[산업] 화학 - 바이오플라스틱 (그린뉴딜)

2020.12.21. #화학 #바이오플라스틱 / 이베스트 이안나

[화학/신소재] 뼛속시리즈 IV. 바이오플라스틱

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석유화학 탄소배출 감축 방안

- 석유화학분야 탄소배출 감축 방안

 1) 재활용 강화

 2) 친환경 플라스틱 비중 증가

 3) 생산/가공/운송 과정에서 재생에너지 사용

바이오플라스틱이란?

- 바이오플라스틱: 바이오매스 기반의 고분자 플라스틱

 • 원료, 분해 메커니즘, 생산방법에 따라 생분해, 산화생분해, 바이오베이스, 천연 고분자 플라스틱으로 구분

- 생분해 플라스틱: 가장 각광받고 있는 플라스틱

 • 바이오매스를 원료로 이용(2세대)

 • 생분해 플라스틱의 기본적인 분해 단계: 수분, 효소에 의한 가수분해 → 미생물, 균 등 탄소화합물을 영양소로 흡수 → 미생물이 흡수한 저분자 물질이 대사과정을 거쳐 물과 이산화탄소 방출

 1) PLA (Poly lactic acid)

 • 옥수수, 사탕수수, 감자 등에서 얻어지는 전분이나 당분으로 만든 생분해 플라스틱의 한 종류

 • 바이오플라스틱 중 가장 먼저 상업화 성공 (1990년대)

 • NatureWorks사가 현재 글로벌 PLA 시장을 주도 (Cargill 자회사) 

 • PLA 물성은 이성체 종류, 성형온도, 분자량, 담금 온도에 따라 변화

 • PET 물성과 가장 유사하며, 다른 생분해 플라스틱 대비 투명하고 강도가 높음. 

 • 낮은 열 변형 온도, 저온에서의 부서짐(brittleness), 소수성 등 한계로 수명이 짧은 포장제품 등에 많이 사용

 • 다른 생분해 물질과의 공중합 등을 통해 물성을 개선해 다양한 제품에 적용 중

 • 원가 절감: LA(lactic acid)의 저렴한 생산과 공정 단순화가 중요

    : PLA 생산 원료인 LA를 저렴하게 생산하기 위해서는 LA의 원료인 전분을 어떤 식물로 하느냐가 핵심이며, 최근에는 대부분 옥수수 사용

    : LA를 하나의 반응기에 주입하고 높은 온도와 압력으로 여러 종류의 플라스틱 전 단계로 변환되도록 생산공정 효율화

      → NatureWorks 전체 공정 수율 80% 이상으로 석유 유래 소재 수준의 높은 가격 경쟁력 확보 ($1.5~2.0/kg)

 

 2) PHA (Poly hydroxy alkanoate)

 • 모노머 합성부터 생산까지 전 과정에 미생물 내에 존재하는 대사회로에 의해 이루어지는 천연 폴리에스터

 • 단점: 생산의 복잡성으로 인한 높은 비용, 분자량 및 구조의 불안정성으로 인한 상용화 어려움(글로벌 2개 기업 정도 생산)

 • 2세대: 유전자공학 기술 도입, 합성효소 유전자 신규 도입, 분자수 증대에 의한 플라스틱 생산성 증대 및 물성 변경 자유도 개선

 • 물성 측면: PHA 합성 효소 기능 개발

 • 원가 절감: 생산수율, 속도, 축적률 향상을 통한 발효 생산 조건 최적화

바이오플라스틱 글로벌 현황

- PLA, PHA 중심으로 성장

 • 2020년 글로벌 플라스틱 수요 내 바이오플라스틱 비중은 0.5%, 다만 LDPE/LLDPE 수요 중 비중은 3.2%

 • 2020년 기준, PLA가 전체 바이오플라스틱 수요 중 18.7%, PHA 비중은 1.7%

 

- 글로벌 PLA 시장 동향

 • 2018년 이후 시장 수요 급증, 연평균 26% 성장 중

 • 주요 업체: NatureWorks, Total-Corbion PLA

 • 국내에는 LA, PLA 상용 기업은 없으며, 소재는 연구개발 진행, 상용화는 가공 중심으로 시장 형성

 • 글로벌 공장들의 가동률이 낮아 극심한 공급부족으로 2019년 초 PLA 가격이 전년 대비 50% 급등 및 현재도 타이트한 공급으로 신증설 프로젝트가 이어지고 있음. (BBCA-Galactic, Hisun 등)

 • 신증설이 계획대로 진행 시, 2022년까지 51만톤 공급 능력 확보되지만, 공급은 여전히 타이트할 전망

- 글로벌 PHA 시장 동향

 • 미생물을 원료로 한 소재라 생체적합성과 생분해성이 뛰어나 약품 전달 및 조직 공학 Scaffold를 포함한 다양한 생체 의학 응용 분야에 널리 사용 가능

 • 글로벌 기업: Danimer Scientific(미), 일본의 Kaneka(일), Newlight Technologiest(미) 등

- 국내 바이오플라스틱 시장

 • 주로 PLA 소재 가공 중심으로 발달

 • PLA는 이미 기술적 장벽이 많이 낮아진 상태이므로 가공이 좀 더 의미 있음. 

 • PLA 소재를 이용한 원료부터 가공, 완제품까지 규모의 경제를 키우는 것이 핵심.

 • PHA는 CJ제일제당이 원료 개발 성공. 

 

국내 기업 투자포인트: PLA 소재가공+규모의 경제, PHA 원료

- [SKC] PLA는 원료 진입 장벽이 낮아졌으므로, 대신 다양한 소재 가공 기술과 빠른 상용화를 통한 시장선점이 핵심

 • 아직 PLA 소재 가공의 매출 비중은 미미하지만 그린뉴딜로 정유/석유화학 기업들의 범용 소재 가동률 하락 전망을 고려하면 성공적인 탈정유를 이룸. 

 + 2021년 화학사업부문의 수요 확대 및 타이트한 공급으로 이익률 상승

 + EV 판매량 확대에 따른 동박부문 수요 증가로 2020년 대비 30% 이상의 외형성장 기대, 2022년 1.8만톤의 동박 증설

 + 반도체 소재, 친환경 플라스틱, 동박 등 성장동력 다변화

 

- [CJ제일제당] PHA는 PLA 대비 고부가가치 창출이 가능한 산업군으로 진출이 가능한 소재. 원료 기술개발이 의미 있음. 

 

- [효성티엔씨] 소비자 가격 전가가 가능한 '리사이클링 섬유' 보유

 • 동사의 리사이클링 섬유는 MIPAN regen(나일론), Regen(폴리에스터), Creora(스판덱스) 등으로 구성

 • 일회용 플라스틱 수요 증가보다 고가 소재에 대한 소비자 전가가 가능한 섬유 쪽 성장성 더 높을 것

 • 2017년부터 매년 2배 이상 친환경 섬유 매출이 증가했으며, 2021년에도 30~40% 외형성장 기대

 

- 다양한 소재가공기술을 보유한 중소기업은 M&A 가능성 높음. 

청춘한삼 생각

- 시리즈로 나오고 있는 뼛속시리즈 중 바이오플라스틱 편 입니다. 저자가 주요 업체로 꼽은 효성티앤씨의 PER을 보니 배터리, 연료전지, 태양광 등 이전 시리즈보다는 투자자들의 관심도가 낮은 편인 듯 합니다. 

- 소재 별 종류와 제조(생산)공정 등은 몇 번을 들여다보아도 이해가 안되어서 결국 skip 했습니다. 시계를 보기 위해 시계가 어떻게 작동하는지까지는 알 필요가 없다고 믿고..

- 주요 국내업체인 SKC는 이미 배터리 동박으로 높은 멀티플을 받고 있고, CJ제일제당은 PHA 매출 비중은 꾸준히 작을 것 같습니다. 그나마 효성티앤씨는 상대적으로 멀티플이 낮은 이유가 있을 듯 한데 좀 알아봐야 할 것 같습니다. 

- 오히려 해외업체들의 포텐셜과 경쟁력이 더 높아보이기도 합니다. 저자가 꼽은 주요 업체는 Danimer Scientific (NYSE: LOAK)과 Corbion (CRBN.AS) 입니다. 

 

참고자료

 - 보고서 원문: 

http://consensus.hankyung.com/apps.analysis/analysis.downpdf?report_idx=578815