바이오 플라스틱, PLA의 특성에 대해 알아보자

안녕하세요. 공방나즌입니다.

이번에는 잠시 화제를 바꿔 3D프린팅 그 자체에 대한 이야기 보다는 밀접한 관련이 있는 것에 대한 이야기를 해볼까 합니다. 바로 FDM 3D프린터의 재료로 최근 널리 쓰이고 있는 PLA(Poly-Lactic Acid)입니다.

최근 몇 년간 전 세계적으로 환경 문제에 대한 위기감이 고조되면서 탄소 국경세, 탄소배출권과 관련된 담론들이 많이 오가고 있으며 실제로 몇몇은 진행 중이기도 하죠. 그래서 갈수록 각종 기업들은 친환경 원료를 쓴 다양한 제품을 만드는 게 필연적일 수밖에 없게 됐습니다. LG화학, 롯데케미칼, KT&G 등 많은 기업들이 이미 친환경 사업에 발을 들이고, 바이오플라스틱 개발에 박차를 가하고 있는 상황이라고 합니다.

바이오 플라스틱은 바이오매스, 즉 생물유기체 기반의 고분자 플라스틱을 의미합니다. 3D프린팅 유저들에게 익숙한 PLA는 그 중에서도 아주 대표적인 친환경 플라스틱, 바이오 플라스틱이라고 할 수 있습니다. PLA는 옥수수, 사탕수수, 감자 등에서 얻어지는 전분이나 당분으로 만든 생분해 플라스틱입니다. 구체적으로는 전분 등에서 젖산(Lactic Acid)을 추출해서 만들게 되는데, 자연 상태의 젖산추출물은 L-Lactide, D-Lactide, meso-Lactide의 혼합물의 형태로 추출됩니다. 제품을 만들기 위해서는 성분의 순도를 높여야 하기 때문에, 이 과정에서도 meso타입은 없애고, D타입은 1% 이내로 함량을 줄이고 L타입의 비율을 99%이상의 고순도로 끌어올린 LA를 생산하는 것이 PLA 공정의 핵심이라고 합니다. 이렇게 정제된 원료, LA를 PLA 생산업체가 공정을 거쳐 PLA라는 재료를 만들어내게 되는데, PLA 생산 자체는 진입장벽이 많이 낮아졌고, 그에 따라 단가 또한 낮아진 상태라고 합니다. 그래서 그리 비싸지 않은 가격에 필라멘트 형태로 대중적으로 보급될 수 있었겠죠. 시대의 흐름이 바뀐 만큼 PLA에 대한 수요는 점점 많아지고 있어 최근 PLA업체들이 계속해서 생산설비를 증설하는데도 공급부족 현상이 나타나고 있다고 합니다. 여기에 LA공급 부족까지 더해져 상황이 더 심해지고 있다고 하네요.

PLA 비닐봉지

이런 폭발적인 수요의 배경에는 미국과 유럽이 있습니다. 미국과 유럽에서는 이미 PLA의 사용이 매우 대중화되어있습니다. 그곳에서 쓰이는 비닐봉지들은 100% PLA소재로 생산되고 있으며, 일회용 플라스틱 또한 70%이상이 PLA로 제작되고 있다고 합니다. 이렇게 대중화된 공급과 수요에 맞춰, PLA를 분리수거하며 친환경적인 폐기도 정책적으로 뒷받침되고 있는 것 같습니다. 우리나라에서 PLA가 그다지 친숙하지 않아 의아했지만 그 이유가 해외의 정책적 기조에 있었다고 할 수 있습니다.

PLA는 물성측면에서 깨지기 쉬운 취성, 습기에 약한 소수성을 개선하기 위한 방향으로 기술이 연구개발되고있다고 합니다. 전에도 설명드렸다시피, PLA필라멘트는 습기에 매우 취약해 보관에 유의해야하는데, 이것을 개선하기 위해 연구가 이루어지고 있는 것입니다. 이는 PLA와 PGA라는 다른 플라스틱의 조합으로 만들어지는 PBAT형태로 진행되고 있습니다.

*이 게시글은 이베스트 투자증권 이안나 연구위원의 2020.12.21. 리포트를 참고해 작성되었습니다.