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1 ISSUE PAPER 산업창조화시리즈 탈석유화학산업바이오플라스틱의 창조적역할과발전방안 심우석 남장근

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3 차례 제1장창조산업으로서의바이오플라스틱산업 7 1. 바이오플라스틱산업의등장과이슈 7 (1) 바이오플라스틱산업의등장 7 (2) 바이오플라스틱의산업이슈 바이오플라스틱산업의가치사슬과창조경제실현 19 (1) 바이오플라스틱산업의가치사슬단계 19 (2) 창조경제실현을위한바이오플라스틱의가치사슬별역할 22 제 2 장바이오플라스틱산업의현황분석 세계바이오플라스틱산업현황 국내바이오플라스틱산업발전수준 36 제 3 장국내바이오플라스틱산업의경쟁력분석 국내바이오플라스틱산업의경쟁력분석 발전과제 47 제4장바이오플라스틱산업발전을위한정책제언 바이오플라스틱활성화를위한정책방향 세부정책방안 52 (1) 인식제고를통한수요모멘텀생성 : 바이오플라스틱인증제도확립 52 (2) 수요역량제고 : 의무사용규제발효 53 (3) 기존공급정책의방향전환 : 바이오매스의확보 55 (4) 공급역량확대 : 대외개방형산업구조를통한파트너십촉진 56 참고문헌 59

4 표차례 < 표 1-1> 바이오플라스틱의종류및용도 12 < 표 1-2> 이산화탄소감소에따른환경비용절감정도 16 < 표 1-3> 일반적인가스크래커와바이오정제시설의비교 23 < 표 1-4> 석유화학산업의부가가치및종업원수 24 < 표 2-1> 세계바이오플라스틱의수요추이 28 < 표 2-2> 세계주요기업의분야별진출현황 31 < 표 2-3> 주요국별바이오플라스틱기업수분포비율 32 < 표 2-4> 바이오플라스틱산업의파트너십형태와대표사례 35 < 표 2-5> 국내바이오플라스틱의수요추이 37 < 표 2-6> 한 중 일 PLA(Poly-Lactic Acid) 무역추이 38 < 표 2-7> 국내업체들의바이오플라스틱진출현황 39 < 표 3-1> 우리나라의바이오플라스틱산업경쟁력분석 45 < 표 4-1> 바이오플라스틱활성화를위한정책방향설정 51

5 그림차례 < 그림 1-1> 바이오플라스틱의정의 10 < 그림 1-2> 석유화학산업에너지소비감축기술의한계 13 < 그림 1-3> 바이오플라스틱의탄소중립사이클 14 < 그림 1-4> PLA 의단위생산당이산화탄소배출량 15 < 그림 1-5> Ford 사의바이오플라스틱활용전략 17 < 그림 1-6> 다양한분야에서의바이오플라스틱활용 18 < 그림 1-7> 바이오플라스틱산업의가치사슬 19 < 그림 1-8> 석유화학산업과바이오플라스틱산업의공급사슬비교 25 < 그림 3-1> 포터의다이아몬드모델 42 < 그림 3-2> 국내바이오플라스틱산업의오픈이노베이션과취약점 49 < 그림 4-1> 세계각국의바이오플라스틱인증현황 53

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7 제 1 장 창조산업으로서의바이오플라스틱산업 1. 바이오플라스틱산업의등장과이슈 (1) 바이오플라스틱산업의등장 등장배경 플라스틱 (plastic) 이란, 열이나압력으로인공적으로형상을변형시킬수있는고분자물질이나여기서만들어진결과물을의미 1) 플라스틱의효시는 1969년미국에서인쇄공존웨슬리하이엇이코끼리상아로만들던당구공을셀룰로이드로대체한것임. - 이발명은의도하지않게중산층과서민층을자원결핍에서해방시킨중요한열쇠가됨. 1920~1930년대석유화학업체들은새로운합성수지플라스틱을 1) 이절은 참조.

8 8 탈석유화학산업바이오플라스틱의창조적역할과발전방안 개발했고, 대량생산체제도갖출수있게됨. - 제1, 2차세계대전을거치면서 0에가깝던전세계플라스틱소비량은최근에는연간 2,600억kg을넘김. 연간사용량에서알수있듯이, 우리주변에는플라스틱으로만들어진일회용물건들이넘쳐남. - 플라스틱대중화시대는버리는행위를당연한것처럼만들었는데, 라이터, 면도기, 펜과같은일회용제품들이전체플라스틱제품의절반을차지 현대인류의일상생활은플라스틱에서시작해서플라스틱으로끝난다고해도과언이아님. - 심지어인류는석기시대, 청동기시대, 철기시대를지나 플라스틱시대 에살고있다는견해도존재 그런데매일버려지는폐플라스틱제품들은썩지않기때문에바다나땅에서결코사라지지않음. - 그럼에도불구하고미국의플라스틱재활용률은 7% 에불과하며, 한국은정확한재활용률파악조차곤란한실정 더욱이, 일부플라스틱제품에첨가된화학물질은인간의내분비계를교란시키고성장 생식 면역체계를파괴하여사회적논란이끊이지않음. 친환경은화학업계에서이미오래된이슈이자숙원과제중하나 - 화학제품대부분이석유자원에서나오고, 플라스틱역시원유를증류하는과정에서얻어지는나프타를기반으로생성되고

9 제 1 장창조산업으로서의바이오플라스틱산업 9 있기때문임. 이에따라플라스틱제품은석유고갈, 탄소배출등각종환경문제에서자유롭지못함. - 플라스틱제품이안고있는여러문제들을해결하기위한유력한대안으로바이오플라스틱이떠오르고있음. 일반적으로곡물에서추출한원료만가지고는플라스틱의특성을나타내기힘듦. - 이때문에석유기반소재에바이오소재를첨가하는방법으로개발되고있음. 바이오플라스틱이란 광의의정의는 석유나천연가스 ( 화석연료 ) 기반생분해성 (bio- degradable) 고분자를포함한바이오매스 (biomass) 2) 유래고분자 2) 생물체량 ( 生物體量 ) 또는생물량이라고도함. 생물체를열분해시키거나발효시켜메탄ㆍ에탄올ㆍ수소와같은연료, 즉바이오매스에너지를채취하는방법이연구되고있음. 생물량은생물생산에따라증가하는데, 군집의호흡량ㆍ고사탈락량ㆍ피식량등을공제한것이축적량이됨. 생태계에있어서는영양단계가낮은생물군의생물량이많고, 이것을먹는고차의생물군의생물량은적음. 바이오매스는지구상의생물권에는동식물의유체 ( 遺體 ) 를미생물이분해하여무기물로환원시킨다는물질순환사이클이있는데, 이미생물 ( 분해자 ) 을대신하여인간이이것을에너지나유기원료로이용하자는것임. 마른잎이나짚으로밥을짓거나장작불로증기기관차나자동차를굴리고횃불로어둠을밝히는것등은바이오매스의직접적인이용이며, 목재를구워숯을만들고미생물을사용하여알코올을만들거나메탄가스를발생시키고풀이나짚을썩혀퇴비를만드는일등은바이오매스의변환이용임. 네이버시사상식사전참조.

10 10 탈석유화학산업바이오플라스틱의창조적역할과발전방안 전체 를말함. 하지만, 화석연료기반의생분해플라스틱은낮은바이오매스의함량 (20% 미만 ) 때문에바이오플라스틱의원래취지인바이오매스의활용이미흡하다는시각이존재 따라서, 현재는협의의정의인바이오매스를전체원료의 25% 이상으로사용한플라스틱이바이오플라스틱으로정의되고있는추세 - 또한세계적으로바이오플라스틱의개념은생분해에서탄소절감으로변화하고있고, 과거식물유래자원의한계를벗어나비식량, 폐기물등다양한자원을바이오매스로사용할수있는기술이마련되고있음. 생분해플라스틱은바이오매스함량이높아친환경효과면에서는가장높지만, 원료가격이톤당 450만 ~650만원으로높아프리 < 그림 1-1> 바이오플라스틱의정의 기반 (Base) 명칭바이오매스함량생분해유무 플라스틱 화석연료기반 바이오매스기반 자료 : 산업연구원작성. 일반플라스틱 생분해플라스틱 바이오매스플라스틱 생분해플라스틱 광의의정의 0 ~25% 미만 25% 이상 ~ 50% 미만 협의의정의 난분해성 ( 분해기간 10 년이상 ) 생분해성 난분해성 ( 분해기간조정가능 ) 50% 이상생분해성

11 제 1 장창조산업으로서의바이오플라스틱산업 11 미엄제품의용도로사용됨. - 바이오매스기반플라스틱은생분해플라스틱과는달리기존플라스틱제품의특성을가질수있음. 톤당가격은 250만 ~600만원으로비교적낮은편이며재활용이가능한데다생분해기간도 1~5년이면충분함. 바이오플라스틱의종류및용도 바이오플라스틱은원료의기반 (Base) 과생분해가능성유무에따라크게세가지로나눌수있음 ( 자세한설명은 < 표 1-1> 참조 ). - 첫째, 바이오매스기반및비생분해성인플라스틱 : 바이오매스가 25% 이상포함되었지만생분해가되지않는플라스틱으로서 PE, PP, PET, PTT 등이해당 - 둘째, 바이오매스기반및생분해성을확보한플라스틱 : 바이오매스함량이 25% 이상이면서생분해가가능한플라스틱을지칭하며 PLA, PHA, PBS 등이해당 - 셋째, 화석연료기반및생분해성을확보한플라스틱 : 바이오매스함량이 25% 미만이고생분해가가능한플라스틱으로서, PBAT가대표적임. 위와같은분류외에, 화석연료대신바이오매스를원료로사용하여기존물질을대체한제품을드롭인 (drop-in), 기존에없던새로운물질을기반으로한플라스틱을노벌티 (novelty, 신고안품 ) 로명명하기도함.

12 12 탈석유화학산업바이오플라스틱의창조적역할과발전방안 < 표 1-1> 바이오플라스틱의종류및용도 바이오매스기반 + 비생분해성 바이오매스기반 + 생분해성 화석연료기반 + 생분해성 플라스틱종류 BIO-PET (Polyethylene Terephtalate) PTT (Poly Trimethylene Terephthalate) PLA (Poly Lactic Acid) PHA (Polyhydroxyalkanoate) PBS (Polybutylene Succinate) PBAT (Polybutylene Adipate -Terephthalate) 자료 : 네이버에서화학산업자료검색을통해산업연구원종합. 생산방법및용도 -PTA 70% 와천연 MEG 30% 를혼합하여생산 - 식품용기, 합성섬유, 자동차내장제등 -PTA 와바이오매스를통한 1, 3-Propandiol 과중합하여생산 - 의류용또는산업용직물용으로사용 -바이오매스로부터획득된당을이용하여발효공정을통해 L형젖산을추출및중합을시켜완성 -의료보철재료, 자동차부품, 고급포장재등 -바이오매스를미생물발효에의해탄소체로변환시킴. -컵, 각종용기, 면도기손잡이등합성수지 (PE, PP) 의대체물질로사용가능 -호박산과 1,4-butanediol을합성하여제조 -쓰레기봉투, 농업용멀티시트등에사용 -디메틸테레프탈레이트와부틸렌글리콜을축중합시켜제조 -신축성, 신장률이우수하여식품포장재나농업용필름등에사용 종합하면, 바이오플라스틱은기존플라스틱을대체하거나다른 물질과화학적합성을통한변환, 그리고기존에없던새로운물 질로개발될수있어서다양한부가가치의물질생산이용이함.

13 제 1 장창조산업으로서의바이오플라스틱산업 13 (2) 바이오플라스틱의산업이슈 바이오플라스틱의이산화탄소발생억제를통한기후문제대처 국내석유화학산업은대표적인에너지다소비, 이산화탄소다배출산업으로서, 지구온난화에대한세계적인인식증대와이를해결하기위한여러가지노력에도불구하고, 다수의국민이지속가능한성장에의구심을가지고있음 년기준으로, 제조업중에석유화학업종은 57.4천 TOE(Ton of Oil Equivalent) 의최종에너지소비량을기록하였는데, 이는제조업중가장큰에너지소비비중 (51.9%) 을차지하고있음. 이에대한대비로서, 우리나라정부는 2010년부터 온실가스 목표관리제 를시행하는등석유화학업종의에너지다소비를절감하려는노력을해왔으나, 저감기술의한계에직면함. < 그림 1-2> 석유화학산업에너지소비감축기술의한계 없다 15.7% 무응답 1.4% 있다 82.9% 1.7% 6.9% 에너지원단위를동종업계최고수준으로개선하여더이상 60.3% 줄일수있는여지가없다다소확실한감축기술방안은있으나 27.6% 비용이너무과대하게소요되고어렵다 25.9% 에너지진단결과는현실성이없고감축기술을파악할수있는여건이안된다감축기술방안은있으나기술을적용한실적이없어성공확신이없다 현실성부족 1.7% 합리적규제의제시 기타 1.7% * 무응답 1.7% < 감축기술부족으로인한어려움 (N=70)> < 감축기술관련애로사항 (N=58)> 자료 : 기획재정부 (2011), 석유화학산업중장기온실가스감축전략보고서.

14 14 탈석유화학산업바이오플라스틱의창조적역할과발전방안 - 특히, 저감기술부족으로인한어려움관련실태조사결과중 에너지원단위를동종업계최고수준으로개선하여더이상줄일수있는여지가없다.(60.3%) 는의견이다수를차지한것은에너지저감에있어이미기술적한계에달했음을반영 바이오플라스틱은원료가되는바이오매스로시작하여제품생산, 그리고마지막의생분해까지탄소중립 (carbon neutral) 을달성할수있는제품수명주기 (product life cycle) 를가지기때문에, 이산화탄소발생문제의해결책으로떠오름. 예를들어, 대표적인바이오플라스틱인 PLA(Polylactic Acid) 3) 의경 < 그림 1-3> 바이오플라스틱의탄소중립사이클 자료 : Purac 사발표자료 (2013). 3) 옥수수를발효시켜얻은락타이드를중합시켜만든고성능고분자물질인폴리락트산. 이에관한자세한내용은한국과학기술정보연구원 (2012), 생체분해성고분자생체재료 : 시장전망및생체재료응용가능성, KISTI Market Report, Vol. 2, Issue 6, pp. 12~15 등참조.

15 제 1 장창조산업으로서의바이오플라스틱산업 15 < 그림 1-4> PLA 의단위생산당이산화탄소배출량 Emissions from production of common polymers (kg CO 2 eq per kg of polymet) PS 2.2 PET 2.0 PP LDPE PLA Today 0.5 PLA target for 자료 : Purac 사발표자료 (2013). 우, 단위생산당이산화탄소배출이폴리올레핀계열플라스틱보다 70% 이상저감될수있는것으로파악 - 현재 PLA 생산기술수준을보았을때, 2015년까지 이산화탄소발생제로 (zero) 화 를실현할수있다고보임. 바이오플라스틱은온실가스의배출감소와함께, 세계적으로지구온난화로인한환경비용을절감하는데중요한역할을담당할것임. - EC(European Commission; 유럽위원회 ) 에따르면, 2020년이되면 EU에서바이오플라스틱을통한온실가스감소량은 900만 ~2,700 만톤이될것이라고도함. 4) - 산업자원통상부는바이오화학산업을육성하여 2020년까지국 4) Lead Market Initiative for Europe(2007) 의 Accelerating the Development of The Market for Bio-based Products in Europe.

16 16 탈석유화학산업바이오플라스틱의창조적역할과발전방안 < 표 1-2> 이산화탄소감소에따른환경비용절감정도 이산화탄소절감 ( 백만톤, A) 이산화탄소에따른사회적비용 5) ( 톤당, B) 환경비용절감 (A B) E U 0.9~27 $25~$50 $22.5m~$1.4bn 한국 20 $25~$50 $500m~$1bn 자료 : EC, 산업자원통상부, Tol(2009), 산업연구원분석. 내석유화학산업의이산화탄소배출량에서 10.8% 저감의목표 를수립, 최대 1 조 1,000 억원수준의환경비용을절감할수있을 것으로예상 선진국의석유화학제품규제와바이오플라스틱용도확대 기존석유화학소재의환경문제들이대두되면서, 점차석유화학제품사용의규제가강화되고있는추세임. 이미포장재및소비재부문에서는세계적으로기존석유화학제품의사용규제가활발히진행되어왔음. - 이탈리아는 2011년에 EU국가중최초로기존플라스틱백 (plastic bag) 의사용금지를입법화하였음. - 불가리아의회에서는기존플라스틱백에환경세 (eco tax) 의부과를승인하기도함. - 샌프란시스코를포함한미국의여러대도시에서는기존의플라 5) Richard S.J. Tol(2009), The Economic Effects of Climate Change; 본고에서는이산화탄소에의한지구온난화발생에따른사회적비용을계산한다른논문들의 232 개값들을통계로산출하여적정범위를선정함.

17 제 1 장창조산업으로서의바이오플라스틱산업 17 < 그림 1-5> Ford 사의바이오플라스틱활용전략 자료 : ICIS Green Chemical. 스틱백사용을금지하고, 생분해성재질의제품을사용하도록권장하고있음. 바이오플라스틱을대표로, 친환경화학소재는물성이점차우수해지고경량화의중요성이높아지면서자동차부품등산업재로서그사용처가확대되고있음. - 글로벌자동차회사들은바이오플라스틱을일부내장재로활용하고있고, 앞으로는이러한사용을확대하여엔진섀시나외장부품에도사용하는것을목표로개발을진행중임. - Ford는콩을원료로생산된폴리우레탄 (polyurethane) 을자동차시트로사용하고있고, Toyota는 프리우스 (Prius) 모델에바이오매스가포함된엔지니어링플라스틱 (Engineering plastic) 을내장재로활용하고있음.

18 18 탈석유화학산업바이오플라스틱의창조적역할과발전방안 < 그림 1-6> 다양한분야에서의바이오플라스틱활용 자료 : Avantium 사발표자료 (2013). 친환경화학소재의발전을통한국내화학산업의경쟁력제고필요성 우리나라에서도기존범용화학제품구조를탈피하고제품의고부가가치화를위해서는기존석유화학제품의업그레이드뿐만아니라, 더근본적인대안으로서친환경소재의기술경쟁력확보가필수불가결한사항임. - 친환경소재의추세는바이오매스를원료로하는다양한유기화학핵심소재, 즉바이오플라스틱의개발이핵심임. 또한, 지속성장가능한화학산업의경쟁력확보를위해서는자동차, 전자기기, 섬유등다양한전방산업의생산기반이국내에구축되어있어야하는바, 국내에는이들산업기반이비교적탄탄하므로성장잠재력은충분히갖춘것으로평가

19 제 1 장창조산업으로서의바이오플라스틱산업 19 - 이를토대로, 수출중심의산업구조를적극활용하여세계바이 오플라스틱산업에서도시장선도자 (first mover) 로올라서기위 한중장기전략과로드맵이필요 2. 바이오플라스틱산업의가치사슬과창조경제실현 (1) 바이오플라스틱산업의가치사슬단계 바이오플라스틱산업의가치사슬은크게원료공급단계, 원료가공단계, 그리고변환 (1차및 2차 ) 단계로나눌수있음. 바이오플라스틱의원료가바이오매스라는점을제외하고는가치사슬의형태나흐름이기존석유화학산업의가치사슬과동일하다고볼수있음. < 그림 1-7> 바이오플라스틱산업의가치사슬 연관산업 Logistics Technology Equipment Financing 가치사슬 원료공급 원료가공 1 차변환 2 차변환 활동 생산물 수요산업 작물 저장 수확및분배 옥수수사탕수수바이오오일 곡물류밀링 발효 바이오매스전처리 화학적변환 효소전환 효소전환당에탄올플랫폼케미컬 콩기타작물프로틴리그닌비타민바이오디젤 식품산업 원료가공산업 에너지산업 식품산업 원료가공산업 에너지산업 자료 : Mckinsey(2009), White Biotechnology 를참고로재구성. 폴리머리제이션 ( 중합 ) 정제및분리 화학적합성 바이오플라스틱 바이오폴리머 정밀화학품특수화학품 운송산업 자동차및전자산업 제약 화장품산업 소비재산업 식품산업 제약산업

20 20 탈석유화학산업바이오플라스틱의창조적역할과발전방안 - 원료의형태만다를뿐, 화학적방법을통해 원료의물질화 가필요한점과여러전방산업에활용될수있는기초소재적인제품 ( 예 : PE, PP) 을생산한다는측면이유사한부분 - 원료공급및가공단계를업스트림 (upstream), 제품이나오는변환단계를다운스트림 (downstream) 공정으로구분할수있음. 원료공급 : 바이오매스생산및개발을통한화석연료대체 바이오플라스틱가치사슬의가장첫단계는원료가되는바이오매스를생산하고개발하는 원료공급단계 임. - 바이오매스는일반적으로개발정도에따라크게 1단계 ( 식용작물 ), 2단계 ( 비식용작물, 목재 ), 3단계 ( 조류 ) 로구분할수있음. - 폐기물이나기타잔여물들도바이오매스의범주에포함될수있음 : 목재가공후잔여물, 음식물쓰레기, 가축분뇨등 다양한바이오매스에대해공급밀도및경제성을파악하여바이오매스확보전략을펴는것이원료공급단계의가장핵심요소라할수있음. - 첫째, 바이오매스는여러지역에산재되어있고에너지밀도가화석연료에비해떨어지기때문에, 지속가능하게다량의바이오매스를확보할수있는지가우선고려되어야함. - 둘째, 바이오매스마다획득할수있는각지역의조건이다르기때문에, 지역적환경 ( 영토크기, 기후 ) 및인프라요소 ( 인력, 시설, 재배기술 ) 들이경제성평가의중요고려요소로포함되어야함.

21 제 1 장창조산업으로서의바이오플라스틱산업 21 원료가공 : 바이오매스의물질화 원료가공 은물리적공정또는효소를포함한화학적공정을통해당 ( 糖, sugar), 단백질, 지방산으로분해하여바이오매스의물질화를실현하는단계 - 초본 ( 草本 ) 및목질계 ( 木質系 ) 의바이오매스는복잡한섬유질및탄소구조로이루어져있기때문에, 바이오플라스틱으로변환하기위해서는이러한분자구조가당으로분해될수있는중간공정이필요함. - 목질계 (lignocellulosic) 는운송및변환효율을높이기위하여칩 (chip) 또는펠릿 (pellet) 형태로가공함. - 팜 (palm) 열매와같은지방성바이오매스 (oil producing biomass) 는롤 (roll) 을통해분쇄하거나, 헥산과같은용제를통해지방산을바로추출하기도함. 1차및 2차변환 : 바이오플라스틱의생성 변환 은바이오플라스틱형태의제품이나오는단계로서, 이전단계에서생성된중간물질을발효 (fermentation) 공정을통해제품을생성함. - 2차변환은 1차변환에서생성된물질을중합 (polymerization) 과같은화학적공정을한번더거침으로써플라스틱으로서의최종제품을만듦.

22 22 탈석유화학산업바이오플라스틱의창조적역할과발전방안 (2) 창조경제실현을위한바이오플라스틱의가치사슬별역할 환경 에너지기술을통한탈 ( 脫 ) 석유화실현 정부의 140대국정과제 에서 14대전략중국민안전은환경 에너지부문의정책을큰비중으로포함하면서환경과성장의조화를이루기위한프레임을제시 - 특히, 국민안전전략내에서 온실가스감축등기후변화대응, 안정적인에너지수급및산업구조선진화, 신재생에너지보급확대및산업육성 등의세부과제주요핵심은탈 ( 脫 ) 석유화를통해석화연료사용에따른각종부작용을탈피하고안정적인에너지수급을달성하는데초점을두고있음. 그런측면에서바이오플라스틱산업은가치사슬중에 원료공급 단계에서원유사용을대체하고바이오매스를활용함으로써, 탈석유화를실현하는중심적역할을담당할수있음. 또한, 바이오리파이너리 (bio-refinery, 바이오정제시설 ) 는바이오매스의물질화를위한환경 에너지기술의집합체적인시설로서, 원료의대체뿐만아니라기존가스크래커 6) (gas cracker) 에비해투자에부담이적고, 공정유연성까지확보할수있는장점이있음. - 이러한장점은추후바이오리파이너리의신규증축을확산시켜 6) 에탄가스 (ethane gas) 를분해하여에틸렌을생산하는공장으로서, 최근셰일가스의개발증가와함께석유정제로얻어진나프타를활용한생산시설 (naphtha cracker) 을대신할에틸렌생산의주력생산시설로떠오르고있음.

23 제 1 장창조산업으로서의바이오플라스틱산업 23 < 표 1-3> 일반적인가스크래커와바이오정제시설의비교 가스크래커 바이오리파이너리 경제적적정규모 800,000 MT/Year 100,000 MT/Year 투자규모 $1.7billion $90million ~ $110million 공정유연성 공급원료 공정전환시, 플랜트의대대적인디자인수정이필요 에탄, 프로판, 부탄등 메인공정과분리되어공정전환이가능함일반적으로 C6 당 ( 식용 비식용곡물또는조류사용 ) 자료 : luxresearch(2013), mining Tomorrow s Plastics? The Impact of Cheap Natural Gas On bio-based Chemicals. 바이오매스의사용활성화와동시에탈석유화를촉진할수있 는기폭제로작용 바이오플라스틱부문의 R&D 인력일자리창출 석유화학산업은우리나라제조업중에서높은부가가치비율을차지하는반면저 ( 低 ) 고용산업의형태를보이면서, 고용창출측면에있어한계를보임 년기준으로, 석유화학산업은전체제조업의부가가치중에 5.3% 을차지하였지만, 종업원수에서는 1.1% 수준에불과 이는석유화학산업이대표적인장치산업이고, 공정의자동화가실현되면서현장인력의필요성이점차감소되었기때문 - 추가적으로, 우리나라석유화학산업에서범용제품중심으로오랫동안사업을이어오면서신규고용창출을유도할수있는새로운신사업으로의진출을활성화하지못한것도하나의원인으로꼽음.

24 24 탈석유화학산업바이오플라스틱의창조적역할과발전방안 < 표 1-4> 석유화학산업의부가가치및종업원수 단위 : 십억원, 천명 부가가치 종업원수 제조업 (A) 석유화학 (B) 비중 (B/A) 제조업 (A) 석유화학 (B) 비중 (B/A) ,011 10, , ,630 11, , ,501 11, , ,344 16, , ,203 25, , 자료 : 통계청 DB. 주 : 제9차한국표준산업분류에의거한, 석유화학계기초화학물질제조업, 기타기초유 기화합물질제조업, 합성고무제조업, 합성수지및기타플라스틱물질제조업 의분 류로통계산출. 이에비해바이오플라스틱은가치사슬전단계에서새로운발효 촉매 합성기술이개발되어야하기때문에이를담당할 R&D 인력확대충원으로인한고급인력의고용유발이기대되는산업임. - 기존석유화학산업은기술수준의성숙도가피크 (peak) 에도달했기때문에, 공정효율화 제품업그레이드부문이중심이되어신규연구개발인력충원이더디어짐. - 이에반해, 바이오플라스틱산업은기술발전의초창기에있으면서민간기업뿐만아니라학교, 공공연구소등의활발한참여가필요하기때문에 R&D 인력을중심으로한고용창출효과를기대할수있음. 중 소업체의주도적참여로인한산업의균형발전실현 기존석유화학산업의공급사슬은범용원료로부터다양한가공

25 제 1 장창조산업으로서의바이오플라스틱산업 25 제품을생산하는확산형형태를띠어왔음 ( 자세한설명은 < 그림 1-8> 참조 ). - 범용원료생산을위해원유의정제 (oil refinery) 부터시작하여에틸렌등의기초원료를만드는분리시설 (naptha cracker) 등대규모의시설투자가필요하므로, 대기업중심의산업구조가형성됨. 바이오플라스틱산업역시바이오매스를물질화시키는바이오리파이너리와같은대규모의설비투자가필요하지만, 원료의다양성과발효 중합기술의확보를통해수요처의다양한요구사항에맞추어적합한제품생성을담당할수있는기술업체 (technical provider) 의역할이매우중요 - 이러한전문화된기술업체는당 셀룰로오스의고부가가치제품화를위해수요자의요구사항을바로실현할수있는어플리케이션개발역량을가지며, 대기업보다조직의유연성을확보 < 그림 1-8> 석유화학산업과바이오플라스틱산업의공급사슬비교 전통적석유화학산업 바이오플라스틱산업 공급사슬 Upstream 원료 Downstream 원료 가공제품 바이오원료 당, 리그닌, 셀룰로오스 어플리케이션 ( 핵심역량 ) a b c 제품자동차부품전자기기포장재 형태 구조적특징 확산형 : 범용원료가여러제품에쓰이는구조 대량생산을위한대규모의장치산업, 일부대기업중심의산업구조 자료 : 산업연구원작성. 개별형 : 원료를중합및가공하여개별적인제품생산 개별적인제품원료공급을위해중간단계인어플리케이션과정중요, 이를담당할중소기업역할비중증대

26 26 탈석유화학산업바이오플라스틱의창조적역할과발전방안 한중소기업이더적합하다고판단 - 예를들어, 자동차내장재제조업체는바이오플라스틱제품화기술 ( 성형기술등 ) 을확보해기존저가의수입제품으로부터제품우위를이루고, 기술특허권확보를통해고부가가치화실현을통한이익률제고를꾀할수있음. 종합적으로, 바이오플라스틱산업은개방형혁신 (open innovation) 환경을통해중소기업이성장하고발전할수있는기회가다수존재하므로, 기존화학산업의대기업편중성을완화시키면서대 중소기업간균형적발전을꾀할수있는촉매적역할을담당할것으로기대

27 제 2 장 바이오플라스틱산업의현황분석 1. 세계바이오플라스틱산업현황 세계바이오플라스틱산업의규모및성장 Freedonia Group에의하면, 전세계바이오플라스틱의수요 7) 는 2013년에 90만톤을기록하고 2018년까지연평균 16.7% 의성장률을보이면서 195만톤으로증가할것으로예상 8) - 이를금액으로추산하면 2018년의전세계바이오플라스틱총수요는 51억달러의규모임. 바이오플라스틱의수요는북미, 서유럽, 아시아가중심이되어전체수요의 80% 이상의비율을유지한채성장할것으로추산 - 북미는미국, 서유럽은독일, 아시아는중국과일본이각각성 7) 수요 (Demand)= 생산 (Production)+ 순수입 (Net import, 수입 - 수출 ) 8) Freedonia Group(Nov. 2011), World Bioplastics 참조.

28 28 탈석유화학산업바이오플라스틱의창조적역할과발전방안 장을주도 - 아시아에서는 2018년까지중국과일본이아시아전체생산의 78% 를차지할것으로예상되는데, 막대한내수기반을가진중국과화학기술경쟁력을바탕으로한일본이주축을이룸. 전세계플라스틱시장규모는 100조원에달하는데, 선진국들은환경이슈와관련하여합성플라스틱제품의사용규제방침을강화하고있음. - 따라서바이오플라스틱과같은생분해성플라스틱의시장규모는연평균 20% 이상성장할것으로전망 바이오플라스틱은생분해성 (biodegradable) 보다비생분해성 (non- < 표 2-1> 세계바이오플라스틱의수요추이 DEMAND by Type & Region (World) World Plastic Demand(m ton) kg bioplastics / m ton plastics World Bioplastics Demand(,000 ton) By Type : Biodegradable Starch-based Polylactic Acid Other Non-Biodegradable Demand(=Production + Net import) Annual Growth(%) ~ ~ , , By Region : North America Westerrn Europe Asia / Pacific Other Regions Unit Price($/kg) World Bioplastics Demand(m$) ,600 자료 : The Freedonia Group(2011), WORLD BIOPLASTICS ,

29 제 2 장바이오플라스틱산업의현황분석 29 biodegradable) 의수요가더크게성장할것으로전망 - 비생분해성은대부분기존석유화학제품과의합성을통해생성되므로, 조정이어려웠던생분해주기를조절할수있고기존의플라스틱원료의일부를대체하기때문에안정적인수요기반이있다는장점이있음. 생분해성바이오플라스틱중에서는 PLA의수요가가장높아, 2018년에는전체생분해성바이오플라스틱수요중가장많은 40% 를담당할것으로예상 - 그뒤를이어녹말기반 (starch-based) 플라스틱이생분해성플라스틱수요중 38% 의비중을차지 ^ 녹말기반플라스틱은식물의씨, 뿌리, 열매, 줄기등을활용하여제조할수있으므로원료공급면에서조달하기가용이함. 핵심기업 (keystone player) 들의산업진출현황 코카콜라 (Coca Cola) 는지난 2009년부터재활용이가능한 플랜트보틀 을사용해왔고, 2020년까지모든포장용기에식물소재를사용하는것을목표로하고있음. 포드 (Ford) 는모든북미차량에대두 ( 大豆 ) 유래발포소재와열대식물인케나프 (kenaf) 로만든도어받침을사용해 dusrks 530만파운드의석유를절감하고있음. 2013년기준으로, 노벌티 (novelty) 바이오플라스틱제품을생산하는업체와드롭인 (drop-in) 생산업체는전체수의각각 38%, 34% 를

30 30 탈석유화학산업바이오플라스틱의창조적역할과발전방안 차지하여, 거의비슷한비중을이루는것으로조사 노벌티 (novelty) 의대표제품인 PLA부문에서는미국이 NatureWorks 를주축으로하여생산에서세계적인선두를형성하고있음. - NatureWorks는세계최대곡물기업인 Cargill 9) 의자회사로서 PLA 생산을위한공급원료 (feedstock) 를모기업인 Cargill사가담당함으로써, 안정적인원료확보능력을바탕으로 2012년까지 14만톤의 PLA 생산능력을가지고있음. - PLA의생산구도는 Teijin( 帝人, 일본 ), Mitsui( 三井, 일본 ), Zhejiang ( 浙江 ) Hisun Biomaterials( 중국 ) 의적극적인사업진출로인해, 종전의북미중심생산에서아시아지역으로거점이이동해가는추세임. - 특히, 중국은현재 COFCO Group, Harbin Weilida Pharmaceutical 등이 5만톤이상의 PLA 생산시설을확충하고있어세계최대 PLA 생산국가로발돋움을준비중임. 드롭인 (drop-in) 품목은플라스틱의주원료였던화석연료를대체하기위한목적의일환으로서, 기존대형화학회사들의높은참여가이루어지고있음. - 이러한대체원료에대한움직임은주로옥수수, 사탕수수와같은바이오매스의확보가용이한지역 ( 북미및브라질 ) 에서활발히이루어지고있음. - Braskem( 브라질 ) 은 Novozymes( 덴마크 ) 와파트너십을맺고, 바 9) 글로벌식량 Value Chain 의지배자, 곡물공룡 등의별칭을가지고있음.

31 제 2 장바이오플라스틱산업의현황분석 31 Novelty Drop-in Others (includes platform chemical) < 표 2-2> 세계주요기업의분야별진출현황 Plastics Developers Metaboilx, Jiangsu, Nantian, Tianan Biologic, ADM Biomer DSM, PHA Micromidas NatureWorks, PURAC, Toray, Sulzer, Synbra, Toyobo, PLA Zhejiang Hisun Starch based PSM, Plantic, Biograde, Livan, Wuhan Huali Cellulose based FKuR, Formosa, Innovia, Lenzing, SK Chemical, Teijin PE Braskem, Dow, PSM, Solvay, Limagrain PP Braskem / Novozymes PA Arkema, Hipro Polymers(Suzhou) Isobutanol Gevo Butamax, Cathay Industrial Bio, Cobalt, Green Biologics, n-butanol Old Town Fuel & Fiber PBS Mitsubishi, Anquing Hexing, BioAmber, PTT Adipic acid DSM, Rennovia, Verdezyne PDO Dupont, Inventure, MetEx BASF, BioAmber, Bluestar, DSM, LANXESS, Mitsubihi, Mitsui, Succinate Roquette Lactic acid PURAC, Galactic BDO BioAmber, Chemtex, Genomatica, Misubishi, Myrant, Novamont PUR Cargill, IFS Chemical, Mitsui Chemicals Polyester Avantium, BASF, Kaneka Epichloro-hydrin Dow, Solvay 자료 : Luxresearch(2011), Global Bio-based Chemical Capacity Springs to Scale 을토대로산업연구원에서재구성. 이오매스로생산한에틸렌을폴리프로필렌 (poly-propylene, PP) 으로변환하는생산시설 ( 연간 20만톤규모 ) 을건설하고있음. - Dow( 미국 ) 역시 Mitsui( 일본 ) 와합작기업을결성하여, 2011년부터 20억달러의공동출자를바탕으로사탕수수원료기반인연간 35만톤규모의바이오폴리에틸렌 (poly-ethylene, PE) 생산시설

32 32 탈석유화학산업바이오플라스틱의창조적역할과발전방안 Novelty Drop in Other < 표 2-3> 주요국별바이오플라스틱기업수분포비율 북미서유럽아시아 미국독일벨기에네덜란드프랑스일본중국한국호주 기타 단위 : % 총합 ( 계 ) 총합 자료 : Luxresearch, 유럽바이오플라스틱협회, 한국바이오플라스틱협회, 산업연구원분석. 주 : 기업표본수 115개기준으로조사, 제품종류별업체중복허용. 을건설하고있음. - 이외에도 Gevo( 미국 ) 는옥수수, 사탕수수를활용하여이소부탄올 (isobutanol) 을제조하고있는데, 이는폴리에스터섬유의주원료인파라자일렌 (para-xylene, P-X) 으로변환될수있기에많은주목을받고있음. 기타제품군에서는유럽기업들이중심이되어숙신산 (succinic acid, 일명호박산 ), 젖산 (lactic acid) 등의연구및생산이활발히진행되고있음. - 서유럽화학업체들은선진미생물발효기술력을바탕으로다양한상품군으로사용될수있는고부가가치플랫폼화학제품 (platform chemical) 제조에초점을맞추고있음. - 대표적으로, 세계최대종합화학기업인 BASF( 독일 ) 와 PURAC ( 네덜란드, CSM의자회사 ) 은바이오숙신산의생산및판매를위한합작회사 Succinity GmbH 를설립, 연간 5만톤규모의숙신산 (succinic acid) 생산능력을확보하고있음.

33 제 2 장바이오플라스틱산업의현황분석 33 세계주요기업의협력관계 (partnership) 구도 바이오플라스틱산업에서의협력관계 (partnership) 는참여자들간의긴밀도에따라다양한형태로이루어지면서, 다음과같이세가지특징으로요약됨 ( 자세한내용은 < 표 2-4> 참조 ). - 긴밀도가높아질수록협력정도는높아질수있으나, 시장환경의변화나기업이부담해야할투자비용이커지기때문에리스크가높아짐. - 기술의요구수준이높거나인력및물적시설의대규모공유가필요한경우에는긴밀도가높은협력관계가요구됨. 첫째, 기존대형화학회사의경우자본력과시장지배력을가지고업스트림과다운스트림부문모두에서다양한파트너십형태로활발히협력관계를구축하고있음. 업스트림계열에서는안정된공급원료의확보를위해, 또는바이오부문의신기술확보를위해바이오기술회사 10) (bio- technical provider) 들과의합작이나인수를실시하고있음. - 네덜란드의정밀화학전문업체인 DSM은바이오매스를 starch ( 녹말 ) 화할수있는바이오리파이너리 (bio-refinery) 기술을확보한 Roquette와합작회사를설립함. - DuPont은 2011년에덴마크의발효기술업체를대표하는 Danisco 를인수하면서바이오플라스틱제조의핵심이라고할수있는 10) 바이오플라스틱에대한원천기술을확보하고있는회사로는 Nature Works, Gevo 를대표적인예로들수있음.

34 34 탈석유화학산업바이오플라스틱의창조적역할과발전방안 효소 (enzyme) 부문의역량을확보하였음. 다운스트림계열에서대형화학회사는기존시장이확보되어있고, 신규설비투자의부담이적은드롭인 (drop-in) 제품부문을중심으로협업 (collaboration) 이나합작회사를설립함. - Braskem( 브라질 ) 은실수요자 (end-user) 인 Danone( 프랑스 ), Kimberly- Clark( 미국 ), Walmart( 미국 ) 등 19개기업과협약을맺고, 기존공급처를활용하여자체제품인 Green PE(poly-ethylene) 의판매를확대함. - 앞에서언급하였듯이, Dow와일본의 Mitsui는대규모바이오에틸렌 (bio-ethylene) 생산시설을위해합작회사를설립하여대규모투자에따른리스크를분담하고있음. 둘째, 기존대형업체들은자체적으로벤처투자법인 (venture capital arm) 을설립하여바이오화학기술을가진신생기업에지분투자 (equity investment) 를진행하고있음. - 이처럼대형업체들이벤처기업투자를자체적으로시행하는것은, 바이오화학원천기술에대한독점적특허권을미리확보할수있기때문임. ^ 또한, 본래비즈니스모델에적합한분야에투자함으로써기존역량과같이시너지효과를낼수있는전략수립이용이하기때문으로풀이됨. - 네덜란드의화학회사인 DSM은자체적인벤처투자회사인 DSM Venture 를설립하여 Novomer, Segetis, Verdezyne 등미국의바이오화학신생회사를중심으로투자하고있음.

35 제 2 장바이오플라스틱산업의현황분석 35 - 또다른예로, 프랑스화학회사인 Rhodia 11) 는바이오이소부탄올 (bio-isobutanol) 개발업체인 Cobalt Technologies 에투자하여바이 오기업으로서의역량을높이고있음. Licensing Collaborations and consortia Equity Investment Joint Venture(JV) Mergers & Acquisition (M&A) < 표 2-4> 바이오플라스틱산업의파트너십형태와대표사례 설명 대표사례 기술에대한일시적인또는영구적인 - Roquette가 MetEx에게 glycolic acid기 사용에대한허락 술라이선스를부여 라이선스 (license) 는대부분매출에비 - BioAmber는 Cargill에게숙신산제조 례해부과되므로기술이상용화되기 기술라이선스를부여 까지는제반비용이낮음. - Florida대학은 Myraint에게 E.Coil 기 술제공 기술적한계를극복하고자회사간에 - Carbon Cycle Technology 협동조직을형성, 가치사슬에서공급자와소비자간협력형태가많음. 협력관계 (Collaborations) 는각사의인력, 특허, 장비, 시설, 자본등을공유함. 투자회사가피투자회사에대한지분을 20% 이상 50% 미만갖고경영권에대해유효력을행사하는경우 지분투자 (Equity Investment) 는대부분금융투자회사와기술업체와의관계에해당함. 양사가각자지분을 50% 투자하여새로운법인을형성 조인트벤처 (JV) 는독립된법인으로서양사로부터자산을양도받음. 양사가하나의법인으로통합되거나인수기업이피인수기업을흡수하는경우 대규모의모집비용이필요하므로파트너십형태중가장리스크가높음. Alliance(CCTA) : Accelergy, University of Noth Dakota, A2BE, Raytheon - Braskem : Danone, Kimberly-clark, Natura 등 19 개기업과 Green PE 사용을협약 - TriplePoint Captital LLC : BioAmber 지분소유 - Alloy Venture Inc, Draper Fisher Juveston Iternation Inc : Genomatica 의지분소유 - DSM Ventures : Segetis, Xylos, Novomer, Tianjin Green - Butamax : BP 와 Dupont 의 JV - BASF & PURAC - Dow & Mitsui - Ensyn : UOP 와 Envergent 의 JV - DSM & Roquette - Dupont 이 Danisco 를인수 ($6b) - KLK Emmerich 가 Croda 를인수 - AkzoNobel 이 Boxing Olechemicals 를인수 자료 : Luxresearch,(2011), Green Materials Social Networks, 최근내용을포함하여산업연구원에서재구성. 11) 2011 년 4 월, 벨기에화학업체 Solvay 에인수됨.

36 36 탈석유화학산업바이오플라스틱의창조적역할과발전방안 셋째, 바이오제품생산의대규모화 (scale-up) 를위해신생기업 (bio chemistry start-up) 들은기업공개 (Initial Pubic Offering, IPO) 를통해자체적인자금을조달함. - 기업공개 (IPO) 는신규기술을기반으로한바이오사업의성장성과수익성을투명하게함으로써, 증설을위한안정적인대규모투자와대형업체와의긴밀한파트너십을유지할수있음. - 대표적인예로, 캐나다의바이오화학기업인 BioAmber는 2013년 5 월에기업공개 (IPO) 를통해연간 3만톤규모의숙신산생산시설투자에필요한 80만달러를모으는데성공하였음. 2. 국내바이오플라스틱산업발전수준 국내바이오플라스틱산업의규모및성장 국내바이오플라스틱의수요는 2013년까지연 6.6% 의점진적인성장이후 2018년에는 4만톤의수요량을기록하며, 아시아시장전체에서 6% 의비중을차지할것으로전망 년아시아지역바이오플라스틱의수요중일본이 47%, 중국이 31% 를차지하는등, 한 중 일 3국이아시아전체시장의약 85% 를담당할것으로예상 년에국내바이오플라스틱시장규모는 1억달러에도달할것으로전망되고있음. 세계추세에맞춰, 국내바이오플라스틱수요의형태도비생분해

37 제 2 장바이오플라스틱산업의현황분석 37 성 (non-biodegradable) 플라스틱의수요가생분해성 (biodegradable) 보다 2배이상많아질것으로전망 - 이는국내의경우국토면적 기후등환경적인제약때문에대량의바이오매스를확보하는데한계가존재하므로, 기존화석연료기반의플라스틱과합성및중합을통해제품을개발하는것이더유리하기때문 - 더욱이, 중공업 전자소재분야에서필요로하는바이오플라스틱소재가생분해성플라스틱의주력품목인포장재보다는부가가치가높은데다개발할수있는범위가넓고다양하기때문 대표적인바이오플라스틱제품인 PLA를기준으로보았을때, 국내의바이오플라스틱공급은대부분수입에의존하고있음. - 바이오플라스틱품목중 PLA만무역통계 (HS code : ) 에서등록이되어있어국가별수출 수입량을확인할수있음. < 표 2-5> 국내바이오플라스틱의수요추이 DEMAND by Type(Korea) Demand(=Production + Net import) Annual Growth(%) ~ ~2013 Plastic Demand(,000 ton) kg bioplastics / m ton plastics 3,850-5, , , Bioplastics Demand(,000 ton) By Type : Biodegradable Polylactic Acid Other Non-Biodegradable Unit Price($/kg) Korea Bioplastics Demand(m$) 자료 : The Freedonia Group(2011), WORLD BIOPLASTICS.

38 38 탈석유화학산업바이오플라스틱의창조적역할과발전방안 < 표 2-6> 한 중 일 PLA(Poly-Lactic Acid) 무역추이 한국 중국 일본 수출 수입 순수출 수출 수입 순수출 수출 수입 순수출 자료 : UN Comtrade. - PLA를기준으로보았을때, 한국은 2009년이후부터 PLA의수요가점진적으로늘어나면서해당품목의무역수지적자폭은계속증가하였음. - 이러한적자추세는한 중 일등동아시아 3국에서동일하게나타나는현상으로서, 세나라모두바이오플라스틱의대량생산체제가선진국에비해미흡한수준이라는사실을반영 국내바이오플라스틱업체들의진출현황 국내에선원료및플랫폼 (platform) 개발중심의업스트림 (upstream) 부문보다는가공제품중심의다운스트림 (downstream) 부문에활발한진출이이루어지고있음 (< 표 2-7> 참조 ). - 다시말해, PLA와같은중간재를수입하여최종제품 ( 필름, 섬유, 합성수지등 ) 으로생산하는가공중심의바이오플라스틱산업이성장하고있음. - 바이오플라스틱산업의원료및플랫폼 (platform) 화학부문은

39 제 2 장바이오플라스틱산업의현황분석 39 < 표 2-7> 국내업체들의바이오플라스틱진출현황 생산품목 설명 호남석유화학 바이오 PET 도요타통상 ( 원료제공 ) 과협력을통해바이오 PET를생산하여, 펩시콜라 PET병용으로납품하고있음. 휴비스 PET/PTT 복합방사단섬유 기존폴리에스터섬유에옥수수에서추출한 PTT를첨가하여신축성을높인신섬유개발 SK케미칼 바이오폴리에스터수지기존 TPA에바이오매스기반물질을첨가하여 ( 상품명 : ECOZEN) 폴리에스터수지를개발 에콜바이오텍 생분해성플라스틱옥수수전분기반의 PLA를활용한다양한친환 ( 상품명 : 에콜그린 ) 경소재개발 대상 전분성분기반플라스틱옥수수전분을활용해열가소성플라스틱을개 ( 상품명 : 바이오닐 ) 발 SKC PLA 필름 PLA를원료로사용한이축연신필름생산 LG 하우시스 생분해성접착필름 옥수수전분을활용하여광고용접착필름생산 도레이새한 PLA 생분해플라스틱 ( 상품명 : Ecodear) 삼성정밀화학 생분해폴리에스터수지 ( 상품명 : Enpol) 자료 : 업체홈페이지및기사검색. 옥수수전분을원료로이용한 PLA 생분해플라스틱생산 생분해가가능한폴리에스테르수지생산 원천기술의확보와연구부문에많은투자가이루어져야하지만, 관련연구인프라가부족하기때문에이러한점들이국내업체들이업스트림 (upstream) 부문에대한높은진입장벽으로작용함. 국내기업의바이오플라스틱개발은몇몇기업을선두로하여, 기존생분해성플라스틱제품과차별화를두기위해자체브랜드화하려는노력을보이고있음. - 예컨대, SK케미칼은비유전자조작원료를사용한 PLA의자체브랜드인 Ecozen 을내세워친환경뿐만아니라유연성, 내열성, 내충격성, 성형성등의기능성을강조하고있음.

40 40 탈석유화학산업바이오플라스틱의창조적역할과발전방안 - 또한, 최근웅진케미칼이개발한생분해성수지 에코웨이-B 는사용후땅에묻으면 45주만에완전히분해될뿐만아니라, 기능성을확보하여섬유제품과페트병등플라스틱제품군의다양한분야에서활용가능함. 국내업체는바이오매스원료의기존한계를뛰어넘기위해, 온실가스를활용하는혁신적방법으로바이오플라스틱생산개발을실현하고있기도함. - 예컨대, SK이노베이션은그린콜기술개발과더불어이산화탄소를활용해플라스틱의원재료인폴리머 (polymer) 제품으로전환하는일명 그린폴 기술을개발 국내바이오플라스틱산업은업체간파트너십형태가해외보다활발하지않지만, 자본력이나유통채널을확보한중견업체가기술력을확보하고있는바이오신생기업 (bio start-up) 의지분을인수하는형태가나타나고있음. - 예컨대, 2007년에 SK네트웍스는 PLA소재개발기업인에콜그린을자회사로편입함. 12) - 삼성정밀화학은 2011년에이래화학을인수하며생분해폴리에스터수지시장에본격적으로진출함. 12) 현재에콜그린은 에콜바이오텍 으로사명을바꾸고 SK 네트웍스에서분리.

41 제 3 장 국내바이오플라스틱산업의경쟁력분석 1. 국내바이오플라스틱산업의경쟁력분석 주요국의바이오플라스틱산업경쟁력파악을위해본절에서는마이클포터 (Michael E. Porter) 의 다이아몬드모델 을사용함. 13) 포터에의하면다이아몬드의끝점들, 즉각국의독특한경쟁력요인은크게내생적요인과외생적요인으로나눌수있음. - 먼저내생적요인은 1 요소조건 (factor conditions), 2 기업의전략, 조직및경쟁강도 (firm strategy, structure and rivalry), 3 수요조건 (demand conditions), 그리고 4 관련및지원산업 (related and supporting industries) 등임. - 또, 외생적요인은기회 (chance) 와정부 (government) 의역할임. 13) Porter, M. E.(1990), The Competitive Advantage of Nations(New York: Free Press) 참조.

42 42 탈석유화학산업바이오플라스틱의창조적역할과발전방안 < 그림 3-1> 포터의다이아몬드모델 정부 요소조건 관련 지원산업 기업의전략, 구조및경쟁강도 수요조건 기회 자료 : M. E. Porter(1990). 바이오플라스틱이선진국에서도아직도입단계에있기때문에, 생산실적이나시장점유율등의객관적인통계데이터에입각한정량분석이지극히곤란 - 따라서이하의경쟁력분석에서도각국의산업현황에의거하여개략적으로경쟁력요인들을비교평가하는정성분석에그칠수밖에없는한계가있음. - 향후각국에서산업화가본격화되면, 바이오플라스틱과관련된각종객관적인정량지표와설문조사를통해각국의경쟁력요인들을구체적으로비교평가할예정 요소조건 : 원료조달경쟁력의미약 요소조건측면에서우리나라는화학산업강국으로서기술력면에서는상당한수준의경쟁력을확보하고있으나, 국토여건상원료조달 ( 바이오매스확보 ) 부문에서는매우큰취약성을드러냄.

43 제 3 장국내바이오플라스틱산업의경쟁력분석 43 - 지속적이고안정적인바이오매스의확보는바이오플라스틱경쟁력의근간을이루는요소라고할수있음. - 미국과중국은 PLA의주원료인옥수수 (maize) 의세계최대생산국으로서바이오매스의안정적인공급을보장받을수있음. ^ 특히미국은세계최대사탕수수생산국인브라질과근접하고 Cargill이라는세계최대의글로벌곡물생산회사가존재하므로, 원료확보경쟁력에서절대적우위를점함. - 국내에서는협소한국토규모로인해식용작물외의다양한바이오매스자원활용방안 ( 해조류, 폐기물등 ) 을모색하고있으나, 에너지밀도측면에서 1 2세대바이오매스만큼의생산성을발휘하기어려움. 수요조건 : 소비자인식부재 우리나라는전술한선진국과마찬가지로포장재, 자동차, 전기전자소재등바이오플라스틱이활용될수있는다양한전방산업의수요가존재하고있음. 하지만, 선진국들에비해바이오플라스틱에대한소비자인식이크게저조한것으로파악됨. - 바이오플라스틱은아직기존화석연료기반의플라스틱에비해가격경쟁력이떨어지기때문에, 환경보호에대한소비자의인식이바탕이되어수요가창출되는것이중요 - 선진국에서는이러한소비자들의인식을함양하고자제품인증

44 44 탈석유화학산업바이오플라스틱의창조적역할과발전방안 제를통해기존플라스틱제품과차별성을부여하거나, 의무사용비율을추진하기도함. - 대표적인예로서, 미국농무부 (United States Department of Agriculture, 이하 USDA) 는 2011년부터 바이오기반인증상품 (Certified Biobased Product) 라벨을새롭게도입하여바이오플라스틱표시방식을통일함. - 한편, EU에서는 2015년부터폐차 (end-of-life vehicles, 이하 ELV) 부품의 85% 가재사용및재활용되어야한다는 폐차처리지침 을발표하면서, 동지침으로자동차산업에서바이오플라스틱수요가촉발될것으로예상 - 우리나라는 한국바이오소재패키징협회 가민간차원에서인증사업을추진하고있으나, 바이오플라스틱을시험할수있는평가제도들이뒷받침되지않기때문에인증제도의실효성이떨어지는실정 관련및지원산업 : 연구개발인프라는보완중, 투자인프라는열악 연구개발측면에서경쟁력을확보하기위해서는바이오플라스틱제조의원천기술을소유하고, 민간기업과학계가긴밀하게협력할수있는채널형성이필요 - 예컨대, MBI( 미국 ) 는미시간대소속기업으로서바이오플라스틱을제조하기위한발효기술과스케일업 (scale-up) 기술에대하여화학회사들을대상으로기술적인자문과협업을진행하고

45 제 3 장국내바이오플라스틱산업의경쟁력분석 45 있음. 국내에선 2012년부터바이오화학육성계획을가지고연구개발인프라구축을추진하고있음. - 산업통상자원부는 산업전문인력역량강화사업 을통해서바이오화학부문의 R&D 담당연구인력을확충하고있음. - 또한울산과여수에 바이오화학시범단지 를운영하면서, 단지내기업과연구기관간서로시너지효과를창출할수있는채널을마련하고있음. 반면, 국내에선기술중심의바이오신생기업 (bio chemistry start-up) 들을육성하기위한벤처캐피털 (venture capital) 을중심으로한민 < 표 3-1> 우리나라의바이오플라스틱산업경쟁력분석 요소조건 수요조건 관련및지원사업 기업전략, 구조및경쟁양상 구성요소 원료조달 기술력 연관산업수요소비자인식연구개발인프라투자인프라파트너십형성 혁신수용 우리나라경쟁력분석 국토환경에따른바이오매스의대규모자급력부족 화학공정기술, 전문인력등의화학분야의전문성확보, 바이오매스의원료화를위한원천기술및바이오정제시설 (Bio-refinery) 건설능력미확보 자동차, 전기전자소재, 소비재등다양한전방산업의국내수요처존재 기존플라스틱과대비되는바이오플라스틱의소비자인식형성이저조 인식수준을높일수있는인증제도표기나제품평가제도부재 연구개발단지구성및인력확충에정부예산지출중 바이오플라스틱산업의신기술을담당할민간중심의 R&D 능력부족 바이오벤처기업을육성할투자환경부실 선진국대비바이오플라스틱산업파트너십형성취약 지분법등의제한으로인한조인트벤처결성제약 기존화학산업의높은산업비중으로인한신사업을위한의사결정의경직성 자료 : 산업연구원.

46 46 탈석유화학산업바이오플라스틱의창조적역할과발전방안 간투자부문이활성화되어있지못함. - 미국의 Gevo, BioAmber, Genomatica와같은기술제공업체 (technical provider) 들은초창기엔벤처캐피털회사로부터투자를받고, 추후비즈니스의성장성이보장되면기업공개 (IPO) 를유도하는비즈니스모델로투자자를모집해옴. - 앞에서언급하였듯이, DSM( 네덜란드 ) 과같은대형화학회사는자체적인투자법인을설립하여신생기업이나경쟁력이있는기업들을대상으로투자를진행함으로써민간투자부문을활성화시키고있음. 기업전략, 구조및경쟁양상 : 파트너십형성취약 세계선진기업들은바이오플라스틱이라는신사업의리스크를감소시키고전략적시너지효과를창출하기위해다양한협력관계를맺고있음. - 대형업체들간의파트너십형성, 대형업체와기술제공업체간의협업, 원료공급자와화학회사간의협력등은전술한바와같음. - 국내기업에서는다운스트림기업을중심으로소규모의딜 (deal) 이이루어지고있으나, 대형업체차원에서글로벌업체들과의파트너십형성이취약함. 바이오플라스틱의제조기술은기존화학연료기반화학산업과구별되는신사업으로서, 신사업에대한추진과유연한의사결정

47 제 3 장국내바이오플라스틱산업의경쟁력분석 47 을도울수있는회사내조직구조의개혁도필요함. - 대표적인예로서, 분사 (spin-off) 나다른회사와의합작기업을설립하는것은투자리스크를감소시키고기존사업과의마찰을완화시킴으로써더욱빠르게신사업을추진할수있다는장점이있음. 2. 발전과제 종합하자면, 국내바이오플라스틱산업은요소조건에서선진국에비해원료조달능력, 수요조건에서소비자의인식, 관련및지원산업및기업전략부문에서투자인프라및파트너십형성에취약성을드러내고있음. 우선, 원료조달능력부족은바이오매스를충분히확보할수있는정부정책의부재에서부터시작 - 바이오매스대량생산을위해국내에서는많은환경적한계가따르므로, 대규모생산이가능한다른국가와의채널형성이바이오매스를안정적으로확보하는데시발점이될것임. - 바이오매스는원유와달리그종류가다양하고분포가산발적이기때문에, 경제성을확보하기위해서는단순한수입자체가아니라장기적인측면에서시작하는생산국가와의원활한무역및개발협력관계형성도필수적이라할수있음. 둘째, 수요조건증대의가장큰장애물은바이오플라스틱을사

48 48 탈석유화학산업바이오플라스틱의창조적역할과발전방안 용하는소비자의인식형성을도울수있는단계적인활동이부족한것임. - 코카콜라를비롯한글로벌회사는포장재나제품자체에바이오플라스틱사용정도를적극홍보하며, 친환경기업이미지제고에힘을기울이고있음. - 우리나라는바이오플라스틱제품에대한공식적인표기제도가없기때문에기존플라스틱과구별할수있는소비자들의인지성이떨어져있는상태임. - 온실가스감축과재활용부문에대한인식은높아져있는반면, 바이오플라스틱의탄소중립화기능을설명할수있는공공적인홍보채널이부재한것이인식부족의또다른원인으로지적 셋째, 투자인프라약화와파트너십침체는신사업의가치사슬내에서여러업체들이협력하고창의성을발휘할수있는오픈이노베이션 (open innovation) 환경구성이약하기때문 - 바이오플라스틱의생산량확장 (scale-up) 과축매 발효기술의개발은 R&D 중심의기업과화학기업의활발한파트너십구성이절대적으로필요한부문임. - 이러한오픈이노베이션을촉진할수있는환경을구성하기위해서는그동안투자와파트너십을옭아매었던각종규제들을타파하고, 반면무분별한투자를막을수있는보완장치적역할을담당할수있는투자심사위원회를발족하는것들을제안할수있음.

49 제 3 장국내바이오플라스틱산업의경쟁력분석 49 < 그림 3-2> 국내바이오플라스틱산업의오픈이노베이션과취약점 원료공급개발 생산량확장 촉매 발효기술개발 수요처 바이오플라스틱응용개발 (Downstream) 바이오플라스틱기초개발 (Upstream) 자료 : 산업연구원. 보완시급약점강점 마지막으로, 우리나라가일본및중국대비내수가불리한환경에서바이오플라스틱시장을더욱확장시키기위해서는기업들이활발히투자할만큼의시장크기를제공할수있는수요창출에특히집중해야함. - 따라서시설및인력투자등의편향적인공급정책에서벗어나실질적인수요를창출할수있는정책을통해공급과수요가균형적으로실현되는목표설정이우리나라바이오플라스틱경쟁력형성에핵심요소로파악됨.

50 제 4 장 바이오플라스틱산업발전을위한정책제언 1. 바이오플라스틱활성화를위한정책방향 바이오플라스틱은기존화석연료의대체라는점에서원료패러다임의큰변화를불러일으키며, 화학산업에서파괴적기술 (disruptive technology) 의큰줄기가될것으로판단 - 바이오플라스틱산업은이산화탄소의절감을통한지속가능성 (sustainability) 회복, 새로운산업의생성을통한고용창출을실현할수있기때문에, 국내화학산업부문에서창조경제를실현하는데중요한역할을담당할것임. 본산업창조화시리즈에서는바이오플라스틱을육성하기위해, 앞서경쟁력분석을바탕으로하여크게 1 수요와공급의균형적정책실현과, 2 공급의효과적인정책방향설정으로개략적이나마세부가이드라인을제시하고자함 ( 자세한내용은 < 표 4-1> 참조 ). 첫째, 균형적정책의관점에서보았을때, 바이오플라스틱은기

51 제 4 장바이오플라스틱산업발전을위한정책제언 51 존제품에비해가격경쟁력측면에서열위에있으므로산업초기단계에서수요창출을기조로한정책적보조가무엇보다필요함. - 바이오플라스틱은기존플라스틱의기술적진보라기보다는이산화탄소절감을통한환경적기능을보완한대체재의성격을가지기때문에, 환경보호에대한소비자들의인식제고가우선적으로이루어져야함. - 인식제고를위한활동이나의무사용제도등의발효는소비자로하여금바이오플라스틱사용의당위성을높이고기존플라스틱을대체하도록유도하는중요한모멘텀으로작용할것이기때문 하지만, 국내의바이오플라스틱관련정책방향은지금까지선진국에대비하여공급중심의정책에만초점이맞추어져있어, 수요창출정책과의균형을이루지못하고있음. - 대표적인예로, 수요창출정책이결여된기존의 R&D 지원과세 < 표 4-1> 바이오플라스틱활성화를위한정책방향설정 수요촉진정책을통한정책균형실현 공급의효과증대방향 목적 인식제고를통한수요모멘텀생성 수요역량제고 기존공급정책의방향전환 공급역량확대 세부정책 바이오플라스틱인증제도확립 의무사용규제발효 바이오매스의확보 대외개방형산업구조를통한파트너십촉진 자료 : 산업연구원작성.

52 52 탈석유화학산업바이오플라스틱의창조적역할과발전방안 제혜택중심의공급정책은투자대비육성효과가떨어지는구축효과 (crowding-out effect) 를발생시킬수있기때문에지적될수있음. 둘째, 공급정책면에있어서는현재울산지역에 바이오화학실용화센터 설립등의바이오플라스틱제품화를앞당기기위한효과적인투자를진행하고있음. - 하지만, 바이오플라스틱산업에서무엇보다중요한원료의확보가원활히이루어지지않는다면공정기술의확보만으로산업을키울수없는한계에직면하게될것임. - 따라서산업초기단계에서의공급정책에서는공정인프라투자뿐만아니라안정적인바이오매스확보가가장우선시되는정책의방향전환이필요할때임. 2. 세부정책방안 (1) 인식제고를통한수요모멘텀형성 : 바이오플라스틱인증제도확립 소비자들이바이오플라스틱에대한인식을높이기위해서는공식적인인증제도의도입이시급함. 인증제도를활성화하기위해가장우선적으로해결해야할사항은, 바이오플라스틱제품을규격화하고물성을테스트할수있는국내의공식적인표준코드 (standard code) 의제정이필요

53 제 4 장바이오플라스틱산업발전을위한정책제언 53 < 그림 4-1> 세계각국의바이오플라스틱인증현황 벨기에인증단체 : Vincotte 독일인증단체 : DIN CERTCO 일본인증단체 : JBPA 미국인증단체 : USDA 자료 : 한국바이오소재패키징협회내부자료를이용하여산업연구원재구성. - 미국은 ASTM D ) 과같이바이오플라스틱을공인할수있는실험방법을표준화시켰고, 유럽도 EN, DIN 등표준코드 (standard code) 를확보하여인증제도의기반을확고히하고있음. 그다음, 바이오플라스틱제품에표시하는인증표시를통일하고민간차원의인증활동이제도안에서안정적으로자리잡을수있도록정부차원의가이드라인이제시되어야함. (2) 수요역량제고 : 의무사용규제발효 바이오플라스틱은범세계적인저탄소친환경정책과맞물려, 가 14) 12 Standard Test Methods for Determining the Biobased Content of Solid, Liquid, and Gaseous Samples Using Radiocarbon Analysis 로서, 바이오매스함량을결정하기위한국제적실험방법의표준.

54 54 탈석유화학산업바이오플라스틱의창조적역할과발전방안 격및기술경쟁력이외에탄소절감기능이제품의중요한요소로자리잡을것으로예상 친환경인식의제고와맞물려, 바이오플라스틱은기존플라스틱제품의수입제한과함께무역적인장벽으로서작용할조짐이보이고있음. 유럽과같은바이오플라스틱산업의선진국에서는제품별바이오플라스틱소재의포함비율의기준을정하고, 이를무역장벽의수단으로활용하려는의도를보이고있음 년에 EU의 폐차처리지침 이실시될경우, 자동차부품에대한공식적인수입규제조치로작용함으로써우리의대EU 자동차수출에또하나의걸림돌이될것으로전망 이와같은바이오플라스틱의무사용움직임에대비하고무역경쟁력을꾸준히확보하기위해, 국내에서도각제품의의무비율을규정하여단계적으로실시하는방안을마련해야함. 또한, 의무사용규제는저가를무기로한개발도상국의공세로부터국내소재산업을보호할수있는무역장벽으로활용할수있음. 바이오플라스틱의수요를증대시키기위해산업진입장벽이가장낮은포장재부문부터의무사용규제를실시하는것이용이 - 우선포장재, 일회용제품품목에의무사용을통해소비자들의바이오플라스틱에대한인식과접근성을높여야함. - 향후전기전자기기및자동차부품품목에의무사용범위를확

55 제 4 장바이오플라스틱산업발전을위한정책제언 55 대시킬수있도록사회적이해와합의를고려한단계적인정책 마련이필요 (3) 기존공급정책의방향전환 : 바이오매스의확보 현재우리나라의국토규모의한계때문에식용 비식용바이오매스의확보는전량수입에의존할수밖에없음. 원료수입에따른비용증가를상쇄하면서안정적으로바이오매스를공급받을수있는공급처를확보하는것이바이오플라스틱산업발전의가장첫걸음이될것임. 동남아시아국가들은우리나라와지리적근접성을가지면서풍부한바이오매스를보유하고있으므로, 적극적인공략이필요한지역임. - 인도네시아와말레이시아는세계최대팜유 (palm oil) 생산지로서, 세계생산량의 86%(2011년기준, 양국생산량합계 4,190만톤 ) 를차지하고있음. - 팜유는전통적으로사용되어왔던오일 (oil) 성분뿐만아니라, 팜유찌꺼기를다양한바이오매스로활용할수있는기술들이개발되어있기때문에원료로서우수함. 일부국내기업들이바이오매스확보를위해동남아지역에진출하고있으나, 대규모의안정적인수급을위해서는정부차원에서의 G2G(Government to Government) 협력이필요

56 56 탈석유화학산업바이오플라스틱의창조적역할과발전방안 - 정책적인입장과실행전략을우선적으로수립하여, 다른나라와의협력에대한공유점을찾을수있는기반을마련해야함. - 태국의경우, 중앙정부인과학기술부산하에속한 국가혁신청 (National Innovation Agency, NIA) 이 바이오플라스틱산업발전로드맵 (National Roadmap for the Development of Bioplastics Industry) 을작성하여, 바이오매스의확보와이용에대한구체적인실행계획을수립한바있음. - 이러한실행계획은투자 인력 인프라등의다양한요소들이집결되어야하므로, 우리나라의인력지원, 수요개발등을골자로하는다양한파트너십제공을통해동남아시아지역으로부터의대규모원료수급을가능케하는채널을형성해가야함. - 이후, 기업차원에서현지바이오리파이너리 (biorefinery) 의건설을통해원료와제품생산까지의다양한가치사슬효율화전략을꾀할수있을것임. (4) 공급역량확대 : 대외개방형산업구조를통한파트너십촉진 앞에서살펴본바와같이, 바이오매스를물질화하기위한촉매 발효기술의낙후성도우리나라경쟁력의취약점으로지적됨 (< 그림 3-2> 참조 ). 세계적인대형화학회사들은바이오기술회사 (technical provider) 들과파트너십을구축함으로써, 바이오플라스틱원천기술확보에주력하고있음.

57 제 4 장바이오플라스틱산업발전을위한정책제언 57 우리나라도촉매 발효부문의원천기술을확보하기위해 R&D 투자를지속할뿐만아니라, 선진기업들과의합작투자, 공동연구및전략적제휴를촉진시켜야함. - 촉매 발효와관련된새로운기술을개발하는데많은비용과시간이필요하며, 특히특허권장벽을넘기위해서는기술회사와의협력은필수불가결한요소임. - 우리나라는높은생산기술과화학제품의유통채널을확보하고있는것을장점으로제공할수있음. - 또한주요국 지역경제권과 FTA를성공적으로진행해오면서무역경쟁력을확보하고있는점도파트너십유인에큰매력으로작용 국내에서는외국인투자를제한하는 지분법 등이존재하기때문에신사업에대한합작투자가원활하지않은상황 - 바이오플라스틱도석유화학산업과마찬가지로장치산업으로서수요가급속히증가하고있는상황에서시장을선점하기위해서는규모의경제를달성할수있는대규모시설투자가필요 - 또한파트너십을통해대규모시설투자에드는막대한투자비용을분산시키고, 각합작법인간의역량을모아시너지효과를극대화할가능성이증대될수있음. 따라서해외로부터의진성투자를개방하여, 활발한외국인투자를유인할수있는환경을조성하기위한정책마련이필요 - 외국인의적대적투자를막을수있는법적인보호장치와함께,

58 58 탈석유화학산업바이오플라스틱의창조적역할과발전방안 진성투자에대한투명한평가를시행할수있는검토위원회의 신설등이그맥락이라할수있음.

59 59 참고문헌 1. 국내문헌 기획재정부 (2011), 석유화학산업중장기온실가스감축전략보고서. 디지털타임스 (2012), [ 알아봅시다 ] 바이오플라스틱. 지식경제부 (2012), 석유의존도완화및온실가스저감을위한바이오화학육성전략. 2. 해외문헌 ICIS Green Chemicals(2010), Ford Q&A on Green Cars. Lead Market Initiative for Europe(2007), Accelerating the Development of the Market for Bio-based Production in Europe. Luxresearch(2011a), Global Bio-based Chemical Capacity Springs to Scale. (2011b), Green Materials Social Networks. Mckinsey(2009), White Biotechnology. Porter, M.E(1990), The Competitive Advantage of Nations. Purac(2013), Creating Consumer Awareness and Brand Value with Durable PLA Solutions. Richard S.J.Tol(2009), The Economic Effects of Climate Change. The Freedonia Group(2011), World Bioplastics. 3. 웹사이트 네이버지식백과 terms.naver.com 삼성정밀화학 sfc.samsung.co.kr 유럽바이오플라스틱협회 en.european-bioplastics.org 에콜바이오텍 한국바이오소재패키징협회 ASTM( 미국재료시험협회 ) SK케미칼

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61 ISSUE PAPER 산업창조화시리즈 탈석유화학산업바이오플라스틱의창조적역할과발전방안 인쇄일발행일발행인발행처등록주소전화팩스문의인쇄처 2013 년 12 월 27 일 2013 년 12 월 31 일김도훈산업연구원 1983 년 7 월 7 일제 호 서울특별시동대문구회기로 자료 편집팀 태광인쇄 값 5,000 원 ISBN 내용의무단복제와전재및역재를금합니다.