일본산업뉴스요약

Nikkei X-TECH_2021.11.29

자동차 부품에 바이오 플라스틱 채용
화학기업 DSM이 극복한 장벽

네덜란드의 최대 화학기업 Royal DSM이 개발한 바이오매스(식물유래) 폴리아미드(PA) 수지가 자동차 부품에 채용되었다. 세계적인 베어링 기업인 일본정공(NSK)이 구름베어링(Rolling Bearing) 케이지에 DSM의 바이오매스 폴리아미드 수지를 채용했다. 22년에 양산을 시작한다. NSK는 현재, 석유 유래의 PA66 수지를 사용하고 있다.

DSM의 일본법인인 DSM Engineering Materials(DSM 재팬)에서 일본, 한국, 동남아 지역의 커머셜 디렉터를 맡고 있는 다카오(高雄) 씨는 “자동차 업체나 자동차 부품 업체로부터, 식물 유래 수지를 사용해 부품 제조 공정에서 나오는 이산화탄소(CO₂) 배출량을 줄이고 싶다는 수요가 높아지고 있다”라고 말한다.

다만 종래의 식물 유래 PA 수지는 일반적으로 석유 유래 PA 수지에 비해 기계적 특성이나 내열성, 내구성 등이 떨어진다는 과제가 있었다. 또한 수지의 제조 공정에서 CO₂ 배출량의 삭감 효과가 한정적이라는 제약도 있었다. DSM의 식물 유래 PA 수지는 이러한 장벽을 극복한 것으로, NSK의 구름베어링 케이지에 채용되었다.

NSK에 채용된 DSM의 식물 유래 PA 수지 ‘EcoPaXX B-MBPA410(이하, 신제품)’은 옥수수에서 추출한 ‘피마자유’ 유래의 성분(세바식산)과, 석유 유래의 성분(디아미노부탄(DAB))이 원료다. 그 배합 비율은 세바식산이 72%, DAB가 28%다. 2개의 원료를 중합해 제품을 만든다.

이 중 석유 유래의 DAB 부분에 '매스 밸런스 어프로치(물질수지접근)'라는 방법을 적용했다. 이 방법은 석유 유래의 원료에 식물 유래의 원료를 일정한 비율로 혼합하면, 그 원료로 만든 제품이 제3자 기관으로부터 ‘100% 식물 유래’라고 인정을 받는 것이다.

DSM의 신제품의 경우, 우선 나무 부스러기에서 추출한 ‘톨유(Tall oil)’를 이용해 바이오 베이스의 모노머를 만든다. 다음으로 DAB의 배합 비율(28%) 중 10%를 이 모노머로 바꿨다. 그 결과, 제3자 기관으로부터 100% 식물 유래(28% 매스 밸런스 어프로치)라는 인정을 받았다고 한다. 기계적 강도 등의 성능은 이 방법을 적용하지 않는 경우와 다르지 않다고 한다.

-- 석유 유래 PA 수지를 웃도는 성능 --
실제로 NSK의 구름베어링 케이스에서는 석유 유래의 PA66 수지를 웃도는 성능을 얻을 수 있었다. 또한 결정화 속도가 빠르기 때문에 PA66 수지에 비해 성형 사이클 타임을 20% 단축할 수 있다.

또한 카본 풋프린트(케이스의 라이프 사이클 전체를 통해 배출되는 온난화 가스의 양을 CO₂의 양으로 환산한 것)는 석유 유래 PA66 수지의 10분의 1로 억제된다. 재료 비용은 PA66 수지의 1.5~2배로 높지만, 구름베어링 전체의 부품 비용이 기존과 비슷하게 억제된 것도 채용을 결정하게 된 큰 요인이 되었다.

DSM은 21년에 매스 밸런스 어프로치 방식을 활용한 식물 유래 PA6 수지를 제품화했다. 22년에는 이 방법을 이용한 식물 유래 PA46 수지도 시장에 투입할 계획이다. “다른 수지에 대해서도 이 방법을 활용해, 환경 부하가 낮은 제품을 개발해 나갈 계획이다”(DSM 재팬의 다카오 씨).

또한 DSM 재팬은 카본 뉴트럴(탄소중립)의 실현을 위해, 다음의 4개의 대응을 진행하고 있다. 이번 신제품은 이 중 (4)의 대응의 일환으로 개발한 것이다.

(1) 30년까지 16년 대비 온난화 가스를 50% 삭감(스코프1, 스코프2: 자사 배출과 전력에너지 사용, 스코프3: 스코프1, 스코프2 이외의 제품 1톤당 간접 배출량)
(2) 40년까지 스코프1과 스코프2에서 온난화 가스의 배출 제로
(3) 25년까지 공장에서의 재생 가능 에너지 사용 비율을 100%
(4) 30년까지 식물 유래 또는 재활용 베이스의 제품을 발매한다(식물 유래 또는 재활용 베이스의 원료를 적어도 25% 함유시킨다)

또한 (4)의 대응에서는 ‘메커니컬 리사이클’과 ‘케미컬 리사이클’의 실현을 목표로 한다. 전자는 수지 부품을 회수하고 분쇄해 원료로서 사용하는 것이다. 후자는 회수한 수지 부품을 열분해해 원료(모노머)로 되돌리고, 중합해 다시 만든다. “메커니컬 리사이클의 실현은 약 5년 후, 케미컬 리사이클의 실용화는 10년 정도 걸릴 것으로 보인다”(DSM 재팬의 다카오 씨).

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