일본산업뉴스요약

Nikkei X-TECH_2021.8.6

'매스 밸런스'의 메커니즘
석유를 사용해도 100% 식물유래, 저렴하고 친환경적인 제품 제공

‘매스 밸런스 접근법(mass balance approach, 물질수지접근)’ 방식이 최근 화학업계에서 주목 받고 있다. 식물 유래 원료나 재활용재 등이 사용된 친환경 제품을 보다 매력적인 형태로 판매할 수 있기 때문이다. 예를 들어, 실제로는 석유 유래 원료와 식물 유래 원료를 혼합해 만든 플라스틱이라도 이 방식을 활용하면 일부를 ‘100% 식물 유래’로 간주할 수 있게 된다. 이것은 어떻게 가능한 것일까?

매스 밸런스 접근법은 어떤 특성을 가진 원료의 투입량에 따라 생산되는 제품의 일부를 '그 특성을 가진 원료만으로 생산되었다'라고 보는 방식으로, 카카오, 팜유, 종이, 전력 등 폭넓은 제품에서 활용되어 왔다. 이러한 제품들에게 공통된 것은 환경 등을 배려한 원료를 사용한 제품과 그렇지 않은 제품을 구별하기 어렵다는 점이다.

예를 들면, 카카오 원두 중에는 노동자의 인권이나 환경을 배려하고 있다고 제3자 기관이 확인한 인증 카카오와 그렇지 않은 비인증 카카오가 있다. 모두 ‘카카오 원두’라는 점은 같기 때문에, 초콜릿 등으로 가공하는 서플라이 체인(공급망) 내에서 섞이는 경우가 많다. 하지만 인증 카카오를 사용한 제품을 소비자가 선택하지 않으면, 인증 카카오의 시장은 성장할 수 없을 것이다. 이를 해결하기 위해 등장한 것이 ‘매스 밸런스 접근법’이다.

같은 양의 인증 카카오와 비인증 카카오를 섞어 초콜릿을 100개 생산했다고 가정하자. 실제로는 약 50%의 인증 카카오를 포함한 초콜릿을 100개 생산할 수 있다. 하지만 매스 밸런스 접근법을 적용하면 50개는 100% 인증 카카오, 나머지 50개는 비인증 카카오 초콜릿으로 볼 수 있는 것이다. 소비자는 ‘인증 카카오 100%’라고 표기된 초콜릿을 선택함으로써, 인증 카카오 시장을 서포트할 수 있게 된다.

-- 플라스틱의 바이오화와 재생을 지원 --
화학업계가 취급하는 친환경 원료도 품질이나 특성이 석유 유래 원료 등과 같을 경우, 생산 프로세스에서 혼합되는 케이스가 많다. 높은 효율로 생산할 수 있기 때문이다.

이에 독일 화학 대기업인 BASF는 외부의 인증 기관과 공동으로 화학 산업에 적합한 매스 밸런스 접근법을 개발. 2013년부터 독일의 공장에서 생산하는 플라스틱 등의 화학제품에 적용하기 시작했다. BASF는 바이오매스 원료나, 플라스틱 폐기물(폐플라스틱)을 케미컬 리사이클 한 재생 원료를 석유 유래 원료와 혼합해 사용하는 경우에 매스 밸런스 접근법을 적용하고 있다.

BASF재팬 경영추진본부의 이리에(入江) 시니어 매니저는 “매스 밸런스 접근법의 이점 중 하나는 기존 설비를 사용해 친환경 제품을 만들 수 있다는 것”이라고 한다. 만약 매스 밸런스 접근법이 없다면 친환경 원료가 다른 원료와 섞이지 않도록 하기 위해 전용 라인을 마련해야 한다. 매스 밸런스 접근법을 적용해 전용 라인과 같은 투자를 최소화함으로써 저렴하고 친환경적인 제품을 제공할 수 있다.

‘100% 바이오매스’ ‘100% 재활용’이라는 판매 방법이 생긴다는 점도 매스 밸런스 접근법의 매력이다. 이리에 시니어 매니저는 “100%라고 하는 숫자에 소구력이 있는 것은 분명하다”라고 말한다. 플라스틱 중에는 100% 바이오매스로 생산하기 어려운 것도 있다. 매스 밸런스 접근법을 활용하면, 형식상으로는 ‘100% 바이오’인 제품을 판매할 수 있어 친환경 제품을 요구하는 소비자의 수요에 대응할 수 있다.

예를 들어, 페트병에 사용되는 플라스틱으로 알려진 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET)는 에틸렌글라이콜과 테레프탈산이라는 두 종류의 원료를 3 대 7의 비율로 섞어 만든다. 식물 유래의 에틸렌글리콜은 이미 양산되고 있는데 반해, 식물 유래의 테레프탈산은 아직 실용화가 추진되지 않고 있다. 즉 현재 PET는 100% 식물 유래라고 보기 어렵다. 하지만 매스 밸런스 접근법을 적용하면 식물 유래 원료의 투입량에 따라 제품의 일부를 100% 바이오매스로 볼 수 있다.

-- 일본 기업과 정부도 매스 밸런스 정비에 나서 --
일본에서도 매스 밸런스 접근법을 활용하는 움직임이 확산되고 있다. 미쓰이화학(三井化学)은 국내 최초로 식물 유래 나프타(Naphtha, 조제 휘발유)인 바이오매스 나프타를 사용한 바이오매스 플라스틱 제조·판매를 시작한다. 매스 밸런스 접근법을 기반으로 제품의 일부를 100% 바이오매스로 제공할 것으로 전망된다.

미쓰이화학이 사용하는 바이오매스 나프타는 핀란드의 세계적인 바이오 디젤 기업 네스테(Neste)가 폐기 식물유로 제조한 것으로, 도요타통상(豊田通商)을 통해 조달하고 있다. 올 10월 이후, 미쓰이화학의 오사카공장(오사카)에서 기존의 석유 유래 나프타와 혼합할 예정이다. 에틸렌 등 화학제품의 기초 원료를 생산해 이를 기반으로 플라스틱 등을 제조하면 석유 유래 원료를 사용한 경우와 같은 품질의 제품을 만들 수 있다고 한다.

올해에는 오사카공장이 1년 간 사용하는 나프타 가운데 0.5% 정도를 바이오매스 나프타로 대체할 계획이다. 바이오매스 나프타의 투입량에 따라 그 일부를 ‘식물 유래 원료를 사용한 제품’으로 제공할 예정이다. 바이오매스 나프타는 석유 유래 나프타보다 고가이기 때문에 매스 밸런스 접근법을 통해 100% 식물 유래로 간주된 폴리머 제품은 석유 유래 제품보다 2~3배 비싼 가격이 될 것으로 예상된다.

미쓰이화학의 입장에선 매스 밸런스 접근법을 적용해 기존의 설비를 사용하면서 수요에 따라 바이오매스 제품을 늘릴 수 있다고 하는 이점이 있다. 하지만 석유 유래 나프타를 생산량이 제한된 바이오매스 나프타로 완전히 대체하는 것은 현실적이지 않다. 미쓰이화학은 2022년 이후, 수요에 따라 바이오매스 나프타의 사용량을 점차 늘려나갈 계획이다.

매스밸런스어프로치를 적용한 제품을 소비자에게 전달하기 위해서는 화학업체뿐 아니라 원료업체, 가공업체, 무역회사 등 공급망 대부분의 기업들이 제3자 기관의 인증을 받아야 할 필요가 있어 타사와의 협력이 불가결하다. 미기타(右田) 미쓰이화학 ESG 추진실장은 바이오매스 나프타로 만들어진 제품에 대해 “식품 포장재, 자동차, 가전 등 다양한 업계로부터 많은 문의가 들어오고 있다”라고 한다.

순수한 바이오매스 원료만을 사용하는 경우에는 기존과 완전히 다른 제조법이 필요하거나, 품질을 보증하기 위한 시작(試作) 작업 등이 방대해진다. 매스 밸런스 접근법은 제3자 기관의 인증을 취득해야 하는 번거로움은 있지만, 비교적 적은 부담으로 제품의 바이오매스화를 실현할 수 있다. ‘제품을 바이오매스화하는 권리를 구매하는 것과 같은 것’(미기타 실장)이라고 한다.

정부도 매스 밸런스 접근법의 보급을 위해 움직이기 시작했다. 환경성 등은 올해, ‘바이오 플라스틱 도입 로드맵’을 공표. 이 가운데 매스 밸런스 접근법 등의 인증 방법에 대해 검토한다고 한다. 환경 부하 저감 효과를 가시화함으로써 소비자에 대한 소구력을 높이는 것이 목적이다.

BASF 재팬의 이리에 시니어 매니저는 “약 5년 전에 매스 밸런스 접근법을 적용한 친환경 제품을 일본시장에 출시했을 때에는 사업을 지속하기 어려웠지만, 최근 1~2년은 탈탄소 사회를 목표로 하는 세계적인 움직임이 순풍으로 작용하고 있다”라며 환경의 변화를 설명했다.

미쓰이화학의 미기타 실장도 “지금까지 바이오 제품은 반복적으로 붐이 일었다가 사그라졌지만, 이번에는 일회성 수요는 아닐 것이다”라고 강조했다. 정부나 기업이 서스테이너빌리티(Sustainability, 지속가능성)를 중시하며 환경 목표를 내걸고 있는 가운데, 매스 밸런스 접근법은 친환경 제품을 보급시키는 수단으로 한층 더 활용이 확대될 전망이다.

 -- 끝 --

Copyright © 2020 [Nikkei XTECH] / Nikkei Business Publications, Inc. All rights reserved.