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롯데케미칼, 생분해 플라스틱 PHA 상업화 기술 개발 박차
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롯데케미칼, 생분해 플라스틱 PHA 상업화 기술 개발 박차
  • 유민정 기자
  • 승인 2022.02.14 12:15
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중앙대 윤성호 교수와 생산기술 공동연구 착수
세계 최초 석유화학 기반 PHA 상업화 목표
PHA, 인체무해성 및 타 생분해 플라스틱 대비 우수한 생분해성 보유
"고객 수요에 맞춘 친환경 소재 공급 확대해 나갈 것"

롯데케미칼이 중앙대 윤성호 교수의 촉매 기술을 활용한 PHA 생산 기술 개발에 나선다.

Bacillus subtilis 박테리아의 특정 균주는 PHA를 생산하는 데 사용할 수 있다. / 사진=Y tambe, ⓒ케미컬뉴스CG
"Bacillus subtilis 박테리아의 특정 균주는 PHA를 생산하는 데 사용할 수 있다" / 사진=Y tambe, ⓒ케미컬뉴스CG

14일 롯데케미칼이 화학 촉매 및 공정 개발 연구를 수행하고 있는 중앙대 윤성호 교수와 PHA 생산기술 개발에 나선다고 밝혔다. 롯데케미칼의 공정 개발 역량과 윤성호 교수의 기술 노하우를 접목해 PHA 상업화가 될 경우 석유화학 원료 기반으로는 세계 최초의 생산 사례가 될 것으로 기대된다.

바이오 플라스틱은 바이오매스 기반 비분해성 플라스틱과 생분해성 플라스틱을 포함한다. 업계에 따르면 생분해성 플라스틱 수요량은 2020년 약 97만 톤에서 2026년에는 약 200만 톤에 달하며, 연평균 14%의 성장세를 보일 것으로 예상된다.

플라스틱과 바이오 플라스틱의 분류 /european-bioplastics 갈무리

석유계 난분해성 플라스틱 대체를 위한 생분해성 바이오 플라스틱은 Starch blends, PLA(polylactic acid, 폴리 젖산), PHA(폴리히드록시알카노에이트, polyhydroxyalkanoates) 등이 핵심 소재로 알려져 있다. PHA는 포장재, 의료용 제품, 화장품 용기 등에 적용이 가능하며, 일반 플라스틱 소재보다 생산 과정에서 탄소저감 효과가 우수하고 높은 가격에 거래되는 친환경 고부가 소재다. 

PLA는 50℃ 이상의 산업용 퇴비화 시스템에서는 분해가 되지만 다른 조건의 환경에서는 분해가 되지 않는다. PHA는 혐기성 소화 공정(메탄 발효 공정) 및 호기성 해양 환경에서도 분해가 되기 때문에 최근 가장 바람직한 플라스틱 대체제로 주목받고 있다.(고분자 과학과 기술, 2021.2, 고자경)

롯데케미칼이 연구하는 PHA는 기존의 바이오매스(미생물) 기반 제품과는 달리 석유화학 기반이며, 기술이 상용화되면 대규모 생산 및 가격경쟁력 확보가 가능한 장점이 있다.

롯데케미칼이 개발을 추진하는 PHA /사진제공=롯데케미칼

PHA는 미생물 원료를 활용해 생산되는데 현재 미생물을 배양 후 발효 등의 과정을 거쳐서 제조되기 때문에 원료 수급이 어렵고 생산규모가 작다. 이로 인해 제품가가 비싸고 가격경쟁력이 낮다. 석유화학 기반의 제조 공정이 상업화되면 상대적으로 수급이 용이한 화학∙바이오매스 원료를 사용해 가격경쟁력을 확보할 뿐만 아니라, 대규모의 제품 양산이 가능해진다. 

윤성호 교수 연구팀의 무기화학 연구실

무기화학연구실은 윤성호 교수과 박사후 연구원 5명, 박사과정 학생 2명, 석사과정 학생 3명, 연구원 1명으로 총12명의 실원으로 구성되어 있다. /C1 가스 리파이너리 사업단 갈무리
무기화학연구실은 윤성호 교수와 박사후 연구원 5명, 박사과정 학생 2명, 석사과정 학생 3명, 연구원 1명으로 총12명의 실원으로 구성되어 있다. /C1 가스 리파이너리 사업단 갈무리

중앙대학교 윤성호 교수의 무기화학 연구실은 대표적인 온실가스인 C1 가스인 메탄(CH4), 일산화탄소(CO), 그리고 이산화탄소(CO2)를 화학적 방법으로 유용한 화학물질로 전환하기 위한 화학 촉매 및 공정 개발 연구를 진행하고 있다.

롯데케미칼은 중앙대 윤성호 교수의 과학기술정보통신부·한국연구재단·서강대학교 C1 가스 리파이너리 사업단의 지원으로 수행된 자체 개발 촉매 기술을 활용한 공동 연구를 통해 2023년까지 석유화학 기반의 PHA 생산기술 확보 및 제품 용도 개발을 추진한다는 계획이다. 

경제적이며 생분해가 되는 플라스틱 소재 PHA 활용이 제한적인 현실에서 효율적인 생산이 가능해지게 되면 환경친화적 포장재와 같은 범용성 저가 제품뿐만 아니라 고부가 의료용 생체고분자 용도로도 시장 전개가 용이해질 수 있다.

롯데케미칼은 롯데그룹 화학군이 지난해 2월 발표한 ESG 경영전략 '그린 프로미스 2030'에 따라 친환경∙리사이클 소재 확대 및 탄소중립 성장을 추진하며, 분야별 최적의 국내·외 우수대학, 연구기관, 기업과 연계한 오픈이노베이션 연구 활동을 강화한다. 올해 1월에는 청정 수소 생산∙운송 및 친환경 납사 생산 등 기술 확보를 위해 KAIST(한국과학기술원)와 손잡고 ‘탄소중립연구센터’를 설립했다.

롯데케미칼 기초소재사업 황진구 대표는 "적극적인 연구 투자를 통해 고객 수요에 맞춘 친환경 소재 확대 및 지속 가능한 생태계 구축에 힘쓸 것"이라고 말했다.

롯데케미칼 CI

한편, 지난 8일 롯데케미칼은 2021년 매출액 17조 8052억 원, 영업이익 1조 5358억 원(연결기준)의 경영실적을 달성했다고 발표했다. 롯데케미칼 관계자는 변동성이 높은 경영 환경 속에서도 COVID-19 팬더믹에 따른 포장재, 의료∙방역용품의 사용 확대와 더불어 전기·전자·자동차 등 전방 산업의 수요와 제품 스프레드가 개선되면서 견조한 영업이익을 기록했다고 밝혔다.

케미컬뉴스 유민정 기자


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