플라스틱 대체 신소재 동향: PHA 플라스틱 상용화와 친환경 기업 트렌드

 

플라스틱 오염은 더 이상 간과할 수 없는 지구적 문제입니다. 해양 생태계에 떠다니는 미세플라스틱, 매립지에서 수백 년간 분해되지 않는 쓰레기, 그리고 소각 시 발생하는 유해가스까지. 이 모든 문제의 중심에는 우리가 일상적으로 사용하는 플라스틱이 있습니다. 이제는 ‘대체할 수 있는 플라스틱’이 아닌, ‘자연으로 돌아갈 수 있는 플라스틱’이 필요한 시대입니다. 이러한 변화의 흐름 속에서 플라스틱 대체 신소재, 특히 PHA 플라스틱이 각광받고 있습니다.

 

플라스틱을 넘어서려는 노력

플라스틱은 그 자체로는 매우 유용한 소재입니다. 하지만 그것이 환경에 미치는 장기적인 영향은 엄청납니다. 매년 전 세계적으로 약 4억 톤 이상의 플라스틱이 생산되며, 그중 85% 이상이 재활용되지 못한 채 소각되거나 매립되고 있습니다. 그 결과, 대기 중 온실가스 배출량 증가, 토양 오염, 해양 생물의 생존 위협 등 다양한 환경 문제를 유발하고 있습니다. 이를 해결하기 위한 첫걸음은 ‘기존 플라스틱’을 ‘지속 가능한 소재’로 대체하는 것입니다.

바이오 플라스틱: 지속가능한 대안

바이오 플라스틱은 식물에서 유래한 재료를 기반으로 만들어지며, 자연에서 분해되는 성질을 갖고 있습니다. 옥수수 전분, 사탕수수, 셀룰로오스 등 재생 가능한 자원에서 유래한 성분을 사용함으로써, 기존 석유 기반 플라스틱보다 환경 부담이 적습니다. 대표적인 바이오 플라스틱으로는 PLA(폴리락타이드)와 PHA(폴리하이드록시알카노에이트)가 있으며, 이 두 소재는 특히 포장재, 일회용품, 의료용 제품 등 다양한 분야에 적용되고 있습니다.

PHA 플라스틱이 특별한 이유

PHA는 미생물이 유기물에서 직접 생성하는 고분자 물질로, 토양, 해양, 하수처리장 등 자연 환경에서 완전히 분해되는 특성을 가집니다. 생분해성 플라스틱 중에서도 분해 속도가 빠르고, 독성 부산물이 거의 없다는 점에서 높은 평가를 받고 있습니다. 특히 내열성과 탄성이 우수해 PLA보다 더 다양한 응용이 가능하다는 장점이 있습니다. 최근에는 의료기기, 섬유, 농업용 필름 등 고부가가치 산업에서도 주목하고 있습니다.

세계가 주목하는 생분해성 플라스틱 시장

시장조사업체 Statista에 따르면, 2023년 기준 생분해성 플라스틱 시장 규모는 약 85억 달러이며, 2028년까지 연평균 15~20%의 성장률을 기록할 것으로 전망됩니다. 유럽연합(EU), 미국, 한국을 포함한 여러 국가들은 일회용 플라스틱 규제를 강화하고 있어, 자연스럽게 친환경 소재에 대한 수요가 폭발적으로 증가하고 있습니다. 기업들은 이에 발맞춰 생분해성 소재 개발에 대규모 투자를 이어가고 있습니다.

 

PHA 플라스틱 상용화 현황

PHA는 이제 연구개발 단계를 넘어, 실제 상용화 단계로 빠르게 진입하고 있습니다.

• CJ제일제당은 2024년 말 세계 최초로 PHA 전용 생산 공장을 준공하며 글로벌 시장에 진입했습니다. 이 회사는 옥수수 부산물을 발효해 미생물로부터 PHA를 추출하는 독자 기술을 보유하고 있으며, 미국과 유럽에 수출 중입니다.
• Danimer Scientific는 펩시코와 코카콜라 등 글로벌 식음료 브랜드에 PHA 기반 생분해 포장재를 공급하고 있으며, LA와 뉴욕의 대형 마트에서 이미 시범 운영 중입니다.
• Newlight Technologies는 해양 생분해가 가능한 PHA 기반 소재인 AirCarbon을 개발해, 가방, 지갑, 카드 등의 소비재 제품에 적용 중입니다.

이처럼, PHA 상용화는 단순한 친환경 트렌드를 넘어, 실제 제품으로 이어지는 구체적인 혁신으로 이어지고 있습니다.

 

주목할 만한 친환경 신소재 기업들 (심화 버전)

플라스틱 대체 신소재 시장에서 기업들의 기술력과 시장 전략은 혁신을 이끄는 핵심 요소입니다. 단순히 '친환경'이라는 트렌드를 따라가는 수준이 아니라, 독자적인 기술 개발, 글로벌 파트너십, 대규모 투자 유치 등을 통해 시장을 선도하고 있는 기업들을 알아보겠습니다.

1. CJ 바이오소재 (CJ Biomaterials)

주요 소재: PHA (폴리하이드록시알카노에이트)

특징:
CJ제일제당은 2021년 미국 Wacker Chemie와의 협력 하에, 미국 인디애나주에 세계 최초 상업용 PHA 생산 공장을 설립했습니다.
이 공장은 연간 약 5,000톤 규모의 PHA를 생산할 수 있으며, 2025년까지 2배 증설을 목표로 하고 있습니다.

주요 제품:

포장용 필름

일회용 컵

섬유용 소재 (특히 스포츠웨어용 섬유로도 적용 시도 중)

전략:
"PHA+PLA 복합소재"를 통해 다양한 물성을 조합하여 기존 플라스틱을 완전히 대체하는 제품군을 개발하고 있습니다. CJ는 또한 유럽, 북미 시장 진출을 위해 'TÜV 오스트리아' 생분해 인증을 획득했습니다.

2. NatureWorks

주요 소재: PLA (폴리락타이드)

특징:
NatureWorks는 미국과 태국에 대규모 PLA 생산시설을 운영하고 있으며, 연간 생산량은 15만 톤 이상입니다.

주요 제품:

식음료 포장재 (컵, 용기, 필름)

의료용 제품 (수술용 스티치, 의료용 마스크)

3D프린터 필라멘트

전략:
NatureWorks는 농업 폐기물을 원료로 사용하는 '2세대 바이오매스' 기술 개발을 적극 추진하고 있습니다.
또한, 네슬레, 펩시코, 월마트 등 글로벌 대형 고객사와 협력하여 지속가능한 공급망을 강화하고 있습니다.

3. Total Corbion PLA

주요 소재: 고순도 PLA

특징:
프랑스의 TotalEnergies와 네덜란드 Corbion이 합작한 Total Corbion PLA는, 탄소중립 인증을 받은 PLA 소재를 생산하고 있습니다.
특히 생산 과정에서 발생하는 탄소배출량을 기존 플라스틱 대비 75% 이상 줄였습니다.

주요 제품:

산업용 포장재

농업용 필름

의료용 임플란트

전략:
"Luminy® PLA" 브랜드를 앞세워, 고내열성 및 고강도 특성의 PLA 제품을 개발했습니다.
이들은 중국, 일본, 미국 등 주요 시장에서 제품 인증을 획득해, 글로벌 고객 확대에 집중하고 있습니다.

4. RWDC Industries

주요 소재: PHA

특징:
싱가포르와 미국에 본사를 둔 RWDC는 PHA 생산 비용을 낮추는 공정 혁신으로 주목받고 있습니다.
2023년, 이들은 미국 조지아주에 연간 6만 톤 규모의 PHA 공장 건설을 시작했습니다.

주요 제품:

빨대

커피 컵 뚜껑

일회용 식기류

전략:
RWDC는 코카콜라, 스타벅스 등 글로벌 대형 브랜드와 생분해성 소재 적용을 위한 파일럿 프로젝트를 진행 중입니다.
특히 기존 플라스틱 생산라인과 호환 가능한 소재를 개발해 기업들이 빠르게 전환할 수 있도록 지원하고 있습니다.

5. Newlight Technologies

주요 소재: AirCarbon (PHA 기반 복합 소재)

특징:
Newlight는 해양 미생물을 이용해 대기 중 이산화탄소와 메탄을 원료로 PHA를 생산하는 독특한 방식을 개발했습니다.
이 공정은 플라스틱 생산과 동시에 탄소를 포집해 환경에 긍정적인 효과를 줍니다.

주요 제품:

지갑

가방

카드 케이스

전략:
글로벌 친환경 브랜드들과 협력하여 소비자 제품 라인을 확장하고 있으며, 최근 유럽 시장 진출을 위한 인증 절차를 완료했습니다.

6. Danimer Scientific

주요 소재: Nodax™ PHA

특징:
Danimer Scientific은 미국 조지아주에 본사를 두고 있으며, FDA 승인까지 받은 생분해성 포장재를 제조하고 있습니다.

주요 제품:

생분해성 식품 포장재

생분해성 빨대

전략:
글로벌 음료 브랜드와 파트너십을 맺고 PLA, PHA 기반 대체 제품을 대량 공급하고 있으며, 2024년까지 연간 생산 능력을 3배 이상 확장할 계획입니다.

 

탄소중립 시대, 바이오매스 플라스틱의 역할

바이오매스 플라스틱은 이산화탄소 배출량을 줄이는 데에도 큰 역할을 합니다. 식물에서 유래된 소재는 광합성을 통해 대기 중의 CO₂를 흡수하고, 플라스틱으로 활용된 이후에도 분해되며 자연으로 돌아가기 때문에 탄소중립 실현에 가까운 구조입니다. 이 구조가 세계 각국의 ‘넷제로(Net-Zero)’ 목표와도 정확히 맞물리면서, 많은 국가들이 바이오매스 기반 플라스틱 기술을 국가 전략 기술로 분류하고 있습니다.

소비자가 바꿀 수 있는 미래

기업의 변화도 중요하지만, 소비자의 인식 변화 역시 필수입니다.

• 생분해성 소재로 만들어진 제품을 선택하고,
• 플라스틱 포장 대신 리필 제품을 구매하며,
• 친환경 기업의 제품을 우선적으로 소비하는 습관을 들이는 것.

 

플라스틱 대체 신소재는 이제 선택이 아닌 필수입니다.
PHA와 같은 바이오 플라스틱은 그 중심에 있으며, 기업과 소비자 모두가 환경과 미래를 고려한 선택을 할 수 있도록 이끄는 열쇠가 되고 있습니다. 상용화 단계에 진입한 기술들, 전 세계 기업들의 협력, 그리고 소비자의 적극적인 관심이 맞물릴 때 우리는 진짜 변화된 환경을 맞이할 수 있을 것입니다.