바이오플라스틱의 시장분석 및 전망 The Market Analysis and … · 바이오플라스틱의 시장분석 및 전망 69 Vol. 15, No. 2 하고 그 수요증가가 상대적으로

Biomaterials Research (2011) 15(2) : 66-71

66

Biomaterials

Research

C The Korean Society for Biomaterials

바이오플라스틱의 시장분석 및 전망

The Market Analysis and Perspectives of Bioplastics

임대현1·배국진

1·홍동숙

1·권일근

2·이준우

1,3*

Dae Hyeon Lim1, Kuk Jin Bae1, Dong-Suk Hong1, Il Keun Kwon2, and Joon Woo Lee1,3*

1한국과학기술정보연구원 기술사업화정보실, 2

경희대 치과대학 악안면생체공학교실, 3한양대 기술경영전문대학원

1Department of Technology Commercialization Information, KISTI, Seoul 130-741, Korea2Department of Maxillofacial Biomedical Engineering, School of Dentistry, Kyung Hee University, Seoul 130-701, Korea3Graduate School of Technology & Innovation Management, Hanyang University, Seoul 133-791, Korea(Received April 13, 2011/Accepted May 9, 2011)

Bioplastics are defined as plastic resins which are either biodegradable, produced from plant-derived raw materials,or both. Although bioplastics have begun to achieve some degree of commercial success, the industry is still in anembryonic stage. For biodegradable plastics, the market will continue to evolve as products become more widely avail-able and performance is improved to more closely approximate that of conventional polymers such as PE, PP, PET andPS. Development of brand-new biodegradable plastics is unlikely in the near term, as the most promising candidatesfor commercial viability - including starch-based resins, polylactic acid (PLA), polyhydroxyalkanoates (PHAs) and cel-lulose-based resins - have already been identified. Rather, future innovation will come from efficiency improvementsin the production process and the development of compounds and copolymers which optimize the performance ofthese resins. Non-biodegradable plant-based plastics, such as bio-based versions of PE and PVC, have yet to enter thecommercial market, although significant capacity is planned for the near future. For this segment of the bioplasticsindustry, market success will depend mostly on lowering production costs so that prices are in line with the petroleum-based resins they compete with. Additionally, marketing efforts on the part of resin producers and product fabricatorswill also be a key factor, as effectively promoting the bio-based nature of these resins will lead customers to give bio-plastic products preference over similarly priced traditional plastics.

Key words: bioplastics, biodegradable, non-biodegradable, starch-based resins, PLA, PHAs

서 론

이오플라스틱이란 바이오매스(biomass)를 원료로 사용하

여 제조된 고분자 플라스틱을 말하며, 상용화된 가장 대

표적인 제품으로 PLA (polylactic acid) 등을 들 수 있다. 기존

의 바이오폴리머는 생분해성에 초점이 맞추어져 있어 생분해성

고분자 전체를 바이오폴리머라고 하였고, 바이오플라스틱은 바

이오매스 기반의 고분자 플라스틱 전체를 의미하므로 여기에는

생분해성이 아닌 고분자들이 포함되어 있다. 바이오플라스틱이

란 개념은 지구온난화와 밀접한 관계가 있다. 지구온난화의 주

요인이 이산화탄소로 인식되면서 석유기반 고분자플라스틱을 대

체할 수 있는 새로운 친환경 소재가 필요하게 되었고, 아래의

Figure 1과 같이 이산화탄소 Neutralization 개념이 등장하면서

바이오매스 기반 고분자가 바이오플라스틱이란 이름으로 사용

되게 되었다. 이산화탄소 Neutralization 개념을 간단히 설명하

면, 바이오플라스틱은 바이오매스를 원료로 제조되고, 폐기되어

분해될 때 이산화탄소가 발생되지만 다시 원료인 식물의 성장

에 사용되므로 전체적으로는 이산화탄소가 발생되지 않는다는

개념이다.1)

*책임연락저자: [email protected]

바

Figure 1. 바이오플라스틱의 CO2 Neutralization 개념도.

바이오플라스틱의 시장분석 및 전망 67

Vol. 15, No. 2

2013년 발효될 예정인 교토의정서에 따른 탄소세 도입은 이

산화탄소 발생이 기존의 환경오염의 문제를 넘어 경제적인 문

제로 발전되고 있음을 의미한다. 따라서 기존의 석유계 플라스

틱은 가격경쟁력이 이전에 비해 약해질 가능성이 높으며, 바이

오플라스틱의 시장경쟁력은 점차 강화될 것으로 예상된다. 또

한 바이오 기술의 급격한 발전을 감안할 때 향후의 전망은 더

욱 긍정적인 것으로 판단된다.

바이오플라스틱은 바이오매스로부터 전처리, 당화과정을 거

쳐 당을 제조하고, 이를 미생물에 먹여 산업적으로 유용한 고

분자의 모노머(monomer; 단량체)를 제조하고, 이 모노머를 중

합하여 생산한다. 현재 대표적인 바이오플라스틱인 PLA는 바이

오매스 유래의 모노머인 젖산(lactic acid)을 중합하여 제조할

수 있으며, 그 제조방법은 아래 Figure 2과 같다.

현재 상용화되고 있는 PLA 제품의 가격과 물리적 성질이 기

존 범용플라스틱인 PS와 유사한 수준까지 개발되어 있어 세계

적으로 빠르게 수요가 증가하고 있다.

시장동향 분석

세계시장 동향 및 전망

현재 세계적으로 상용화되어 시장을 형성하고 있는 바이오

플라스틱은 전분계 수지(starch-based resins), PLA, PHAs

(polyhydroxyalkanoates) 등이 대부분을 차지하고 있다. 바이오

플라스틱의 시장은 환경규제가 강한 미국, 유럽, 일본을 중심

으로 형성되어 있으며, 세계적으로 그 시장규모는 빠르게 증가

하고 있다.

바이오플라스틱의 세계시장은 2008년 20만톤(7.93억달러) 규

모를 형성하였으며, 5년 후인 2013년에는 90만톤(26억달러) 규

모로 4.5배의 급격한 수요확대가 예상되고 있다. 특히, 전통적

인 바이오플라스틱인 생분해성 플라스틱은 17.7만톤에서 31.5

만톤으로 약 1.8배 성장할 것으로 예상되지만, 비분해성 플라스

틱은 2.3만톤에서 58.5만톤으로 25배 이상의 폭발적인 성장이

예상되고 있다. 이는 현재에는 시장에 진입하지 못하고 있는

PE 및 PVC계 바이오플라스틱의 본격적인 시장진입이 이루어지

기 때문으로 분석된다.

비분해성 바이오플라스틱의 본격적인 시장진입은 제조사들의

상용화 플랜트설비 가동시기 조정에 따라 다소간의 시기적인

변화는 있을 수 있지만, 비분해성 바이오플라스틱이 기존의 범

용수지를 대체할 수 있다는 점에서 파격적인 시장변화가 일어

날 것으로 예상된다. 특히 신규소재의 경우, 제품 가공 및 성

형단계에서 조건이 상이할 수 있고, 기존 장비의 지속적인 사

용이 어려울 수 있지만, PE 및 PVC는 이러한 장벽이 존재하

지 않아 시장진입은 상대적으로 용이할 것으로 판단된다.

지역 및 국가별 시장동향 및 전망

유럽은 지난 2005년 2월 플라스틱의 친환경 생산에 대한 자

율협정을 체결하였고, 국제적으로 인정된 표준안을 준수할 것을

선언하였다. 이 협약은 주로 포장재와 일회용 봉투의 규제에 초

점을 맞추고 있으며, 궁극적으로는 바이오플라스틱의 생산과 소

비를 촉진할 것으로 기대된다. 일본에서도 점차 강화되는 환경

규제로 기업의 바이오플라스틱 적용이 활발히 진행되고 있다.

주로 일회용 봉투, 식품포장재 등에 한정되어 오던 바이오플라

스틱의 용도를 전자제품 등으로 확대하고 있어 향후의 수요확

대에도 큰 기여를 할 것으로 기대된다. Figure 2. PLA의 제조방법.

Table 1. World bioplastics demand by type

Item 1998 2003 2008 2013 2018

World Bioplastics Demand(1,000 ton) 61 98 200 900 1,950

Biodegradable 51 82 177 315 700

Non-biodegradable 10 16 23 585 1,250

World Bioplastics Demand(mil. $) 345 478 793 2,600 5,120

Biodegradable 255 337 594 950 1,870

Non-biodegradable 90 141 199 1,650 3,250

Price($/kg) 5.65 4.90 3.95 2.90 2.65

자료: Industry Study 2548, “World Bioplastics”, 2009, the Freedonia Group, Inc.

68 임대현·배국진·홍동숙·권일근·이준우

Biomaterials Research 2011

2008년 지역별 시장규모를 분석해보면, 세계수요의 약 96%

를 서유럽, 북미, 아시아 시장이 차지하고 있다.2)

서유럽, 북미, 아시아의 2008년 바이오플라스틱 수요량은 각

각 7.7만톤(39%), 5.8만톤(29%), 5.8만톤(29%) 규모를 나타내고

있으며, 5년 후인 2013년에는 아시아의 수요가 특히 빠르게 증

가하여 각각 29.5만톤(33%), 19.3만톤(21%), 30.2만톤(34%) 시

장규모를 나타낼 것으로 예상된다.

국가별로는 2008년을 기준으로 미국, 일본, 독일 등 선진국

의 수요가 대부분을 차지하고 있으며, 경제규모에 비해 상대적

으로 선진화가 늦은 것으로 인식되고 있는 중국도 세계시장 점

유율이 세계 4위 수준인 1.5만톤 규모의 수요를 형성하고 있

어 세계시장의 7.5%를 점유하고 있다.

또한 2013년에도 국가별 순위 및 수요비중은 일정부분 유지

될 것으로 예상된다. 그러나 기존의 주력시장이었던 미국과 유

럽의 비중이 상대적으로 감소하고, 아시아 지역이 세계시장의

주력으로 등장할 것으로 예상되고 있다. 특히, 일본은 세계에서

가장 큰 시장을 형성할 것으로 예상되고 있으며, 중국과 한국

등의 수요도 꾸준히 증가할 것으로 예상되고 있다.

소재별 시장동향 및 전망

바이오플라스틱의 소재별 구성은 전분계수지, PLA, 석유계 생

분해성 수지, PHAs가 주를 이루고 있으며, 기타 다양한 소재

들이 응용되고 있다. 기존의 전통적인 생분해성 플라스틱은 천

연물 고분자를 이용한 제품이 대부분이었으나, PLA가 상용화되

고 석유계 생분해성 플라스틱이 시장에 진입하면서 다양화되고

있다. 특히 범용플라스틱에 유사한 수준까지 가격경쟁력을 확

보하고 있는 PLA의 시장수요 증가가 예상된다.

반면에 석유계 생분해성 플라스틱은 친환경 소재임에도 불구

Figure 3. 바이오플라스틱의 지역별 수요시장 변화.자료 : “World Bioplastics”, the Freedonia Group(2009)을 토대로 저자 재구성

Table 2. World bioplastics demand by region (unit: 1,000 ton)

Item 1998 2003 2008 2013 2018

North America 17 28 58 193 410

United States 15 25 50 164 340

Canada 1 2 5 20 49

Mexico 1 1 3 9 21

Western Europe 23 41 77 295 575

Germany 7 13 22 77 138

Italy 3 6 11 40 75

United King-dom

3 5 9 37 73

France 3 5 8 29 60

Netherlands 2 3 6 25 51

Other Western Europe

5 9 21 87 178

Asia/Pacific 17 25 58 302 660

China 2 4 15 63 205

Japan 11 17 31 178 310

S. Korea neg neg 4 15 40

Other Asia/Pacific

4 4 8 46 105

Other Regions 4 4 7 110 305

Latin America 2 2 2 69 156

Eastern Europe 1 1 4 34 103

Africa/Mideast 1 1 1 7 46


Figure 4. 바이오플라스틱의 국가별 시장점유율 변화.자료 : “World Bioplastics”, the Freedonia Group(2009)을 토대로 저자 재구성


Vol. 15, No. 2

하고 그 수요증가가 상대적으로 낮은 수준이 될 것으로 전망되

고 있다.

한편 상대적으로 환경부하가 높은 비분해성 바이오플라스틱

의 시장은 폭발적으로 성장할 것으로 전망된다.

바이오플라스틱의 수요 확대를 위한 핵심요인은 가격경쟁력의

확보이다. 최근 들어 지속적인 고유가와 생산기술의 발전으로 기

존 플라스틱과의 가격차가 현저하게 감소하고 있고, 향후에도 세

계적인 고유가가 지속될 것으로 예상되고 있어 가격경쟁력은 향

후에도 계속 강화될 것으로 예상된다. 바이오매스를 원료로 하

는 비분해성 바이오플라스틱은 아직 시장에 본격적으로 참여하

지 못하고 있는 실정이다. Polyamides 제품이 일부 시장에 참

여하고 있지만 그 비중이 미미하고, 향후 시장의 주력이 될 것

으로 예상되는 polyethylene, PVC 제품은 시장에 거의 참여하

지 못하고 있다. 그러나 경제성이 확보될 것으로 예상되는

2013년경 이후부터는 기존의 범용플라스틱을 대체하는 시장의

주력제품으로서의 위치를 점할 수 있을 것으로 전망되고 있다.

업체별 경쟁현황

바이오플라스틱 중에서 전분계수지의 경우 2009년의 생산능

력은 323kt/yr으로 유럽이 전체의 73%를 점유하고 있다. 업체

별로는 Biotec(독)이 120kt/yr로 가장 큰 생산능력을 보유하고

있으며, Novarmont(이탈리아)와 Rodenburg(네덜란드), Livan(중),

Cereplast(미) 등이 그 뒤를 따르고 있다.

전분계 수지의 주용도는 포장용 재료로서 Novarmont의 경

우 전체생산량의 75%가 포장재로 사용되며, 나머지는 대부분

이 농업용으로 사용되고 있다. 그러나 향후 타이어용 충진재,

자동차의 PP제품 대체재, 전기재료 등으로의 응용분야 확장이

기대되고 있다.

PLA의 2009년 총 생산능력은 229kt/yr이며, 이 중 Natureworks

(미)와 PURAC(네덜란드) 양사가 전체시장의 94%를 차지하고

있다. Naturewoks의 경우 PLA 생산량의 70%가 포장재로 사

Figure 5. 전분계 수지의 업체별 시장점유율(2009, 생산능력 기준).

Figure 6. PLA의 업체별 시장점유율(2009, 생산능력 기준).

Table 4. World non-biodegradable bioplastics demand by type

Item 1998 2003 2008 2013 2018

World non-biodegradable bioplastics demand (1,000 ton)

10 16 23 585 1,250

Bio-based polyamides 10 14 18 25 40

Bio-based polyethylene - - neg 430 840

Bio-based PVC & Other neg 2 5 130 370

World non-biodegradable bioplastics demand (mil. $)

90 141 199 1,650 3,250

Price($/kg) 9.00 8.80 8.65 2.80 2.60


Table 3. World biodegradable plastics demand by type

Item 1998 2003 2008 2013 2018

World biodegradableplastics demand(1,000 ton)

51 82 177 315 700

Starch-based res-ins

14 34 76 130 265

PLA 3 13 58 115 290

Petroleum-based resins

3 7 13 21 35

PHAs neg neg 2 15 60

Other biode-gradable plastics

31 28 28 34 50

World biodegradableplastics demand(mil. $)

255 337 594 950 1,870

Price($/kg) 5.00 4.10 3.35 3.00 2.65


70 임대현·배국진·홍동숙·권일근·이준우

Biomaterials Research 2011

용되며, 의류나 가구용 Textile이 28%, 그 외 농업용 필름, 전

기재료에 각각 1%씩 사용되고 있다. 최근에는 방열성 PLA의

개발로 향후 Textile용도의 비중이 높아질 것으로 예상된다.

PHAs의 경우 2009년의 생산능력은 총 80kt/yr으로 조사되었

다. Telles(미)가 50kt/yr으로 전체의 62%를 차지하는 메이저업

체이며, PHB(영), Tianan(중)와 Tianjin Green Bio-Science(중)이

각각 13%(10kt/yr)를 차지하고 있다. 현재 Telles(미)의 PHAs는

80%가 포장재로 사용되며, 나머지는 농업용 필름으로 사용되는

것으로 알려져 있다. 그러나 Telles는 향후 PHAs의 응용분야가

전기전자재료, 건축용 자재, 섬유분야로 확장될 것으로 기대하고

있다.

국내시장 현황 및 전망

국내수요는 2008년 4,000톤에서 2013년 15,000톤으로 5년

간 약 3.75배가 성장할 것으로 예상된다. 2008년 이후의

CAGR은 5년간 30.26%를 나타내며 빠르게 성장할 것으로 전망

하고 있으며, 2013년 이후에도 5년간 CAGR 21.67%의 높은

성장을 예상하고 있다. 바이오플라스틱의 국내시장과 종류별 수

요를 아래 Table 6에 나타내었다. 국내의 바이오플라스틱 수요

는 2003년까지 거의 존재하지 않았다고 볼 수 있으며, 2000

년대 중반 이후에 본격적으로 시작된 것으로 분석되고 있다.

국내시장은 꾸준하게 성장할 것으로 예상된다. 특히, 현재의

국내시장은 경제규모에 비교하면 도입기라고 볼 수 있으며, 향

후 점차 강화될 것으로 예상되는 환경규제, 국민의식의 성숙

등으로 더욱 빠른 성장이 전망된다.

한편 세계시장에서의 국내시장 점유율은 2.0% 이하로 그 비

중이 미미한 수준이다. 특히 세계 10위권의 경제대국이며 녹색

성장을 강조하고 있는 우리나라의 상황으로 볼 때, 상대적으로

매우 작은 시장규모로 볼 수 있다.

바이오플라스틱의 종류별 국내시장은 현재 대부분을 생분해

성의 바이오플라스틱이 차지하고 있다. 그러나 2013년 이후부

터는 세계 시장의 흐름과 같이 비분해성 바이오플라스틱의 수

요가 시장을 주도할 것으로 예상이 되고 있다. 이는 가격에 매

우 민감한 국내 플라스틱 시장의 특성을 반영한 것으로, 상대적

으로 환경부하가 적은 생분해성 바이오플라스틱 수요는 상대적

으로 낮을 것으로 예상된다.

결 론

네이처웍스(NatureWorks)가 시장을 과점하고 있는 PLA로 대

표되는 생분해성 바이오플라스틱은 아직은 전체 플라스틱 수요

에서 차지하는 비중이 아직 낮은 상태이지만 향후 전망은 매우

밝은 것으로 판단된다. 특히, 생분해성에 초점을 두던 패러다임

에서 벗어나 새로운 친환경 소재의 개념으로 등장한 바이오플

라스틱은 소재의 원천이 바이오매스라는 점을 제외하고는 기존

의 플라스틱과 대등한 입장에 있다. 즉, 생분해성이 필수 불가

Figure 7. PHAs의 업체별 시장점유율(2009, 생산능력 기준).

Table 5. Bioplastics supply and demand (Korea) (unit: 1,000 tons)

Item 1998 2003 2008 2013 2018

Polulation (million persons)GDP($)/CapitaGross domestic product (bil 2007$)

Mfg Value Added (bil 2007$)Agricultural Vaue Added (bil 2007$)Plastic Resin DemandPlastic Resin Production

Bioplastics Demand

+net exportBioplastics Production

46.216,170

747

15027.5

2,7508,200

neg

-neg

47.821,2801,017

24828.0

3,8509,850

neg

11

48.525,7701,250

33834.1

5,29012,640

4

-13

49.130,0401,475

39633.2

6,50014,200

15

-87

49.536,5701,810

48433.5

7,80015,200

40

-2614


Table 6. Bioplastics demand by type (Korea) (unit: 1,000 tons)

Item 1998 2003 2008 2013 2018

Plastic Resin Demand kg bioplastic/m ton plastic

Bioplastics Demand Biodegradable : Polylactic acid Other Biodegradable Non-Biodegradable

2,750-

negnegnegneg

-

3,850-

negnegnegnegneg

5,2900.76

43121

6,5002.31

15523

10

7,8005.13

401257

28



Vol. 15, No. 2

결한 요소가 아닌 선택사항이 되면서 제품의 가격경쟁력과 물

성을 향상시키는 데에 불리한 대부분의 요소가 제거된 것이다.

바이오플라스틱의 시장성장을 위한 핵심과제로는 역시 기존

석유계 플라스틱에 대한 가격경쟁력의 확보이다. 최근 들어 지

속적인 고유가와 생산기술의 발전으로 기존 플라스틱과의 가격

차가 현저하게 감소하고 있고, 특히 일부 제품은 기존 플라스

틱과 경쟁이 가능한 제품도 있다. 바이오플라스틱의 대표적인

제품인 PLA는 가격과 물성 측면에서 범용플라스틱인 PS

(polystyrene)와 거의 대등한 수준에 근접하고 있다. 또한 향후

에도 세계적인 고유가가 지속될 것으로 예상되고 있어 PLA의

가격경쟁력은 당분간 계속 유지될 것으로 예상된다. 따라서 시

장에서도 PLA의 수요가 꾸준하게 성장하고 있으며, 향후에도 바

이오플라스틱 수요확대에 크게 기여할 것으로 전망되고 있다.

한편 바이오매스를 원료로 하는 비분해성 바이오플라스틱은

아직 시장에 본격적으로 참여하지 못하고 있다. Polyamides 제

품이 일부 시장에 참여하고 있지만 그 비중이 미미하고, 향후

시장의 주력이 될 것으로 예상되는 polyethylene, PVC 제품은

시장에 거의 참여하지 못하고 있다. 그러나 경제성이 확보될 것

으로 예상되는 2013년경 이후부터는 시장의 주력제품으로서의

위치를 점할 것으로 전망되고 있다.

또한, 수입소재의 가공 및 제품화에 주력하고 있어 국내시장

확대에 상대적으로 미온적인 현재의 상황을 극복하기 위해서는

신규 바이오플라스틱의 발굴과 함께 국제사회의 일원으로서 국

가수준에 맞는 책임의식도 필요한 것으로 생각된다. 특히 바이

오플라스틱 시장은 환경규제가 수요확대의 핵심요인으로, 이를

위한 정책적 지원이 필수적이라고 판단된다.

감사의 글

본 연구는 산업원천기술개발사업 (10035291)의 연구지원에

의하여 이루어졌으므로 이에 감사드립니다.

참고문헌

1. 제갈종건, “바이오플라스틱 기술 및 시장동향,” BioIn 스페셜전문가 리포트, 2010.

2. the Freedonia Group, Inc., “World Bioplastics,” Industry Study2548, 2009.

3. 이강봉, “바이오플라스틱 시대 급속히 도래,” 사이언스타임즈,2010.

4. 김용환, “바이오플라스틱,” News & Information for ChemicalEngineers, 27(3), 298-300 (2009).

5. 조재범, “바이오플라스틱, 친환경 붐 타고 활기,” EBN산업뉴스, 2009.

6. 이준우, “바이오플라스틱,” KISTI Market Report, 1(1), 24-27(2011).

7. 이준우, 정의섭, 김강회, “친환경 소재기술 : 생분해성 수지의 실용화, 어디까지 왔나?,” 2004년 차세대유망아이템분석,KISTI, ISSN BA215 (2004).

8. 이준우, 박영서, 박창걸, 김기일, “생분해성 플라스틱,” 국가전략산업분석, KISTI, ISSN BW133 (2002).

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