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중소기업 기술로드맵 조회결과

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화학 및 섬유소재

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바이오플라스틱
* 발행 년도 : 2017년
1. 기술로드맵

바이오플라스틱 기술로드맵

2. 개요
가. 정의 및 범위
  • 정의 : 바이오플라스틱은 친환경적인 플라스틱으로 간주할 수 있으며, 사전적 의미로는 식물성 유지, 옥수수 전분 또는 미생물에서 추출한 폴리에스테르 같은 재생 가능한 바이오매스로 만든 플라스틱
  • 범위 : 최근에는 생분해성, 산화 생분해성, 바이오 베이스 플라스틱이 이에 속하며 이러한 플라스틱은 자연계에서 6개월 내지 3년 이내에 분해
    최근에는 생분해성, 산화 생분해성, 바이오 베이스 플라스틱이 이에 속하며 이러한 플라스틱은 자연계에서 6개월 내지 3년 이내에 분해
나. 주요 제품

[ 바이오플라스틱의 종류별 특징 ]

주요제품 분류표
구분바이오플라스틱
생분해 플라스틱산화 생분해 플라스틱바이오 베이스 플라스틱
천연물계열석유계열결합형중합형
바이오매스 함량 50-70% 이상 - - 20-25% 이상
사용원료 천연물, 미생물계 석유유래 원료 중합 합성 생분해 촉메제, 식물체 등 천연물-고분자 결합 천연물-단량체 중합
종류 PLA, TPS, PHA, AP, CA 등 PBS, PES, PVA, PCL, PBAT 등 Oxo bio PE, Oxo bio PP, Oxo bio PA 등 Bio PE, Pio PP, Bio PET, Bio PA 등
규격기준 ISO 14885, ASTM D 6400 등 ASTM D 6954, UAE S5009 등 ASTM D 6866, CEN/TR 15932 등
장점 생분해 우수, 탄소저감 우수 분해기간 조절 가능, 물성 우수 탄소저감 우수, 강도 우수
단점 고가, 물성저하, 유통 중 분해가능 산화분해 필요(열 UV 등) 생분해 속도가 느림, 강도, 내수성 문제 가능성
분해 기작 미생물 분해 산화분해 후, 미생물 분해 -
범용 플라스틱 사용여부 X O O
생분해 기간 셀룰로오스 대비 6개월 이내 90% 또는 45일 이내 60% 이상 분해 셀룰로오스 대비 6개월 이내 60% 이상 분해 -
3. 시장현황 및 전망분석
가. 시장현황 및 전망

(1) 세계시장
Progressive Markets의 최근 보고서에 따르면, 세계 바이오플라스틱 시장은 2017년에서 2025년까지 연평균 19.2%의 성장률을 보일 것이고, 시장 규모는 2017년 기준 170억 달러로 유추되는데 2022년에는 438억 달러까지 급증할 것으로 전망

[ 바이오플라스틱 분야의 세계 시장규모 및 전망 ]

(단위 : 억 달러, %)

제품 시장현황 및 전망
구분‘15‘16‘17‘18‘19‘20‘21CAGR
세 계 시 장 119.6 142.6 170.0 202.6 241.5 287.9 343.2 19.2

* 바이오플라스틱 분야의 세계 시장규모 및 전망

(2) 국내시장
- 바이오플라스틱은 1980년대 후반부터 대두된 기존 플라스틱의 대체품으로써, 1990년대 중반 이후 환경 규제가 강화되면서 새롭게 부각되고 있는 산업 분야로, 2001년 쓰레기 봉투 30% 분해도 적용 의무화, 2003년 일회용품 등의 사용금지 법안 발효로 생분해성 플라스틱을 중심으로 시장이 확산

[ 바이오플라스틱 분야의 국내시장규모 및 전망]

(단위 : MT, %)

제품 시장현황 및 전망
구분‘15‘16‘17‘18‘19‘20‘21CAGR
국 내 시 장 8.6 10.0 11.7/td> 13.0 14.4 16.0 17.7 10.9

* 자료: The Freedonia Group Inc., "World Bioplastics"(2009)

4.기술분석
가. 기술환경 분석

현재 국내 기업들은 다른 외국에 비해 상대적으로 우위에 있는 수지의 가공 및 성형기술을 활용하여, 신소재 개발보다 실제 제품화 위주로 전환되어 가고 있는 새로운 국면에 접어듬

현재 생분해 플라스틱은 단점으로 지적되고 있는 너무 짧은 분해기간, 약한 물성, 내열성 및 내한성, 가격경쟁력, 고분자간 상용성 부족에 따른 재활용이 안 되는 문제 등의 일부 한계성 때문에 유통기한이 짧거나 수분, 미생물 등에 접촉시간이 길지 않은 분야에 국한되어 사용되고 있는 실정

바이오플라스틱 산업화에 절대적으로 필요한 기존 바이오플라스틱을 혼합 사용하여 물성 증가, 가공성 및 생산성 증대를 위한 상용화 기술 개발이 필요

5.핵심요소기술 선정

확정된 요소기술을 대상으로 중소기업에 적합한 핵심요소기술 선정

핵심기술 선정결과
분류핵심 요소기술설명
바이오 기능성 소재 정밀화학 소재 생산기술
  • 의약, 농약, 화장품, 도료, 접착제, 계면활성제, 전자정보소재 및 첨가제 등을 포함하며 전자 정보용, 2차 전지, colloid 및 나노소재 등 각종 첨단 화학소재 등을 포함하는 제품의 기능 향상을 위한 제품
엔지니어링 플라스틱 대체 소재 개발 기술
  • 옥수수와 밀 등에서 추출한 원료를 도입해 기존 플라스틱의 투명성, 가공성, 내화학성, 내열성, 친환경성 특징
바이오플라스틱 소재 PBAT, 바이오 PA, PBT 계열 바이오플라스틱 개발
  • 생분해 플라스틱으로 석유유래 원료 중합 합성 생분해 우수, 탄소저감 우수(천연물계) 고가, 물성 저하, 유통중 분해가능성
응용 바이오소재 생분해성 바인더 기술
  • 바이오메스와 플라스틱의 혼합공정에서,바이오메스의 고유색상이 탈색되어, 혼합과정에서 바인더인 플라스틱(수지)과의 혼화성이 효율적으로 됨, 색상의 조절 등 유효 생산
생분해성 가소제, 상용화제 개발 기술
  • 수지의 생분해성 유지, 수지와의 상용성 향상 신율, 인장강도, 내충격성 등의 기계적 물성을 향상 열안정성, 유연성, 투명성, 점착성, 내한성, 내구성 가공 온도 범위가 넓어 다양한 생분해성 수지 적용 가능
생분해성 개질 기술
  • PLA 수지를 포함하는 생분해성 수지로 형성하면서, 생분해성 수지를 열개시 가교 반응을 통하여 개질 용융강도 개선, 열 합판 가공 용이, 가공 후 기계적 물성 우수
탄소중립형 바이오매스 적용 바이오 베이스 플라스틱 기술
  • 생분해 측면보다 탄소중립(Carbon neutral)형 식물체 바이오매스를 적용하여 이산화탄소 저감이 강조 식물체 유래 물질, 생분해 물질, 석유화학 유래물질 등을 이용하여 제조됨. 중합형 및 결합형이 있음 유통기한이 길고, 생산성, 강도 등 물성 보완이 필요한 분야에 적용되어 바이오 PET, Bio-PE, Bio-PP 등