자동차 산업을 중심으로 본 바이오 플라스틱 시장 확대 동향

- 안정적인 석유화합물 대체재에 대한 수요 확대 –

- 국내 관련 특허 출원 외국인이 절대적 우세, 정부차원의 관심 필요 –

 

보고일자 : 2007.3.26

김호준 디트로이트무역관

detroit@kotradtt.org

 

 

□ 자동차 산업 내 바이오 소재 사용 확대

 

○ 자동차 산업에서 일반적으로 널리 알려진 활용분야인 대체 연료 분야(에탄올, 바이오 디젤 등) 외에도 좌석 및 외부 바디 패널 등 다양한 분야에서 바이오 소재(옥수수, 콩, 유채씨 추출물 등)들이 사용되고 있음.

  - Tier1 공급업체인 JCI(Johnson Controls Inc)과 Lear사는 차량 좌석에 콩 오일 기반의 폼 패드(foam pads) 사용을 발표

  - JCI사의 폼 패드는 5%의 콩 오일 제품과 95%의 폴리우레탄으로 이루어져 있으며, 동사는 향후 콩 오일 제품 비중을 지속적으로 높여 나갈 예정임. 동사의 콩오일 기반 폼 패드는 다양한 차량모델에 2008년부터 적용예정

  - Lear사는 좌석 머리 받침과 팔걸이 몰딩에 주력한 SoyFoam 솔루션 상용화를 위해 2004년에 포드와 파트너십을 체결, 이미 상용화를 위한 준비를 마친 것으로 알려졌으며, United Soybean Board, Urethane Soy Systems, Bayer, Renosol 등의 여러 조직, 기업들과도 SoyFoam 개발을 위해 협력관계를 구축하고 있음.

 

○ 미국 농림부(Department of Agriculture)의 식물 폴리머 연구분야 책임 연구원인 J.L. Willet에 따르면 일 기반의 열경화성수지(플라스틱) 소재는 연구개발 및 초기 상용화 부문에서 매우 활발한 활동이 이루어지고 있음.

  - 폴리머 소재 등의 혼합물에서 천연 섬유의 사용은 점점 더 늘어나고 있으며, 광섬유보다 밀도가 낮아 차량의 무게를 줄일 수 있다는 장점으로 인해 차량 인테리어 분야에서의 천연 섬유의 사용은 크게 증가하고 있음.

 

 

□ 차량 내 바이오 소재 사용 사례

 

 ○ 도요타, 세계 최초로 차량에 바이오 플라스틱 도입

  - 도요타는 자체 개발한 Eco-Plastic을 Raum 및 Prius의 스페어 타이어 커버와 매트 제작에 사용함으로써 자동차 업계 최초로 2003년에 바이오 플라스틱을 차량 내에 도입

  - 도요타는 일본 도요타시에 바이오 플라스틱 공장을 운영 중이며, 자동차용 바이오 플라스틱뿐 아니라, 다양한 용도의 바이오 플라스틱을 약 60여개 업체에 공급하고 있음. 도요타는 바이오 플라스틱 산업을 자동차 산업과 별개의 새로운 사업군으로 규정하고, 그룹 내 주력사업군으로 성장시키는데 주력하고 있음.

 

 ○ 혼다 FCX 컨셉트 카

  - 연료 전지 및 환경 친화적 차량이라는 컨셉을 가지고 개발 중인 혼다의 FCX 컨셉트 카의 경우 옥수수로 만든 폴리에스테르 소재인 PPT(Polypropylene terephtalate)와 PLA 기반의 소재가 기존의 PET 인테리어 섬유를 대체하고 있음.

  - PPT/PET 혼합물은 좌석, 팔걸이 등, 사람의 피부가 접촉하는 부위에 사용되고 있으며, 밀도가 더 높은 PPT의 경우 지붕, 트렁크 라이닝 등에 사용될 수 있다고 수석 엔지니어인 Sachito Fujimoto는 전하고 있음.

  -혼다 측은 이번 컨셉트카에서 적용한 바이오 섬유 애플리케이션을 2009년 이후 생산되는 신 모델들로 점차 확장해 나갈 계획

 

 ○ 포드 2008년 Escape/Escape 하이브리드

  - 2008년형 포드 Escape 및 Escape 하이브리드는 좌석 표면이 100% 재활용 섬유로 이루어져 있으며, 이는 포드는 2009년까지 차량 좌석에 사용되는 섬유의 25% 이상을 재활용 섬유로 구성할 계획

  - Escape 모델에 사용된 재활용 섬유는 포드와 InterfaceFABRIC사의 합작품으로 전량 산업용 폐기물의 재활용으로 이루어져 있음.

 

 ○ Mazda의 차량 내/외장용 바이오 플라스틱 부품 개발

  - 7개 기업, 2개의 산업연구소, 2개의 대학으로 이루어진 일본의 바이오 플라스틱 컨소시엄에서 88%의 옥수수와 12%의 석유화합물로 이루어진 새로운 차량용 바이오 플라스틱을 개발

  - 이 제품은 현재의 바이오 플라스틱 제품들에 비해 강도는 3배, 열저항은 25% 향상됐으며, 폴리프로필렌(석유 기반의 플라스틱) 제조과정보다 약 30% 수준의 에너지로 제조가 가능한 것으로 알려짐.

 

 

□ 바이오 소재 사용 증가 원인

 

 ○ 환경적 측면

  - 기업들이 재생 불가능한 석유 화학/천연가스 소재에서 재생 가능한 천연 소재로 옮겨가고 있는 큰 이유 중 하나는 기업의 환경에 대한 책임 때문

  - 소비자들에게 친환경적인 기업이라는 이미지를 심어줄 수 있는 것도 눈에 보이지 않는 또 다른 이유

 

 ○ 경제적 측면

  - 플라스틱 생산 소재인 석유의 가격이 지속적으로 높아지고 있으며, 가격 변동폭 역시 크다는 점에서 기업의 비용 증가 요인이 되고 있음.

  - 천연 소재의 가격과 공급량이 석유나 천연가스와 같이 심하게 변동하지는 않기 때문에 많은 기업들이 재생 가능한 소재 사용을 늘림으로써 원자재비를 좀 더 예측 가능하게 만들고자 하고 있음.

 

 

□ 시사점

 

 ○ 환경/경제적 문제로 인해 플라스틱의 주원료인 석유 및 천연가스 가격 불안정 및 지속적인 가격 상승으로 인해 전세계적으로 바이오 플라스틱에 대한 관심이 높아지고 있으며, 일본, 미국, 유럽 등 선진국에서는 이미 상용화 준비 단계에 있는 제품들도 상당수 등장

 

 ○ 한국에서도 도레이새한 등의 기업에서 바이오 플라스틱 주원료인 PLA 생산 시설을 건설하고, SK네트웍스가 바이오 플라스틱 사업화에 착수하는 등 개별 기업 위주로 바이오 플라스틱 사업에 대한 관심이 증가하고 있음.

  - 그러나, PLA 관련 특허 출원 현황을 보면 내국인 7건, 외국인 30건으로 외국인들의 특허 출원이 절대적으로 우세한 것으로 드러나, 바이오 플라스틱 분야 연구 개발이 아직 선진국 수준에 미치지 못하고 있음을 알 수 있음.

 

 ○ 일본의 경우 농림수산성에서 바이오 플라스틱을 이용한 각종 제품의 공동 개발을 위한 방안을 검토 중이며, 기업/소비자 조합 등이 참가한 각종 협의회가 구성되는 등 바이오 플라스틱 제품 개발 및 활성화 방안에 대한 활발한 연구가 진행 중임.

 

 ○ 현재는 석유 화합물에 비해 높은 생산비 및 기술 수준으로 인해 바이오 플라스틱의 상용화가 가능한 분야가 제한적이나, 앞으로 환경, 경제적 이유로 인해 시장이 빠른 속도로 확대될 전망

  - 혼다 측은 바이오 섬유는 현재의 섬유 생산 프로세스를 그대로 사용하면서도 대량 생산에 적합할 뿐만 아니라, 생산 과정에서 필요한 에너지를 기존 석유 기반의 폴리에스테르 생산 과정보다 약 10~15% 줄일 수 있다고 전하고 있음.

  - Dupont 사에서 옥수수당(Corn sugar)을 사용해 새로 개발한 Bio-PDO 역시 석유화학 소재를 사용해 폴리머를 생산할 때보다 약 40%의 에너지 절감 효과가 있는 것으로 알려짐.

  - 현재 선진기업/선진국들의 연구개발 및 생산 설비 구축에 들어가는 높은 비용은 관련 시장이 확대됐을 때 강력한 진입장벽으로 작용할 것으로 예상됨.

 

 ○ 바이오 플라스틱 산업이 농업(다양한 식물성 소재(옥수수, 콩 등)에 대한 수요 확대), 석유화학산업(석유화합물 대체재), 제조업 등에 가지는 파급 효과와 아직 전 세계적으로 초기단계에 있는 산업이라는 점을 고려할 때, 적극적인 산업 육성이 이루어질 경우 한국의 또 다른 주력 산업으로 성장할 수 있다는 점에서 정부, 산업계의 적극적인 관심 요망

 

 ○ 폴리유산(PLA : PolyLactic Acid)

  - 옥수수에서 추출한 전분을 발효했을 때 나오는 포도당을 젖산(lactic acid)으로 발효한 뒤 이를 중합해 생산되며, 이렇게 생산된 PLA는 부품, 섬유, 필름 등으로 가공됨.

 

 

자료원 : Ward's, Green Car Congress, Toyota, Mazda, Engineering News, 기타 보유 자료