런 시기에 제조 기술 경쟁력 확보 및 사용 촉진을 위한 정책적·재정적 지원으로 국내 시장 규모를 확대·확보하고 소재의 자립화를 추진한다면 국내 기업의 세계시장 진출도 충분히 가능할 것이라고 확신한다.

 

◀정중채 - 現 인하대학교 제조혁신전문대학원 첨단소재공정연구소 책임연구원 - 現 전남지역혁신협의회 위원 - 前 전남테크노파크 정책기획단장(‘19.1.7~’22.1.6)      jeongjc@inha.ac.kr

 

MeCONOMY magazine November 2022