바이오 플라스틱산업 육성으로 지구도 살리고, 시장도 정복하고...
바이오 플라스틱산업 육성으로 지구도 살리고, 시장도 정복하고...
  • 설성현 기자
  • yewon2@hanmail.net
  • 승인 2022-08-04 16:06
  • 댓글 0
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시장 급성장속 성과 확산을 위한 움직임 활발

플라스틱 폐기물과 미세 플라스틱의 급격한 증가로 지구 생태계와 인간 건강에 위협요소가 크게 증가하고 있는 가운데 플라스틱 소비와 폐해를 줄일 수 있는 대안으로 바이오 플라스틱이 부상되고 있다. 탈플라스틱 사회로 전환하기 위한 핵심기술이자 산업분야로 바이오 플라스틱 분야가 전세계 시장에서 빠르게 성장하고 있다. 

시장조사업체인 ‘360i리서치’에 따르면, 전 세계 생분해 플라스틱 시장은 지난 2020년 51억달러(약 5조6천814억원)에서 오는 2025년 89억달러(약 9조9천146억원)로 2배 가까이 성장할 것으로 예측된다.

특허청(청장 김용래)에 따르면, 생분해 플라스틱 관련 특허출원이 최근 5년간(16~20년) 연평균 18% 증가해, 2016년 97건에서 2020년 190건으로 5년 만에 2배 가까이 증가했다. 국적별 출원 비중을 살펴보면, 내국인은 최근 5년간(16~20) 꾸준히 증가세를 지속해 16년 78건에서 20년 158건으로 2배 이상 증가한 것으로 나타났다.

우리 기술로 개발된 생분해 그물실 미국 수출

해양수산부(장관 문성혁)는 우리 기술로 개발된 생분해 그물실이 미국에 수출돼 현지에서 낚싯줄로 판매되고 있다고 밝혔다. 해양수산부와 국립수산과학원은 지난 2002년부터 물고기들이 폐그물에 걸려 죽는 유령어업(Ghost fishing)을 방지하고, 해양환경을 보호하기 위해 바다 속에서 자연적으로 분해되는 생분해 그물실을 개발해 2007년부터 민간에 보급하고 있다. 또한, 민간 중심으로 생분해 그물실이 생산될 수 있도록 2022년 고품질 생분해 그물실의 제작방법에 대한 특허기술을 국유특허 통상 실시 계약을 통해 관련 기업에 이전했다.

기술을 이전받은 ㈜안코바이오플라스틱스(대표 임헌영)는 매년 350톤정도의 생분해 그물실을 생산하고 있으며, 지난해 미국 낚싯줄 판매업체의 요청을 받고 낚싯줄용 생분해 그물실을 생산하여 올해 1월부터 미국에 수출하고 있다. 

바이오플라스틱 소재 생산하는 미생물 분리배양 성공

환경부 소속 국립생물자원관(관장 서민환)은 포름산염을 먹이로 삼아 고부가가치 바이오플라스틱 소재를 생산하는 미생물 2종을 최근 분리 배양하는데 성공했다고 밝혔다. 바이오 플라스틱은 식물, 미생물 등으로부터 만들어진 플라스틱을 뜻하며 자연상태에서 석유로 만들어진 플라스틱보다 쉽게 분해된다.

개미산이라고 불리는 포름산염(폼산염)은 수소, 탄소, 산소로 이뤄진 산성 액체(카복실산, CH2O2)다. 최근 이산화탄소(CO2)와 수소(H2) 기체를 합성해 포름산염으로 전환하는 온실가스 저감 기술(탄소 포집 및 활용·저장)이 주목받고 있다. 국립생물자원관은 일부 미생물이 ‘탄소 포집 및 활용·저장 기술 (CCUS)'로 발생한 포름산염을 섭취해 바이오플라스틱을 생산할 수 있다는 점에 착안해 올해 초부터 고려대학교 및 원광대학교 연구진과 연구를 추진했다.

연구진은 이들 2종의 미생물을 국내 하천 및 저수지 등에서 찾아냈으며, 기존에 알려진 메탄올자화균 메틸로러브럼(Methylorubrum)보다 5배 이상의 포름산염을 섭취해 바이오플라스틱을 생산하는 것을 확인했다. 연구진은 고부가가치 화합물인 바이오플라스틱 소재를 생산하는 이들 미생물의 유전체를 분석할 예정이며, 이를 통해 최적의 포름산염 활용 기술을 개발할 계획이다.

포름산염 활용 미생물 이용한 고부가가치 물질 생산 과정[이미지 국립생물자원관]
포름산염 활용 미생물 이용한 고부가가치 물질 생산 과정[이미지 국립생물자원관]

 

산업통상자원부(장관 이창양)는 생분해성 플라스틱 산업 육성을 위해 해외에 의존 중인 토양·해양 등에서의 생분해도 및 생태독성 등의 평가를 위한 국내 환경에서의 실증 인프라 구축을 지원했으며, CJ제일제당의 PHA가 해당 인프라를 통해 국내 시험서를 발급받은 최초의 적용 사례로 선정됐다고 지난 6월 밝혔다.

이번 사례가 연구개발 기간 단축, 인증비용 절감 등 향후 생분해성 플라스틱 산업 생태계 활성화에 큰 의의를 가질 것으로 기대되며, 특히, 국내에서 생분해성 플라스틱 활용 가능성 제고라는 점에서 정책적 의미가 큰 것으로 평가된다고 덧붙였다.

CJ제일제당은 100% 바이오매스 기반의 해양에서 생분해가 가능한 생분해성 플라스틱 소재(PHA)에 대해 대량생산을 시작했으며, 그중 고무와 성질이 유사해 상업성이 높은 비결정성 aPHA(amorphous PHA)에 대해 세계에서 유일하게 상용화에 성공했다. 오는 25년까지 연간 6만5천톤 규모로 생산을 확대할 계획으로, 국내 실증지원과 연계해 PHA의 우수한 생분해 특성을 공인받고, 기술 경쟁력을 확보할 것으로 기대된다.


해조류 활용 생분해성 해양바이오 플라스틱 소재 개발 착수

해양수산부(장관 조승환)는 괭생이모자반 등 해조류를 활용해 석유화학 소재를 대체할 수 있는 생분해성 해양 바이오 플라스틱 소재를 개발하는 사업에 착수한다고 밝혔다. 바이오 플라스틱은 친환경 플라스틱을 총칭하며, 일정량 이상의 바이오매스를 원료로 한 ‘생물 기반 플라스틱’과 일정 조건에서 물과 이산화탄소로 분해되는 ‘생분해성 플라스틱’으로 구분된다.

현재까지 바이오 플라스틱은 주로 옥수수 등 곡물계 바이오매스를 원료로 이용하고 있어 식량 문제와 결부될 뿐만 아니라, 값비싼 원료로 인한 경제성 문제 등을 이유로 전세계 바이오 플라스틱의 생산량은 전체 플라스틱 생산량의 약 2% 수준에 머물고 있다.

이에 해양수산부는 곡물 바이오매스에 비해 공급량이 풍부하고 기존 연구 대비 활용공정이 단순한 갈조류 기반의 친환경 플라스틱 소재를 개발하는 연구개발 사업을 올해부터 포항공과대학교 정규열 교수팀과 함께 추진한다.

이번 연구개발은 별도의 전처리 공정이 필요 없는 균주를 기반으로 해 산업적 활용도가 높은 바이오 플라스틱 소재인 이타콘산, 3-HP, 젖산을 생산하는 기술을 최초로 개발하는 사업이다. 또한, 용도별로 필요한 플라스틱의 물성을 갖출 수 있도록 단량체 혼합(Blending) 기술을 개발해 석유기반 플라스틱 제품에 비해 물성이 저하되는 친환경 플라스틱의 단점을 보완할 계획이다.

이번 연구는 국내에서 해마다 약 24만톤씩 발생하는 미역·다시마 부산물과 인접 국가에서 유입돼 국내 양식장과 해수욕장 등에 피해를 유발하는 괭생이모자반 등을 원료로 사용하는 만큼, 경제성이 높고 환경보호 효과도 좋아 향후 사업화에 따른 산업적 파급 효과가 매우 클 것으로 기대된다. 

잇따른 학술대회 통해 전략 모색 나서

각종 포럼과 발전협의회 출범 등을 통해 바이오 플라스틱 분야의 연구와 기술개발 활성화 전략을 모색하는 자리도 늘고 있다.
 
과학기술정보통신부(장관 이종호)는 지난 7월 20일 국내 합성생물학 분야 산·학·연 역량을 결집하고 민간 중심의 합성생물학 발전 생태계 조성에 중추적 역할을 수행할 「한국 합성생물학 발전협의회」 출범식을 개최했다. 이번 출범식은 합성생물학을 통해 바이오연구의 고질적인 문제로 지적되던 속도와 스케일, 불확실성의 한계를 민관이 공동으로 협력해 극복하기 위한 것으로, 발전협의회는 합성생물학 관련 정책자문, 국내외 연구 및 협력 활성화, 산학연 네트워크 구축 등 합성생물학 육성 기반을 마련할 계획이다.

이종호 과기정통부 장관은 “바이오기술이 디지털기술과 융합되면서 연구의 속도와 스케일, 불확실성의 한계가 극복되는 바이오 대전환 시대에 합성생물학이 핵심역할을 할 것이고, 민관협력을 통해 합성생물학 기술 경쟁력을 조기에 확보해야 한다”고 강조했다.
 
산림청 국립산림과학원(원장 박현)은 지난 7월 7일 나노셀룰로오스 산업화 전략 포럼, 강원대학교 산림과학연구소와 공동으로‘친환경 소재 산업화 전략 포럼’을 국내 나노셀룰로오스 연구 및 응용제품 개발을 선도하고 있는 학계와 다수의 기업에서 전문가 150여 명이 참석한 가운데 개최했다. 이번 포럼은‘친환경 소재 산업별 응용 전략’을 주제로 나노셀룰로오스 등 미래 첨단산업을 선도할 친환경 나노소재의 최신 기술과 산업화 전략을 모색하는 자리였다.

산림청 국립산림과학원(원장 박현)은 지난 6월‘국내외 목질계 바이오매스 기반 산업용 화합물 생산 동향’을 주제로 「제3회 목재 미래소재 포럼」을 개최했다. 「목재 미래소재 포럼」은 국립산림과학원을 비롯해 국내 유수 전문가들이 참여해 목재의 신소재 응용 기술 연구 동향과 미래 비전을 논의하는 기술 전문 연구모임이다. 이번 포럼은 바이오 플라스틱을 비롯해 국내외 다양한 대체 소재 개발 동향과 신소재의 원료인 목질계 바이오 화합물 생산 연구 결과를 공유하고, 효과적인 산림바이오매스의 활용방안에 대해 논의했다. 

정부, 바이오 플라스틱 개발 지원 나서

한편, 산업통상자원부(장관 문승욱)는 올해 바이오분야 R&D에 전년 대비 372억원(15.7%) 증액된 2천743억원의 예산을 지원하는 계획을 지난 1월 밝혔다. 이 가운데 바이오매스 기반 바이오플라스틱 개발을 통해 화석연료 의존 탈피 및 화이트바이오산업 생태계 구축을 위해 100% 바이오매스기반 바이오플라스틱 제조공정기술 개발 및 탄소중립형 생분해 바이오 플라스틱 제품 개발에 36억원을 신규로 지원하기로 했다.

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