산업부, 바이오플라스틱 제조 공정 개발에 57억원 투자
최우수 등급을 받은 페트병에만 우선 적용
정부가 올해 바이오매스 바이오플라스틱 제조 공정 개발에 57억원을 투자하는 등 바이오 분야 연구개발(R&D)에 2746억원을 지원한다.
산업통상자원부(이하 산업부)는 바이오의약, 의료기기, 헬스케어, 바이오소재 4개 분야에서 252개 신규 R&D 과제를 선정하기로 하고 관련 계획을 공고했다고 밝혔다. 이 중 바이오의약 분야에 가장 많은 1,074억원이 투입된다.
산업부는 혁신 신약과 인공 혈액, 마이크로바이옴(인체에 서식하는 미생물 유전자) 분석 기술과 바이오제조 공정 기술 개발에 948억원을 투자한다. 메신저 리보핵산(mRNA) 백신을 포함해 최신 플랫폼 기반 백신 생산에 필요한 원부자재 국산화와 대량 공정 기술 개발에는 126억원을 지원한다.
의료기기 분야는 의료기기 개발의 전 주기를 지원하는 데 695억원을, 병원·기업 간 공동 R&D 체계 구축에 108억원을 투입한다. 첨단 바이오 신소재 개발과 100% 바이오매스 바이오플라스틱 제조 공정 개발에는 각각 300억 5,000만원과 57억원을 투자한다.
산업부는 의약품, 의료기기와 같은 전통 레드바이오 분야 기술 개발과 사업화를 지속적으로 지원하는 한편 디지털 헬스케어, 바이오소재 등 신성장 분야 지원도 강화한다는 방침이다.
화학연, 세계 최초 합성섬유 폐기물서 플라스틱 원료 추출 기술 개발
상용화 설비구축 통해 ’24년까지 고품질 재활용 원료 시장에 진출 계획
글로벌 기후변화 위기에 따라 탄소중립 실현과 자원의 순환경제 체계 구축에 대한 노력이 고조되고 있는 가운데, 국내 연구진이 심각한 환경오염을 일으키는 주범 중 하나인 폐합성섬유를 화학적으로 선별해 플라스틱 원료인 단량체(화학 결합으로 고분자가 될 수 있는 단분자 물질, 플라스틱 제조 원료로 사용)로 전환하는 기술을 세계 최초로 개발했다.
한국화학연구원(이하 화학연) 조정모 박사 연구팀은 폐의류 내 염료의 화학적 성질을 이용해 재활용 원료를 분리할 수 있는 선별 기술을 개발했다. 또한 이렇게 선별한 폐합성섬유를 합성 이전의 단량체 원료로 되돌리는 화학적 재활용 기술을 동시에 개발했다.
이번 기술은 자연에 버려지거나 소각됐던 폐의류를 화학적으로 재활용하는 자원 순환형 기술로, 이 기술을 활용해 유색섬유나 혼방섬유를 합성 이전의 원료로 전환할 수 있어, 의류 폐기물 발생량을 획기적으로 감소시킬 수 있을 것으로 기대된다.
의류산업에 의해 배출되는 온실가스는 지구 전체 배출량의 10%(UN Climate Change 보도기사[2018.09.06., https://url.kr/x962wt])를 차지한다. 반면 글로벌 의류 생산량은 매년 증가 추세이고, 대부분 소각되거나 자연에 버려져 환경을 위협하고 있다. 특히, 저렴하고 내구성이 좋아 의류 생산량의 60% 이상을 차지하는 합성섬유는 플라스틱처럼 잘 썩지 않아 심각한 환경오염을 일으키는 주범 중 하나로 지목되고 있다.
따라서 섬유산업에서는 폐자원을 재활용하거나 석유 기반 합성 소재를 지속 가능 원료로 대체하는 기술에 대한 관심이 증가하고 있다. 현재 재활용 원료로부터 생산되는 섬유 대부분(99%)은 투명하고 깨끗한 폐PET병을 원료로 재활용한 것들이다.
섬유 폐기물은 별도 수거 방법 없이 여러 재질이 혼합 폐기되고 있어, 재활용을 위해서는 이를 재질별로 분류하는 작업이 필수적이다. 이러한 작업은 대부분 수작업으로 이루어지거나, 원료 비중에 따라 물에 뜨고 가라앉는 것으로 구분하는 등 매우 비효율적이며, 분류 후 여전히 각종 이물질이 포함된 경우가 많아 물리 또는 화학적 재활용에 한계가 있다.
이에 연구팀은 특정 소재에만 선택적으로 작용하는 저가의 화합물을 활용해 혼합 폐섬유로부터 ‘폴리에스터(PET)’ 소재만을 골라내는 △‘화학적 선별 기술’과, 분류된 폴리에스터 섬유를 저온 분해해 합성 이전의 단량체 원료로 되돌리는 △‘화학적 재활용 기술’을 동시 개발했다.
연구팀은 단순한 화학적 원리를 이용해 섬유의 재질을 쉽고 정확하게 구분하는, 매우 경제적이고 획기적인 선별 기술을 개발했다. 연구팀이 개발한, 오직 폴리에스터에만 작용하는 ‘추출제’를 혼합 폐섬유에 접촉해, 색 변화가 일어나는 폴리에스터 섬유를 골라내는 방식이다.
구체적으로 혼합 폐섬유로부터 먼저 ①색이 있는 섬유만 구분하고, 연구팀이 개발한 추출제를 적용해 탈색이 일어나는 섬유만을 폴리에스터로 판별해 분리할 수 있다. 이때 발생하는 염해액을 ②원래 색이 없었던 섬유에 적용 시 상기 과정과 반대로 염색이 일어나는 섬유만을 폴리에스터로 분리하는 방식이 사용된다. 이 방식은 오차율이 매우 낮고, 기존에는 분리가 어려웠던 염료까지 제거가 가능해 고품질 폴리에스터 소재만을 선별할 수 있다. 또한 폐섬유 선별과 탈염료화 과정에 생분해성 화합물이 사용되고, 사용 후 염료가 포함된 추출제 또한 회수 후 재사용하는 등, 경제적이고 자연 친화적인 선별기술이다.
아울러, 연구팀에서는 유색 폐PET나 폐폴리에스터 섬유를 빠르게 분해해 고부가 단량체(비스[2-하이드록시 에틸렌] 테레프탈레이트[BHET])를 제조할 수 있는 저온 글라이콜리시스(에틸렌글리콜을 반응물로 첨가하여 고분자를 이루고 있는 에스테르 결합을 분해하는 기술) 반응 기술 개발에 성공했다.
이 기술은 200℃ 이상 고온 조건의 폐PET 분해 공정과 달리 150℃의 저온 반응에서도 원료의 구조나 형태에 상관없이 2시간 이내 완전히 분해할 수 있다.
이를 화학적 선별기술을 연계하면 반응과 정제의 부담을 크게 줄일 수 있을 뿐만 아니라 에너지 사용량도 획기적으로 낮출 수 있어, 기술 상용화에 높은 경쟁력을 갖출 수 있을 것으로 전망했다.
화학연 이미혜 원장은 “이번 성과는 그동안 재활용이 어려웠던 저급 유색 폐섬유까지 고품질 단량체 제조를 위한 원료로 적용할 수 있어서, 의류 폐기물 발생량을 획기적으로 감소시킬 수 있는 자원 순환형 재활용 기술이 될 수 있을 것으로 기대한다.“고 말했다.
화학연은 관련 기술을 ㈜리뉴시스템에 이전해 해중합 설비 구축과 상용화를 추진하고 있다. 2024년 말까지 PET 처리 기준 연간 1만톤 규모의 실증 플랜트 구축을 추진하고 있으며, 2025년부터 본격적인 재생 단량체의 양산 돌입과 함께 세계시장 진출을 위한 초석 마련에 힘쓰고 있다.
이번 연구결과는 미국화학회(ACS)에서 발간하는 ACS Sustainable Chemistry & Engineering 저널에 발표되었으며, 창간 10주년을 맞는 2022년 12월호의 표지논문으로 선정됐다. 또한 이번 연구는 한국화학연구원의 기본사업과 산업통상자원부의 소재부품기술개발사업의 지원을 통해 개발됐다.
▲ 폐섬유의 화학적 선별 기술 모식도. 다양한 재질로 구성된 폐섬유나 폐플라스틱으로부터 색소를 제거해 폴리에스터 재질을 선택적으로 분리하는 과정을 나타낸다.
식약처, 투명 폐PET병을 재활용한 식품용기 제1호 탄생 임박
식품용 물리적 재생원료 허용 이후 국내 최초 인정
식품의약품안전처(이하 식약처)는 17일 식품용 투명 폐PET병을 재활용해 물리적으로 재생된 원료(PET)를 식품용기의 제조에 사용할 수 있도록 국내에서 처음으로 인정했다. 물리적 재생원료란 사용된 합성수지 제품을 분리수거·선별해 분쇄·세척 후 불순물을 제거해 화학적 변화 없이 재생한 원료를 말한다.
식약처는 이번 인정이 PET병의 재활용을 보다 활성화하는 등 자원순환을 촉진해 순환경제를 구축하는데 도움을 주고, 새로운 플라스틱 사용을 절감해 환경을 보호하는데 기여할 것으로 기대하고 있다. 그동안 매년 30여만톤의 재생 PET원료는 대부분 산업용 자재(부직포·단열재 등)로 재활용되던 것에서 연간 최소 10만톤(약 30%)까지 식품용기로 재활용될 것으로 예상된다.
국내에서 폐EPT병 등 플라스틱을 재생해 식품용기의 제조에 사용하고자 하는 경우, 플라스틱을 가열, 화학반응 등에 의해 원료물질 등으로 분해하고 이를 다시 정제·중합하는 화학적 방법으로 재생한 경우에만 사용이 허용돼왔다.
식약처는 국제적 추세인 탄소중립의 실현을 위해 재활용을 확대하고자 물리적 재생원료까지 식품용기의 원료로 사용할 수 있도록 필요한 안전기준을 마련했다.
폐PET병의 물리적 재활용이 지난해 1월부터 가능해짐에 따라 지난해 8월 국내 기업에서 재생원료 사용을 최초로 신청했으며, 식약처는 ①투입원료 적합성 ②재생원료 생산설비 운영조건 ③재생 공정의 오염물질 제거 효율 등 식품용기 원료로서의 안전성을 심사한 결과 기준에 적합해 물리적 재생 원료로 인정했다.
참고로 식품용기 제조 시 재생원료 사용을 확대하는 정책은 유럽, 미국 등 해외에서는 이미 시행되고 있으며, 이에 따라 코카콜라, 펩시, 네슬레 등 세계적인 식음료 기업에서도 재생원료의 사용을 점차 확대해 나가고 있다. 유럽연합은 음료병 생산시 2025년까지 25% 이상, 2030년까지 30% 이상 재생원료를 사용하도록 하고 있으며, 미국 캘리포니아주는 2022년부터 음료병 생산시 재생원료 사용을 의무화하고 있으며, 2030년까지 50% 이상 재생원료를 사용하도록 하고 있다.
식약처는 앞으로도 재활용 원료로 제조된 식품용기의 안전성을 확보하기 위해 물리적 재생원료의 인정 심사를 보다 철저히 실시하고, 자원순환 촉진과 환경 보호를 위해 물리적 재생원료의 재질별 안전기준을 지속적으로 확대·마련해 나가겠다고 밝혔다.
▲ 식품용 물리적 재생원료(PET) 안전기준
해수부, 버려지던 굴껍데기로 플라스틱 제조
1,000억원 투자, 인센티브도 제공
그동안 불순물이 많이 섞여 버려지던 굴껍질에서 플라스틱을 만드는 사업을 시작한다. 정부는 이를 위해 수산부산물 재활용률을 2020년 19.5%에서 2027년 30%까지 높이고 1,000억원을 투자해 관련 산업을 육성한다.
해양수산부(이하 해수부)는 지난 1월 12일 이러한 내용이 담긴 ‘제1차 수산부산물 재활용 기본계획을 확정해 발표했다. 수산부산물은 수산물에서 부수적으로 발생하는 뼈, 지느러미, 내장, 껍질 등을 말한다. 칼슘·콜라젠 등을 다량 함유해 재활용 가치가 높으나 관리체계 미비, 전처리 문제 등으로 재활용에 어려움을 겪어왔다.
해수부는 먼저 수산부산물 발생-재활용-판로 확대까지 전(全) 주기에 걸쳐 자원순환 기반을 구축한다. 이를 위해 수산부산물법에서 규정하고 있는 재활용 가능 품목을 패류 6종의 껍데기에서 갑각류·피낭류(우렁쉥이 등)에서 발생하는 부산물까지 확대할 방침이다.
분리배출 체계 안착을 위해 공동집하장 등 지역단위 분리배출시설을 확충하고 수협 등 생산자단체가 영세어업인의 분리배출 업무를 위탁 수행할 수 있도록 허가한다.
패류 껍데기의 재활용률을 높이기 위해 전처리 시설을 확충한다. 패류 껍데기는 양식 과정에서 플라스틱 코팅사가 섞여 상대적으로 재활용이 어려웠다. 플라스틱 코팅사는 굴·홍합 등을 매달기 위해 양식장에서 사용하는 플라스틱 코팅 로프를 말한다.
수산부산물을 고부가가치 품목으로 재활용하기 위한 기술도 개발한다. 우리나라에서 수산부산물은 분쇄·건조 등 단순처리를 거쳐 비료, 사료 등으로 재활용됐으나 해외에서는 바이오 플라스틱, 양식어장 바닥 저질개선제 등 고부가가치 품목으로 재활용하고 있다.
굴 껍데기를 활용해 자연 해안선을 조성하고 바다숲 조성 기반이 되는 인공어초 제작 기술을 개발한다. 어류, 해조류, 패류 등 부류별 수산부산물을 기능성 식품, 화장품 등을 위한 해양바이오 소재로 개발하는 한편 괭생이모자반과 같이 식용으로 섭취하지 않는 해조류 부산물도 대체 사료로 개발할 예정이다.
마지막으로 올해부터 수산부산물 실태조사를 실시해 수산부산물 맞춤형 자원순환 지표를 발굴할 방침이다. 지금까지 폐기 처리 위주였던 수산부산물 산업 구조가 재활용 중심으로 전환될 수 있도록 탄소배출권 거래 지원, 수산부산물 처리업에 대한 정책자금 지원 등 각종 인센티브도 제공한다.
수협 등 유관기관, 지자체로 구성된 수산부산물 정책추진단을 운영하고 홍보·교육도 강화한다.
조승환 해수부 장관은 “이번에 수립된 제1차 수산부산물 재활용 기본계획은 수산부산물을 자원순환의 관점에서 바라보고 재활용 생태계를 발전시킬 수 있는 첫 발걸음”이라고 평가했다.
▲ 이경규 해양수산부 수산정책실장이 지난 1월 12일 세종시 정부세종청사에서 제1차 수산부산물 재활용 기본계획 수립과 관련해 브리핑을 하고 있다.
CJ HDC 비오솔, 친환경 생분해 플라스틱 생산
충북 진천에 컴파운딩 공장 준공
CJ HDC 비오솔이 친환경 생분해 소재 컴파운딩 공장을 준공하고 본격적인 플라스틱 생산에 나섰다. 컴파운딩이란 2개 이상의 플라스틱 소재를 섞어 용도별 플라스틱을 생산하는 공정을 뜻한다. 비오솔은 지난해 2월 미생물 발효·정제 기술을 보유한 CJ제일제당과 국내 고분자 컴파운딩 업계 1위인 HDC현대EP가 설립한 합작법인이다.
지난 19일 업계에 따르면 CJ HDC 비오솔은 충북 진천 광혜원지방산업단지에서 생분해 소재 컴파운딩 공장 준공식을 열었다. 1만 2,060㎡ 규모로 구축된 컴파운딩 공장은 총사업비 240억원이 투자됐다. 이 공장은 CJ제일제당이 전 세계에서 유일하게 대량 상업생산하고 있는 해양 생분해(aPHA)를 비롯해 산업 생분해(PLA), 토양 생분해(PBAT), 셀룰로오스 등 다양한 품목을 활용해 연간 1만 1,000t의 생분해 컴파운딩 소재를 생산할 수 있다.
비오솔은 진천공장을 거점으로 친환경 소재 컴파운딩 시장 선점한다는 방침이다. 이를 위해 생활용품 포장재, 화장품 용기 등 생활과 밀접한 곳에 쓰이는 소재부터 자동차 부품 소재 등 다양한 분야에 적용할 수 있는 생분해 소재 제품을 개발·생산할 계획이다. 비오솔은 2021년 약 5조원 규모의 글로벌 생분해 플라스틱 시장이 2025년 약 16조원으로 증가할 것으로 분석했다.
제주삼다수, ‘아시아스타어워드’ 에코 패키지‘ 수상
내년 200톤 판매 목표
주삼다수가 화학적 재활용 페트(CR-PET)를 적용한 ‘제주삼다수 리본(RE:Born)’으로 ‘2022 아시아 스타 어워드’에서 에코 패키지 부문 위너로 선정됐다고 26일 밝혔다.
‘아시아 스타 어워드’는 아시아 최대 포장기구인 아시아 포장 연맹(APF)이 주최하는 패키징 부문 시상 사업으로, 매년 우수한 아시아 포장 기술을 선정해 시상하고 있다. 특히, ‘제주삼다수 리본’이 수상의 영예를 안은 에코 패키지 부문은 제품 수명주기 동안 환경에 미치는 영향을 고려해 우수 제품을 선정하고 있다.
주삼다수가 2021년 10월 업계 최초로 개발한 ‘제주삼다수 리본‘은 SK케미칼의 화학적 재활용 페트인 ‘스카이펫(SKYPET)-CR’을 사용한 리사이클 페트로, 페트병 자원순환의 핵심기술로 꼽히는 보틀 투 보틀(Bottle to Bottle) 형태다. 리사이클 페트(CR-PET)는 플라스틱 사용량을 줄이기 위한 ‘한국형(K)-순환경제’의 핵심 기술로 주목받는 친환경 소재로, 반복적으로 재활용해도 식품 접촉 용기로서의 안전성을 유지할 수 있어 식품위생법에 따라 식품 용기로 사용할 수 있다.
‘제주삼다수 리본’은 자원순환 노력을 인정받아 지난해 5월, 산업통상자원부가 주최하는 국내 최고 권위 패키징 부문 시상인 ‘2022 대한민국 패키징 대전’에서 대상 격인 국무총리상을 받은 바 있다.
제주삼다수를 생산, 판매하는 제주개발공사는 2021년 5월 무라벨 제품인 ‘제주삼다수 그린’ 출시를 시작으로 페트병 경량화를 통한 플라스틱 감축, 리사이클 페트 및 바이오 페트 등 순환 자원을 활용한 용기 개발에 연달아 성공하며 친환경 제품 라인업을 구축하고 있다. 제주삼다수는 2025년 ‘친환경 스마트팩토리(L6)’를 준공하고 친환경 제품 생산을 본격화할 예정이다.
제주개발공사 관계자는 “환경에 대한 고객의 부담을 줄여주고 나아가 환경에도 이로운 제품 개발을 위해 전 직원의 노력과 고민 끝에 탄생한 ‘제주삼다수 리본’이 국내를 넘어 해외에서도 인정받고 있어 기쁘다”며 “2030년 플라스틱 50% 저감을 목표로, 포장재의 용량을 줄이고 자원순환 흐름을 촉진하는 등 플라스틱 프리를 위한 연구와 투자를 아끼지 않을 것”이라고 말했다.
▲ 제주삼다수 리본(RE Born) 제품 사진