기획연재(企劃連載) ⑥

지속가능한 플라스틱 : PHA를 사용한 다양한 응용

PE, PP를 대체할 수 있는 플라스틱 수지, PHA!  

석유유래의 플라스틱을 대체할 수 있는 기술

글. 박오진 (주)리그넘 연구소장/사업개발 담당  

 

---

 

 

기계적 물성과 생체적합성, 생분해성, 그리고 녹색제품이라는 이유로 PHA계의 소재는 다양한 제품을 만들 수 있고 시장에서 다양한 제품으로 사용되고 있다. 이번호에서는 PHA를 가지고 만들어진 다양한 제품을 소개하고자 한다. 또한 PHA 사업 분야에서 전진하고 있는 몇 회사를 소개하고자 한다.

 

PHA는 Polyhydroxyalkanoates의 줄임말로 단순하게 플라스틱이라고 부를 수 없는 천연소재라고 할 수 있다. 보통 플라스틱은 화학공정으로 만들어지지만, PHA는 미생물이 만드는 소재이다(롯데케미칼이 중앙대학교 교수 연구팀과 개발하고 있는 PHA는 금속촉매를 사용하는 화학공정임). 완전히 유기화합물이며, 이것이 규제에 있어서 중요한 포인트라고 할 수 있다. 

유럽의 어느 국가에서는 PHA를 천연소재라고 말하지만, 어느 국가에서는 바이오폴리머라고 부른다. 이러한 점에서 PHA에 대한 법령을 만든다는 것이 어렵다. 그러나 유럽 밖의 다른 대륙의 나라들에서는 PHA의 독특하고 자연적인 성질에 주목하여 PHA를 많이 사용하고 있다.

최근 PHA 산업분야의 국제 산업 플랫폼인 Go! pha가 설립되었고 이미 많은 기업이 참여하고 있다. 그러나 추진력을 얻으려면 브랜드소유자, 소매업체 또는 고객도 이를 요구하기 시작하고 그렇게 될 때 PHA가 탄력을 받게 될 것이다. 또한 우리는 여전히 전 세계적으로 대량 PHA 생산을 위한 귀중한 원료 바이오매스 폐기물의 흐름을 파악하고 적절히 평가할 수 있는 시스템을 개발해야 한다. 

순수 화석 플라스틱이 여전히 가장 저렴한 한 우리는 화석산업에 계속 의존할 것이기 때문에 공정한 경쟁의 장도 만들어야 한다. 우리는 화석연료에서 벗어나 각 대륙에서 자체 원료를 추출, 사용 및 재활용해야 할 것이다. 또한 새로운 순환경제에서 PHA는 비즈니스 및 수익모델을 창출할 수 있을 것이다. 그러나 스케일 업에는 혁신과 비용절감과 시간이 필요하다. 

사람들이 이 새로운 소재의 장점을 이해한다면 2030년 즈음에 규모를 확대할 수 있게 될 것으로 유럽에서는 보고 있다. 2035년부터 본격적으로 시작해야 하는데, 다행스럽게도 유럽에서 폐기물기금과 정부들이 유럽과 세계수준에서 PHA를 지원할 수 있는 더 많은 재정범위를 갖게 되었다. 과거의 화석원료 석유에서 벗어나 이제 바이오기반의 미래에 실제로 투자하기를 바란다.   

 

 

미세플라스틱과 플라스틱 재활용이라는 두 토끼를 잡을 수 있는 PHA

PHA는 생체적합성과 생분해성을 특징으로 가지고 있다. 그것은 또한 그것을 만든 미생물에 의해 완전분해 된다. 그러나 제대로 분해할 수 있으려면 온도와 습도를 포함하여 항상 올바른 조건이 필요하다. 이 PHA 재료는 쓰레기의 많은 양을 차지하는 포장재를 매우 잘 대체할 수 있을 것이다(아래에 예들이 나와 있다). 모든 쓰레기를 여전히 매립되는 국가에서 사용될 수 있다(전 세계국가의 80% 이상에서 해당). 그러나 PHA의 경우에도 재활용이 항상 존재한다는 점을 명확하게 언급해야 할 필요가 있다. 분리를 잘하면 오히려 재활용의 문제에서는 선택지가 석유유래 비분해 플라스틱에 비해서 넓어 활용의 여지가 더 많을 것이다. 다른 식품폐기물과 섞어서 생물학적 공정(PHA를 제조하는 공정포함)에서 원료로 사용하여 소재나 바이오에너지를 생산할 수 있기 때문이다(인천광역시의 생분해 플라스틱 활용 바이오가스 생산 시범사업과 ㈜에프에스에이치코리아의 ‘탄소중립도시형생분해 플라스틱자원화플랜트실증 연구기획 최종보고서’를 참조하라). 

또한 PHA는 비슷한 성능을 보이는 예를 들어 PE나 PP와 같은 소재와는 달리 미래세대를 위해 미세플라스틱을 남기지 않을 것이기 때문에 매우 바람직한 소재이다. 또한 PHA는 오랫동안 의료분야에서도 사용되어 왔다. 상처치료 및 용해가 필요한 임플란트를 포함한 산업에서의 재료는 생체적합성이어야 하며 신체에서 분해가 가능한 미세플라스틱으로 방출되어 생체시스템 안에서 흡수가 되어야 한다. PHA는 이것을 가능하게 하는 물질이기 때문에 의료분야에서 PHA의 일종인 P4HB는 이미 의료용으로 개발되어서 미국 FDA의 승인 아래 사용되고 있다.

 

PHA의 기계적 재활용-

PHA를 생산하는 기술은 이제 막 초기단계를 벗어났지만 회사들은 벌써 그것을 재활용할 수 있는 방법을 찾고 있다. 네덜란드의 Wageningen 대학과 벨기에의 Ghent 대학은 기계적 재활용을 테스트했고 그 결과는 좋았다. 예를 들어, 네덜란드회사인 Happy Cups는 PHA로 재사용가능한 커피 컵을 만든다. 여러 번 재사용한 후(식기세척기 사용가능!) 기계적으로 재활용 할 수 있다. 그러면 재활용품은 더 이상 식품에 사용하는 것은 안전하지 않겠지만 다른 제품들 예를 들어 펜, 화분, 빗 등을 만들 수 있다. 

 

PHA의 화학적 재활용-

화학적 재활용을 통해 식품에 사용할 수 있는 안전한 재료로 전환할 수 있다. 네덜란드의 TNO연구소는 이를 위한 기술인 바이오플라스틱용 Torwash를 개발했다. PHA가 다시 구성물질로 돌아가는 autoclave 반응기라고 할 수 있을 것이다. 이것은 기계적 재활용보다 더 많은 에너지 비용이 들지만 PE 또는 PP와 같은 화석플라스틱을 재활용하는 것보다 더 낮은 온도가 필요하기 때문에 에너지 비용 면에서 저렴하다. 이는 비용 및 CO2 배출량 측면에서 매우 좋은 장점이라고 할 수 있다.

 

위 내용을 포함하여 이번 호 내용 가운데 일부는 2023년 플라스틱 및 고무 잡지 (KUNSTSTOF & RUBBER) 2월호의 ‘바이오기반(biobased)’ 기사 첫 글에서 발췌한 것이다. 이 글에서 네덜란드의 바이오소재 컨설팅회사 Green Serendipity사의 바이오플라스틱 및 패키징 전문가 Caroli Buitenhuis는 바이오플라스틱에 대한 인터뷰를 통해 PHA에 대한 입장을 피력했으며 이 가운데 일부가 이글에 포함되었다.

 

• Fashion for Good, 가정에서 퇴비화가 가능한 의류용 포장지를 개발

네덜란드 암스테르담의 Fashion for Good는 2021년 6월 재생가능 탄소를 이용한 섬유개발 프로젝트를 시작했다. 이 프로젝트는 Laudes Foundation가 지원했는데 협력 파트너들로는BESTSELLER, Norrøna, PVH Corp(Calvin Klein와 Tommy Hilfiger의 모기업), W. L. Gore & Associates의 섬유부문이 참여하여 기술적 지원과 재정을 지원했다. 참여하는 기업으로는 대나무 유래 섬유 생산기업 인도의 Bio Craft Innovation(구 Biomize사), PHA 생산기업으로는 Full Cycle Bioplastics사와 Newlight Technologies사가 참여하여 가능성을 살펴보고 상업화를 위한 조언을 하게 되었다. 

패션산업은 전 세계 탄소배출의 4%를 차지하는데 이 가운데 38%가 원료생산과 가공 과정에서 그리고 3%가 사용 후 과정에서 배출된다. 폴리에스터는 가장 많이 쓰이는 섬유로서 전체 생산량에서 52%를 차지한다. 석유유래의 PET섬유는 이산화탄소 배출뿐만 아니라 미세플라스틱을 배출하기 때문에 섬유산업에서 재생가능 탄소를 이용하여 생분해가 되는 폴리에스터의 개발은 의미가 있다고 할 수 있다. 

 

 

현재까지는 용융방사에서 PHA를 사용하지 않았기에 기술적인 도전이 남아있지만 Bio Craft Innovation(인도), Full Cycle Bioplastics(미국), Newlight(미국) 3개의 회사는 기술적 가능성을 검증하면서 영국의 Nonwovens Innovation & Research Institute(NIRI)와 함께 용융방사시험을 진행했다. 

이를 통해서 이러한 기술을 스케일 업 하는데 중요한 요소가 무엇인지를 발견할 수 있게 될 것이다. 이 프로젝트에서는 기술적 가능성과 함께 Organic Waste Systems(OWS)와 함께 분해시험을 수행하는데 OWS는 해양, 토양, 민물, 매립환경에서 PHA 섬유의 생분해성, 퇴비화, 그리고 생태독성을 조사하게 된다. Norrøna사는 스포츠용품 기업으로서 기술적 가능성을 원료, 공정, 사용 후 영향 측면에서 평가하게 될 것이다. Fashion for Good는 2022년 말 이 프로젝트에 대한 보고서를 발간하여 대중에게 공개할 예정이다.

또한 Fashion for Good는 2022년 12월 가정에서 퇴비화가 가능한 비닐봉지 개발 프로젝트를 시작했다. 이 파일럿프로젝트는 기존의 일회용비닐봉지를 대체하고자 하는 것이다. 이 프로젝트에는 C&A(Vilvoorde, 벨기에), Levi Strauss & Co.(San Francisco, 캘리포니아, 미국)가 참여하는데 6개월 동안 TIPA Corp.(Hod HaSharon, 이스라엘)과 Greenhope(West Jakarta, 인도네시아)로부터 만든 비닐봉지를 사용하게 될 것이다. 

전 세계에서 180조 개의 비닐봉지가 옷이나 스포츠의류를 포장하는 비닐봉지로 사용되는데 매립으로 처리되는 경우가 아직도 많이 있으며 재활용 비율은 매우 낮은 편이다. 가정용 퇴비화가 가능한 비닐봉지는 23~25% 바이오 함량을 갖는데 이는 곡물폐기물, 유기성 폐기물 및 목재펄프로부터 온 것이다. TIPA Corp는 TÜV Austria OK Compost Home에 의해 인증을 받았으며 Greenhope는 현재 DIN CERTCO Home Compostable 인증이 진행 중이다. 이러한 인증들은 프랑스 표준 NFT 51-800, 호주 표준 AS 5810을 따르는 것이다. 가정 퇴비화 비닐봉지에는 기능성, 사용 후 영향, 비용, 인프라 등의 문제를 가지고 있다. 프로젝트 가운데서 이러한 점들이 다루어질 것이다. 

바이오함량뿐 아니라, 투명도, 내구성 등과 같은 성능과 품질 등이 평가될 것이다. 이번 Fashion for Good의 가정 퇴비화 비닐봉지 프로젝트는 기존의 Circular Polybag Pilot (2020년 완료), Reusable Packaging(2021년 완료)에 이어 세 번째 프로젝트로서 이 모든 프로젝트는 석유에 대한 의존도를 줄이고, 생산에 있어서의 환경영향을 감소하며 매립을 피하고 퇴비화를 이루고자하는 혁신들을 검증하는 것이다. 

 

• PHA로 만든 과자봉지와 음료 빨대

일찍이 스낵기업 PepsiCo사는 퇴비화가 가능한 과자봉지를 개발해 왔다. Sun Chips의 퇴비화가 가능한 과자봉지는 원래 과자봉지보다 소리가 큰데 PepsiCo는 새로운 접착제를 사용해서 소음을 줄였다. Toray Plastics사가 필름을 만드는데 협력했다고 알려져 있다. 2017년 5월 PepsiCo와 PHA 생산기업 Danimer Scientific사는 PepsiCo사의 음료와 식품사업부에서 지속가능한 유연 포장 분야에서 협력하기로 합의하였다. 이를 통해 Danimer사의 Nodax PHA의 사업 확대를 가져오게 되었다.

거북의 코에 빨대가 박힌 모습이 미디어에 등장하면서 해양플라스틱문제가 대중들의 관심을 끌고 있다. 

또한 Danimer사는 PLA/PHA 기반의 빨대를 개발하기도 하였다. phade® 빨대는 기존의 플라스틱과 거의 차이점이 없다. 100% 해양과 토양에서 생분해 가능한 제품이다. 이 제품은 gluten-free제품이라고 홍보를 하고 있다.

Danimer Scientific과 WinCup사는 2020년 플라스틱산업 연합의 바이오플라스틱 부문으로부터 바이오플라스틱 분야에서의 혁신상을 공동수상했다. 이것이 상업적으로 PHA를 이용하여 빨대를 출시한 첫 예였다. 이것이 phade® 빨대의 시작이었다. phade®빨대는 온도에 덜 민감하여 고온의 운송조건에서도 안정하다.최근에 한국의 음료용 빨대 압출성형 제조기업 동일프라텍(대표 김지현)도 CJ제일제당과 함께 친환경 생분해 소재 PHA를 적용한 친환경 빨대를 출시했다고 5월 23일 밝혔다. 동일프라텍 자사의 기술력으로 직접 생산해 출시했는데 이번 제품은 산업 생분해 소재인 PLA(Poly Lactic Acid)와 CJ제일제당이 개발한 해양 생분해 소재 PHA가 적용됐다. 

PLA는 폐기 시 58도 이상 온도조건에서 미생물에 의해 생분해가 가능하고, 옥수수, 사탕수수에서 추출한 젖산을 화학적 방법에 의해 고분자로 전환한 소재로 환경호르몬, 중금속 등 유해물질이 검출되지 않아 사용하기 안전하다. PHA는 미생물이 식물유래 성분(또는 이산화탄소)을 먹고 세포 안에 축적하는 고분자물질로, 토양 및 해양 등 거의 모든 환경에서 생분해된다. 

이번에 출시된 빨대제품은 세계 식품인증 중 최 상위 인증에 해당하는 FSSC22000(ISO22000+HACCP)을 획득했고, 한국식약처위생용품공전시험성적서를 통과해 안전성을 확보하고 제품경쟁력을 높였다고 업체 측은 전했다.

최근에 인하대학교의 김재환교수 연구팀은 ‘간단하면서, 스케일 업이 가능하며, 저가의 바인더 없는 기술’을 개발했다. 이 연구팀은 식용 전분, 구연산(citric acid), 그리고 리그닌(Kraft)을 이용하여 빨대를 생산하는 기술을 보고했다. 결국 가격과 성능 면에서 우수하다는 것을 입증해야 한다.

 

• 네덜란드의 Paques Biomaterials사와 한국의 코오롱의 협력

미생물은 당과 식물성 오일로부터 PHA를 만들기도 하지만, 지난 몇 회에서도 보았듯이 다양한 먹이(원료)를 통해서도 PHA를 만들 수 있다. 네덜란드 Dordrecht에서 최근에 파일럿 공장을 완성한 Paques Biomaterias사는 폐수처리장의 부산물을 통해서 PHA를 생산하여 아기들 기저귀나 생리대에 사용하려고 한다. 폐식용유나 바나나껍질, 아보카도껍질, 유채기름폐기물 등 다양한 농업부산물을 원료로 하여 PHA를 생산할 수 있다.

코오롱글로벌과 코오롱인더스트리는 최근 Paques Biomaterials사와 협력을 위한 MOU를 체결했다. 폐수 처리 시설에 대한 기술을 가진 코오롱글로벌과 폴리에스터 분야에서 핵심 역량을 가진 코오롱인더스트리는 생분해성 폴리에스터 분야에서 포트폴리오를 확장하는데 협력하게 된다. 코오롱인더스트리는 파크스 바이오머티리얼스가 보유한 원천 기술력을 바탕으로 코오롱글로벌과 함께 국내 음식물쓰레기를 활용한 PHA 양산 기술 개발, 음식물 자원화 시설 구축, PHA 생산 시스템 마련 등에 나선다는 계획이다. 코오롱인더스트리는 이미 지속가능한 폴리에스터 생산을 위해서 미국의 Origin Materials사와 PET분야에, 그리고 FDCA(PEF의 모노머) 분야에서는 유럽의 Stora Enso사와 협력 관계를 맺은 적이 있다. 또한 생분해성 폴리에스터인 PBAT분야에서도 SK지오센트릭과 협력관계를 맺었다. 

석유가 집중해서 존재하는 것에 비해서 농업폐기물은 전 세계에 존재하기 때문에 PHA는 어디서나 만들 수 있는 것이다. 이 때문에 전 세계가 PHA에 주목하고 있다. PHA는 생산에서 이제 응용을 향해 나아가고 있다. PHA를 이용하여 식품포장, 화장품포장 및 물병에 이르기까지 다양한 제품이 만들어지고 있다. 또한 여행용 캐리어가방, 펜, 숙녀용가방, 식기류, 기저귀, 위생용품, 안경케이스, 램프 및 전등스위치도 만들 수 있다. 

식품에 안전할 수도 있고 그렇지 않을 수도 있고, 유연할 수도 있고 그렇지 않을 수도 있으며, 단단하거나 부드러울 수도 있다. 예를 들어, 탄산칼슘을 첨가하면 더 단단해지거나 더 오래 지속될 수 있다. 그리고 탄산칼슘은 오늘날 달걀껍질에서 이미 추출할 수 있기 때문에 100% 천연소재로 만든 제품이 가능하다.

 

• 뉴질랜드의 Plentyful사

Plentyful사는 2022년 9월 남반구에서는 최초로 식품, 낙농폐기물을 이용하여 PHA를 생산하는 기업이 되었다. 뉴질랜드 Marton에 세워지는 이 시설은 기술적인 지원은 뉴질랜드의 국가연구기관인 SCION이 담당한다. 

폐기물을 줄이면서 동시에 이 폐기물을 원료로 사용하여 석유를 대체하는 플라스틱을 제조하여 포장, 의료, 농업, 기타 산업에 필요한 플라스틱을 제조하는 것이다. 이 기술은 미국의 Full Cycle Bio이 개발한 기술로 뉴질랜드와 호주에서는 Plentyful이 라이센스를 취득하였다. 이는 이 지역의 바이오경제의 형성과 활성화에도 큰 영향을 줄 것으로 기대되고 있다. Plentyful사는 PHA시설을 지으면서 동시에 바이오폴리머로 코팅한 이 포장지를 개발하여 지속가능한 포장재를 요구하는 브랜드오너들의 수요에 대응하고자 협력 관계를 구축하고 있다.
 

• 미국의 Cove사

미국 캘리포니아주 LA에 위치한 재료혁신 기업인 Cove사와 PHA 생산기업 RWDC Industries사는 지난 2021년 5월, 5년 동안 3억 5천만 파운드의 PHA를 독점적으로 공급하는데 사인했다. 이렇게 공급되는 PHA는 Cove사의 생분해성 소재로 만든 첫 물병을 만드는데 사용될 것이다.  

소재혁신기업인 Cove사는 물병에서부터 출발하여 다양한 소비재제품에서 지속가능한 가치를 추구하는 회사이다. Cove사는 현재 Valor Equity, Marc Benioff, James Murdoch, Tony Robbins, Peter Rahal 등의 투자사들과 함께 전 세계가 플라스틱 의존도를 줄이는 것을 목표로 하고 있다.
 

RWDC Industries사는 미국 조지아주 Athens와 싱가포르에 본사를 두고 식물성오일(소비자들이 쓰고 남은 폐식용유 포함)을 원료로 PHA(Solon이라는 상표)를 생산한다. Daniel Carraway와 Roland Wee가 공동창업한 회사로서 PHA 성능과 응용에 있어서 오랜 경험을 갖고 있어서 경제적인 생산규모를 달성하면 시장에서 선두주자가 될 수 있는 가능성을 가진 회사이다. Cove사는 3년간의 폭넓은 연구개발 노력을 통해 여러 PHA 생산기업과 테스트를 진행하면서 RWDC사가 가장 앞선 기술을 가지고 있다고 판단했고 협력을 위한 파트너로 선정했다. Cove사는 2023년 초에 물병 제품을 출시했다. Cove사와  RWDC사의 협력관계는 음료와 뚜껑분야에 있어서 독점적인 계약이다. 

Cove사는 다른 영역에서도 PHA와 같은 지속가능한 소재를 사용하는 노력을 계속해 나갈 것이다. Cove사는 2023년 1월에 생분해성 물병을 판매하는 첫 소매업자로서 미국 LA소재의 고급유기농농산물판매브랜드인 Erewhon사를 선정했다. Cove사의 이 물병은 포장 관련 커뮤니티인 Dieline으로부터 2019년도에 올해의 ‘Plastic-Free’ 혁신제품으로 선정되기도 했다. LA의 Erewhon사의 매장뿐 아니라 온라인(cove.co)에서도 구매가 가능하다. Cove사는 생산규모를 늘려가면서 다른 소매매장에서도 판매해갈 것이다.

 

• PHAradox사와 Milliken사의 협력

PHA 가공분야의 리더격인 Helian Polymers사는 자체 PHA 컴파운드 브랜드 PHAradox를 통해서 제품을 개발하기 위해 디자인과 과학을 결합하는 것에 대해 관심을 가지고 있다. 폴리올레핀에 있어서 핵 형성분야의 전문가인 글로벌회사 Milliken사와 함께 다양한 PHA 소재에 대한 처방과 nucleation 기법에 대해서 협력하고 있다. 독일에서 있었던 K-show 2022 테크 대화를 통해서 플라스틱 레진 생산자들, 가공업자들, 그리고 브랜드오너들이 좀 더 지속가능한 제품을 생산하도록 돕는 역할을 하고 있다.

GL Plastics사의 Maxado 상표의 공구함은 네덜란드의 Helian Polymers사가 PHA 기반의 PHA radox 컴파운드를 이용하여 사출로 제작한 것이다.

NPX 바이오 볼은 유기탄소의 공급원으로서 PHA 소재를 활용하는 예이다. 질산염(NO3 및 인산염(PO4))을 효과적으로 감소시킨다. NPX 바이오 볼은 박테리아가 정착하는 장소이자 음식이다. 그 구조로 인해 호기성박테리아가 정착하고 번식하며 영양을 공급하는 더 큰 표면을 제공하는데, 잉여박테리아는 산호와 다른 수족관의 생명체들에게 흡수된다. 평균적으로 충분한 박테리아가 형성되고 질산염 및 인산염 수준을 낮추는 과정이 시작되기까지 약 2~4주가 걸린다. 

시간이 지나면 박테리아에 의해 소비되는 NPX 바이오 볼은 크기가 줄어들기 때문에 그 양을 보충해야 한다. NPX 바이오 볼은 다양한 필터나 필터망에 담을 수 있다. NPX 바이오 볼은 수족관 전체가 아닌 필터 챔버에서 국소적인 박테리아 성장을 자극하게 된다. NPX 바이오 볼은 절대 교환되지 않으며 손실을 보충하기 위해 때때로 추가할 수 있다. 매일 투여할 필요 없이 물에서 질산염을 제거하는 효과적이고 간단한 방법이다.

• 이태리 컴파운더 Gruppo Maip과 스위스의 고급 필기구회사 Prodir의 협력

이태리의 Gruppo Maip은 최근 Bio-On의 PHA사업을 인수했다. 그러나 Maip은 이보다 일찍부터 PHA에 관심을 가지고 ‘I am natural’이라는 PHA 컴파운드를 개발하여 스위스의 고급필기구 브랜드인 Prodir사의 소재로 공급하고 있다. 

석유계플라스틱이 아닌 천연의 바이오폴리머인 PHA 재료로 모든 외부의 부품들을 만든 필기구는 이것이 처음이라고 할 수 있을 것이다.

• 목재&PHA 혼합 컴파운드 기술을 이용한 제품

체코의 ReFork사는 PHA와 목재소재를 결합하여 식기류(cutlery)를 생산하는 기업이다. 일상적으로 사용하는 식기류에서 플라스틱을 대체하고자 하는 생각은 오래되었다. 체코의 ReFork사는 이러한 생각을 가지고 일상생활에서 사용하는 제품에서 지속가능한 재료를 가지고 플라스틱을 대체하고자 하는 생각을 가지고 제품을 개발했다. 

이미 기존에 제조 산업에서의 경험을 가지고 있던 ReFork사의 창업자들은 몇 년의 시간을 보내면서 2018년도에 목재가루를 천연고분자와 결합할 수 있는 방법을 찾아낸 것이다. ReFork사의 아이콘인 포크는 이렇게 탄생하게 된 것이다. 대중들의 반응이 선풍적이어서 대량 생산을 하게 되면서 1년 후 2019년에 ReFork사를 창업하게 되었다.

체코 프라하에 연구개발 시설을 세우면서 소재에 대한 테스트도 진행할 뿐 아니라 최종제품도 만들 수 있게 되었으며 그것도 모두 그 지방에서 가능하게 된 것이다.  Refork사의 식기류는 TÜV Austria에 의해서 OK Biobased Four Stars 인증을 받았다. 이 기술은 네덜란드의 Helix Biopolymers의 3D printing filament 기술과도 관련이 있다.

 

• Helian Polymers와 CJ Biomaterials사의 협력

colorFabb사의 allPHA 3D 프린팅 필라멘트는 Helian Polymers가 제공하는 PHA 컴파운드브랜드인 PHAradox를 이용하여 생산된다. PHAradox는 2021년 여름에 시작되었다. 일찍이  colorFabb사는 PLA와 목재파우더를 혼합한 목재 감각의 3D프린팅 필라멘트를 개발하기도 했다. Helian Polymers사는 colorFabb 브랜드로 다양한 색상의 PLA/PHA 3D 프린팅 필라멘트를 생산 판매하고 있다. CJ Biomaterials는 Helian Polymers에 PHA를 공급하고 있다.

CJ Biomaterials사는 PHA의 일종인 PHACTⓇ 라는 브랜드의 플라스틱재료를 상업화하고 있다. 특별히 해양에서 분해되는 환경 친화적인 플라스틱임을 홍보하고 있다.

토양, 해양 그리고 가정과 산업조건 하에서의 퇴비화(composting)가 가능한 재료이다. 생분해에 따른 장점으로서 퇴비화로부터 바이오가스(메탄)을 생산할 수 있고, 해양에서의 분해가 가능하며 투명한 점을 들 수 있다. CJ의 PHACTⓇ는 100% 바이오기반(biobased: 뿌리식물의 녹말을 원료로 함)의 폴리에스터로서 미생물의 발효에 의해서 생산된다. 

CJ제일제당 고유의 미생물균주와 대사공학을 통한 모노머(4-hydroxybutyrate)의 도입을 통해서 고분자의 물성조절이 가능한 점이 CJ PHACTⓇ 기술의 핵심이며 CJ의 PHA는 기존의 PHB(Poly 3-hydroxybutyrate)와 차별화된 PHACTⓇ의 성질을 활용하여 다양한 제품을 출시하고자 노력하고 있다. 

CJ Biomaterials는 2022년 미국에서 개최된 골프대회에서 ‘CJ-Cup-Waste Diversion’을 통해 PHACT®를 홍보했다. 또한 2022년 9월 CJ제일제당은 최고 권위 ‘국제해양폐기물컨퍼런스’에 참가하여 자사의 PHACTⓇ에 대해 소개하면서 주목을 끌었다. 

생분해 소재 ‘PHA’의 경쟁력을 알리면서 2025년까지 6만5천 톤의 PHA 생산계획을 발표한 CJ Biomaterials사는 최근 미국의 NatureWorks사의 PLA와 협업관계를 맺었다. 특별히 CJ사의 PHA는 탄력성을 가지면서 고무성질을 가지고 있어서 PLA에 이러한 PHA를 혼합함으로써 PLA/PHA 혼합 컴파운드가 쉽게 깨지는 성질을 보완할 수 있게 함으로써 다양한 제품의 개발 가능성을 열어놓게 되었다. 

<저작권자ⓒ '플라스틱사이언스' 무단전재-재배포 금지.>