글로벌 바이오화학 및 바이오플라스틱 산업의 성장 동력, 국가별 정책 사례, 그리고 국내외 기업들의 기술 개발 및 사업화 현황 doc_id PCY_201504090239092151_8

선진국의 경우 산업바이오(White BT)와 바이오 리파이너리(biorefining)는 새로운 바이오기반 화학산업을 일으키고 기존 석유기반 화학제품을 변환하는 기회를 제공할 것으로 널리 인식되고 있다. 그러나 더 넓은 경쟁적 바이오경제의 맥락에서 바이오화학산업이 성장하기 위해서는 기초연구 및 응용연구에 대한 자금지원, 다목적 인프라 및 교육에 대한 투자 등이 중장기적으로 필요하다는 인식이 확산되고 있다. 특히, EU에서도 선두주자로 꼽히는 네덜란드는 바이오화학산업의 가치사슬 중 바이오매스(원료)를 제외하고 원료가공, 빌딩블록 및 바이오 화학 제품화 등 대부분의 단계에서 세계선두를 달리고 있다. 뿐만 아니라 물류면(로테르담항), 농업기술의 발달, 산학연의 긴밀한 연계 및 협업, 장기적 관점에 의거한 정부의 일관성 있는 R&D 지원, 녹색성장을 돕는 금융기관의 존재, 일반소비자들의 바이오제품에 대한 높은 인지도 및 수용성 등이 복합적으로 어우러져 바이오화학산업이 순조로운 성장을 하고 있다. 미국은 일찍이 1996년 화학협회의 주도로 Technology 5ision 2020을 발간하고, 2020년까지 미국 내 화학원료 사용량의 20% 감축을 목표로 설정하였으며, 나아가 2050년까지는 50%까지 감축하겠다는 목표를 세웠다. 이를 시작으로 2000년 연방정부는 ‘바이오매스 연구개발 육성법’을 제정하고 자금지원, 세제지원, 공공기관 우선구매, 바이오기술 개발 자금지원 근거, 산업바이오 인증제도, 전담기관 설립 및 지원조직 구성의 근거를 마련하였다. 현재 미국은 연구개발에서부터 연구성과를 제품화하는 세부전략을 구축하여 보조금과 대출 형태로 지원하고 있다. 미국은 바이오 우선사용(BioPreferred) 프로그램을 운영하고 있는데, 연방정부 기관에는 바이오제품 우선조달이 적용되며 소비자 마케팅 측면에서는 인증 라벨 부착으로 소비를 촉진하고 있다. 공공조달 제품으로 둥록되기 위해서는 미국재료시험협회의 표준화된 검증을 통과해야 한다. 바이오플라스틱의 경우 ‘ASTM D6866’이라는 검증방법이 표준으로 적용되고 있다. 한국 특허청이 바이오플라스틱 분야에서 핵심기술별로 출원된 특허를 분석한 결과, PLA 생산기술, 기타 폴리에스터계 바이오플라스틱 생산기술, 나일론6 생산기술, 전분질계·목질계 바이오플라스틱 생산기술의 기술 파급도가 높아, 향후 이들 분야에서 활용 전망이 좋을 것으로 기대되었다. 또한 활용도(수요산업)를 소분류 분야별로 살펴보면, 바이오 폴리에스터계 폴리머는 의료 및 진단분야에 적용이 가능한 생적합성 고분자물질에 활용도가 높고, 바이오 폴리아미드계 중 나일론6 폴리머는 의약품용, 치과용 또는 화장품용 제제에 사용이 가능하며, 식물성 오일 유래 폴리우레탄 폴리머는 필름·염료·수지 등 기능성 제품 생산에 활용도가 높은 것으로 분석되었다. 또한 최근 연구가 활발한 바이오매스 유래 바이오플라스틱은 생적합성 의료분야 소재를 생산하는 데 적합할 것으로 전망된다. 최근 바이오플라스틱이 부각되었던 중심에는 생분해성 플라스틱이 존재한다. 그 중에서도 특히 PLA는 다양한 제품군에 활용성을 보임으로써 기존 플라스틱의 대체재로서 큰 기대를 한 몸에 받은 바 있다. 1990년대만 하더라도 PLA는 높은 생산비용과 낮은 수율 때문에 상업적으로 이용하는 데 많은 한계가 존재했다. 하지만, 바이오매스를 당화하는 바이오 리파이너리(bio-refinery)의 발전과 발효기술의 진보적인 도약을 통해, PLA는 차츰 기존 폴리올레핀과 비교했을 때 여러 면에서 경쟁력을 확보할 수 있는 발판을 마련해 왔다. 이와 같이 PLA에 대하여 관심이 높아진 가운데, 미국기업인 NatureWorks는 PLA 부문에서 자체적인 브랜드인 ‘1NGEO’를 내세워 세계 적으로 가장 큰 생산능력을 보유하고 있다. NatureWorks는 2009년에 Cargill에 의해 인수되고 나서부터 PLA의 연간 생산능력을 14만 톤까지 증가시켰다가, 2013년에는 다시 15만 톤으로 확대하면서 꾸준히 세계 최대의 PLA 생산업체로서의 위상을 확보하고 있다. CJ제일제당(주)에는 5개 사업부문(식품, 소재, 바이오, 그린바이오, 제약)이 있으며, 이 중 바이오 부문과 그린바이오 부문의 핵심역량은 White Bio 부문에 바로 적용이 가능하다는 장점을 가지고 있다. 최근 CJ의 사업기조는 그린바이오에서 화이트바이오로 확대 이동하고 있으며, 나일론 원료 물질인 카프로락탐은 연구를 진행 중이다. 또한 C5 다이아민인 카다베린을 변환하여 폴리우레탄(PU) 원료로 이용하는 연구도 진행 중이며, 롯데케미칼(주)과 공동으로 젖산의 합성을 통해 stereocomplex PLA를 합성하고, 이를 자동차부품과 같은 내구성 바이오플라스틱에 적용하는 연구를 진행 중이다. 이밖에도 2011년 CJ의 바이오사업부는 선도적인 발효기술을 통해 석유화학을 바이오화학 제품으로 대체할 수 있는 기술개발을 목표로, 전분당의 안정적인 공급을 위해 Cargill사와 제휴를 맺었으며, 미국 메타볼릭스사와 ‘미생물을 활용한 탄소 화학물질 C4를 상업화하기 위한 협약’을 체결한 바 있다. C4는 바이오플라스틱과 바이오섬유 등에 사용되는 화학물질로, 전세계 약 30억 달러의 시장규모를 형성하고 있다. (주)대상과 마찬가지로 삼양제넥스(주)도 국내 식품제조 대기업으로, 최신의 전분당 제조기술을 바탕으로 전분에 물리적, 화학적 방법을 적용해 새로운 물성을 부여한 변성전분을 제지(製紙), 섬유 등 다양한 산업에 적용하고 있다. 삼양제넥스(주)가 추진하는 사업 중 산업바이오 분야에는 바이오매스(옥수수, 감자 등)를 원료로 바이오기술(바이오촉매 등)을 이용해 바이오 기반 화학제품을 생산하는 것도 포함된다. 삼양제넥스(주)는 옥수수(Cargill 원료 수입)를 원료로 모노머인 이소소르비드(isosorbide)의 생산 및 유도체 제품 개발을 바탕으로 신규사업을 준비하고 있다. 삼양제넥스(주)는 독자적인 이소소르비드 생산기술을 개발하였고 2011년, 2013년 2건의 특허를 출원한 바 있으며, 2014년 4월 상업생산에 성공하였다. 이소소르비드는 옥수수에서 전분을 추출한 후 포도당, 소르비톨(sorbitol) 등의 공정을 거쳐 무수당(無水糖, anhydrous sugar) 알코올을 제조하는 방식으로 세계 두 번째로 상업생산에 성공한 것이다. 현대자동차(주)는 바이오플라스틱을 자동차 내장재로 적용하는 기술을 연구하고 있다고 밝혔다. 2014년 8월에 SK케미칼과 공동으로 ‘자동차 내장 부품용 내크랙성이 향상된 바이오매스를 포함한 PC/ABS 복합재 제조기술’을 개발해 신기술로 인증받은 바 있다. 삼성전자(주)는 2009년 ‘녹색경영 5개년 계획’수립 이후 친환경 기업으로 변모하기 위해 구체적인 실행 계획을 세우고 실행하고 있다. 2009년 미국에 출시한 ‘리클레임폰’은 외장재의 40%를 제일모직 케미칼 부문에서 옥수수전분을 원료로 개발한 바이오플라스틱 소재로 구성하였다. 한편, LG하우시스(주)는 국내에서 유일하게 건축 내장재에 바이오플라스틱 소재를 적용하였을 뿐 아니라, 세계적으로도 경쟁력 있는 기술력을 가지고 있다. LG하우시스(주)는 200억 원의 개발비를 들여 수년간 연구개발에 몰두한 결과, 바이오플라스틱인 PLA 소재를 사용한 바닥재 (지아마루)와 벽지(지아벽지) 생산에 성공했다.