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[ESG 사례 20] 네고팩, 생분해되는 바이오 플라스틱 용기와 필름 개발

정석균 전문 기자
  • 입력 2023.04.24 00:17
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바이오 플라스틱 소재의 핵심은 나노 분체기술

글로벌 경쟁력 가진 화이트 바이오 기술 개발

프롤로그

기후위기 대응과 지속가능 성장이 산업계의 뜨거운 이슈가 되면서 많은 기업들이 ESG 경영을 도입한다고 난리다. 그러나어떻게 것인가?” 질문에는 선뜻 답을 내놓지 못한다.

가장 이유는 지나치게 거대담론에 치우쳤기 때문이라 생각한다. 우리는 ESG 경영이 필요한가에 대해 크게 고민하지 않았다. 선진국과 글로벌 기업들이 ESG 경영을 요구하니 해야 된다고 받아들였다. 탓에 ESG 규정과 가이드라인을 꼼꼼하게 훑어보더라도 무엇을 해야 지침을 세우기 어려운 것이다.

우리에게 ESG 경영의 본질적 의미를 따지는 것이 늦었을 있다. 기후위기 극복이라는 당위성에 대한 문제제기는 의미가 없고, 이미 대세가 형성된 탓이다. 그렇다면 오히려 각론에서 출발하는 것이 좋지 않을까? 현장에서 답을 찾아보자.

바이오매스의 시대를 열어가다

㈜네고팩(대표 이보영, 경기 화성시) 친환경 기능성 필름 전문기업이다. 2007 미래패키징 신기술상, 2014년에 바이오 소재 패키징 우수기업, 2015 산업자원부 장관상을 수상한 유망기업이다. 대표는 국내 최대 석유화학 원료 생산회사인 호남석유화학( 롯데케미칼)에서 연구, 생산, 영업을 두루 경험했다. 30 이상 친환경 소재 분야에 종사한 엔지니어다.

네고팩의 1 목표시장은 배달 음식 패키징 분야다. 코로나 팬데믹 이후 배달 시장이 가파르게 성장하고 있지만 일회용 포장재로 인한 환경오염 우려가 크다. 포장 필름 기업계에 당면 과제는 가지다. 첫째는 생분해성 플라스틱을 개발하는 것이고, 다음으로 탄소배출을 저감하는 것이다.

플라스틱은 인류가 개발한 기적의 소재다. 석유에서 추출한 플라스틱 원료(고분자 수지) 가공하기 쉽다. 생활에 필요한 다양한 도구를 원하는 대로 싸게 만들 있다. 현대사회는 플라스틱의 시대라 부를 만하다. 문제는 플라스틱을 폐기한 분해되는데 4~500년이 걸린다. 발명된 이후 지금까지 생산된 플라스틱 태워서 사라진 외에는 속에 묻혀 있거나 바다를 떠다니고 있는 셈이다.

바이오 플라스틱이 대안으로 떠올랐다. 옥수수 전분 같은 생분해성 물질을 혼합하면 가지 숙제를 해결할 있다. 미국 농무성은 천연 셀룰로오스를 25% 이상 포함하면 친환경 필름으로 인정한다. (우리나라는 20% 이상으로 규정하고 있다.) 그러나 일반적인 바이오 플라스틱은 기계적 강도가 약하고 생산비가 높아서 아직까지 경제성 없다.

네고팩은 바이오매스(Biomass; 석유 화석연료를 대체하는 개념으로 재생 가능한 생물자원) 초미세 분체(Powder) 기술에 승부를 걸었다. R&D비용에 매년 12억원 이상, 매출액 대비 15% 이상을 쏟아 부었다. 중소기업으로서는 무모한 짓이었다.

대표는 2000년대 산업의 흐름을 기능성 필름 기업이 성장하려면 원천기술을 확보해야 한다고 판단했다. 고만고만한 생산기술로 중국과 가격경쟁에서 이길 없다.

처음에는 압출성형기를 자체 제작했다. 기존 플라스틱 원료와 옥수수 전분에서 추출한 PLA(Polylactic Acid, 젖산) 혼합하여 생분해가 가능한 필름 개발을 시도했다. 다양한 컴파운딩(원료 배합) 방법을 시도했다. 약간의 진보된 결과를 얻었으나 치트키라 하기엔 부족함이 많았다.

한편, 옥수수 전분은 중요한 식량자원의 하나다. 가공식품의 원료로 널리 쓰이고 있다. 때문에 PLA 플라스틱 원료로 사용하는 것에 대해 비판 여론도 만만치 않다. 세계적으로 식량이 부족하여 굶어 죽는 인구가 많으므로 옥수수는 먹는데 사용해야 한다는 논리다. 옥수수로 바이오 에탄올을 생산하는 것에 대한 비판도 같은 이유 때문이다.

옥수수 가격이 폭등했다. 옥수수를 필름이나 에너지를 생산하는데 사용하므로 가격이 오르는 것은 당연하다. 생산량이 획기적으로 늘지 않는 가격은 계속 올라갈 것이다. 따라서 옥수수 전분은 대안이 없다.

버려지는 옥수수대와 같은 바이오매스를 활용할 없을까? 옥수수대의 주성분은 질기고 단단한 천연수지 섬유질인 셀룰로오스다. 옥수수대의 셀룰로오스를 활용하면 기계적 강도와 탄소배출 저감 문제를 동시에 해결할 있다.

문제는 셀룰로오스와 합성수지를 섞어서 컴파운딩해야 하려면 옥수수대를 5 마이크론(밀가루 입도의 절반 이하) 나노(10-9m) 수준으로 분쇄해야 한다. 셀룰로오스를 초미세 분말로 분쇄하는 것은 극한기술에 속한다.

초미세 분체기술로 탄소중립 선도

네고팩은 기존 분쇄기를 이용하여 최미세 분말의 생산을 시도했으나 한계가 많았다. 기술경쟁력을 확보하고, 다양한 응용 제품을 생산하려면 직접 제작할 수밖에 없었다. 7년간 연구 끝에 나노분체 분쇄기를 개발했다.

옥수수대에서 추출한 초미세 분말과 합성수지를 혼합하여 가공이 용이하도록 컴파운딩 기술도 개발하였다. 자연상태에서 분해가 가능하도록 산화아연 촉매도 첨가했다. 생분해성 필름으로 알려진 PLA 필름이 폐기 6개월 이상 지나면 분해된다고 말한다. 그러나 PLA 미생물에 의해 분해되려면 58 이상, 습도 70% 이상 되어야 한다. 자연 상태에서 조건을 만나는 것은 쉽지 않다. 네고팩의 산화아연 촉매의 미세입자는 분자(H2O) 접촉하면 수산기(OH-) 만들다. 수산기가 고분자 물질의 탄소 고리를 끊음으로써 필름의 분해가 가능해진다.

생분해성 용기와 Easy-Peel 기밀 필름이 완성되었다. 다음 단계는 용기에 필름을 씌우는 실링기(Sealing Machine) 개발하는 . 새로운 필름의 특성에 적합한 실링기를 만들고, 1년간 기밀성 테스트를 거쳤다. 멀고 험난한 길을 거쳐 배달 음식 패키징 관련 독자적 솔루션이 확보되었다.

네고팩의 실링기를 설명하는 이보영 대표
네고팩의 실링기를 설명하는 이보영 대표

참고로, 이지필 필름은 포장지를 개봉할 옆으로 힘을 주면 쉽게 벗겨지는 기밀성 포장필름을 말한다. 내용물이 부서지거나 찢기지 않으며, 손으로도 쉽게 뜯을 있어서 널리 활용되고 있다. 컵이나 트레이 같은 플라스틱 용기의 덮개 필름, 열성형용 하단 필름 또는 파우치용 필름에 적용되고 있다.

Easy-Peel 필름 제품들
Easy-Peel 필름 제품들

네고팩은 2020 환경산업기술원으로부터지구 환경오염 감소유해물질 감소효과에 대한 EL727 인증기준을 충족시켜 친환경 마크를 획득했다.

네고팩 필름은 포장재, 일회용 식품용기, 다회용 성형제품 등에 적용 중이다. 천연 플라스틱 소재인 셀룰로오스를 25% 이상 포함하고 있어서 그만큼 탄소발자국이 적은 제품들이다.

기존 바이오매스를 포함한 일회용품 식품용기는 기존 석유계 제품에 비하여 훨씬 비싸서 널리 보급하기 어려웠다. 바이오매스는 합성수지보다 정도 비싸다.  가공이 복잡하기 때문이다. 이들을 25% 섞으면 최종 제품의 재료비는 12.5% 이상 비쌀 수밖에 없다.

이에 비해서 네고팩의 분체바이오 소재는 천연물의 폐기물(버리는 옥수수대 ) 미세하게 분쇄하여 제조한다. 분쇄 공정, 혼합 공정만큼 비용이 올라가지만 기존 석유계와 비슷한 가격으로 생산할 있다. 네고팩의 기술개발 덕분에 탄소배출을 줄이면서 가격도 착한 셈이다.

2023 네고팩의 비즈니스는 매우 희망적이다. 탄소중립에 대한 관심이 높아지고, 동안 현장에서 효용성이 검증되었기 때문이다.

글로벌 시장 진출도 공격적으로 추진 중이다. 코로나19 팬데믹을 계기로 세계 국에서 배달 시장이 확대되고 있기 때문이다. 이미 중국에 합작법인을 만들었다. 난징정부와 우리 산업통상자원부 등의 도움으로 설립하였고, 네고팩은 기술 지원으로 30% 지분을 보유하고 있다. 이어 베트남과 필리핀, 인도네시아, 미얀마, 터키, 이란, 멕시코 그리고 일본 등에도 10 정도의 합작법인을 설립할 계획이다. 현재의 계획대로 추진된다면 2025 코스닥 상장도 가능할 것으로 예상한다.

한편, 대표에게 ESG 경영을 도입할 계획은 없느냐고 물었다. 영업이 어느 정도 궤도에 올라가면 적극적으로 검토할 것이라 한다. 기자가 네고팩은 ESG 경영 시스템만 도입하면 어렵지 않을 같다. 네고팩은 이미 친환경 기술 분야(Environmental)에서 글로벌 First Mover로서의 길을 걷고 있다. Social Governance요소만 체계화하면 국내 ESG 경영의 모범사례로 꼽을 있을 것으로 생각한다.

한편, 기자는 플라스틱 문제를 해결하려면 생산자에서 출발해야 한다고 생각한다. 생산자가 소비자에게 효용을 제공하면 자연스럽게 새로운 소재로 이행된다. 일회용품 줄이기 운동과 같은 소비자 운동은 부차적이다. 소비자에게 불편을 초래하면서 사회적 책임을 강요하는 어떠한 형태의 캠페인도 성공한 사례는 드물다. 생산자의 기술혁신과 소비자 운동이 병행되어야 한다. 네고팩의 사례에서 보는 것처럼 기업의 기술혁신이야 말로 기업의 사회적 책임이 아닐까?

네고팩의 핵심 기술

- 압출기 생산 설계 제작 기술 (FILM 생산 설비)
- 원료 생산(컴파운딩) 상품 설계 레시피
- 초미세 분체기(무기·유기물 대상) 설계·제작 기술
- 무기 항균제(ZnO) 생산 소재 생산 기술
- 상업용 포장 실링기 설계·제조 기술

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