바이오 화학산업의 선두주자, 네덜란드

- 기존 석유화학제품 대체할 바이오 화학제품 개발에 박차 -

- 물류와 금융 인프라·정부의 장기적 지원·선진 연구기관이 네덜란드 바이오 화학산업 발전 이끌어 -

 

 

 

자료원: Delft University, Wageningen University

 

□ 네덜란드의 바이오 화학산업의 가치사슬

 

바이오 화학산업의 가치사슬

 

 ○ 바이오원료

  - 가장 기본적인 바이오원료는 사탕수수·감자와 같은 식품. 네덜란드의 Cosun과 Avebe는 각각 사탕수수와 감자를 식품첨가제, 접착제, 바이오 빌딩블록(Building block)으로 이용가치를 높이기 위해 개발 중

  - 농산물 폐기물은 식품보다 비용 효율적인 방안으로 2세대 바이오연료 대두. Wageningen 대학은 리그노셀룰로오스(Lignocellulose)가공과 폐기물을 사용해 PHA(PolyHydroxyAkkanoate)를 생산하는 기술 개발 프로젝트를 추진하며 이 분야를 선도하고 있음. ECN(네덜란드 에너지센터)은 바이오가스로 탄화수소를 생산하는 프로젝트를 진행하고 있음.

  - 3세대 바이오 원료로는 조류(Algae)가 주목받고 있음. Wageningen 대학은 조류의 효율적인 배양방법과 가공방법을 개발. TNO(네덜란드 응용과학연구원)는 조류를 활용한 비즈니스 케이스 개발을 위해 조류 생산업체와 소비업체 간 컨소시엄을 구성했음.

 

 ○ 바이오매스 가공 기술

  - 바이오매스를 가공하는 기술로는 ① 열화학적 ② 기계적 ③ 화학적 ④ 바이오화학적 방법이 있음. 여기에서 이야기하는 바이오화학적 방법은 효소와 박테리아를 이용해 화학물질을 만들어내는 것으로 화이트바이오(White Biotech)라고 불리기도 함.

  - 화이트바이오산업에서 활동하는 네덜란드 기업들로는 DSM, PURAC, Waste2Chemical, Avantium 등이 있음.

   * DSM은 맥주효모균(Saccharomyces cerevisiae)을 이용해 바이오 숙신산(Succinic acid)를 생산. 효모를 이용하는 방법은 기존의 석유화학적 생산방식보다 이산화탄소 방출량을 반 이하로 감소시킴.

   * 전통적인 제빵제품과 설탕 생산업체 PURAC는 발효를 이용한 탄수화물 생산의 선도기업임. 현재 당발효방식을 통해 PLA(Polylactic Acid)와 숙신산을 생산

   * Waste2Chemical은 폐수와 농업폐기물을 가공해 중간사슬지방산(MCT)을 생산

   * Avantium은 Shell의 스핀오프 회사로 YXY기술이라고 불리는 촉매작용 기술을 개발해오고 있음.

 

 ○ 바이오 빌딩블록

  - 네덜란드 기업들은 PLA, 숙신산, FDCA 등 중요한 빌딩블록을 생산하고 있음.

  - PLA는 바이오 기반 폴리에스터를 생산하는 중요한 중간재임. 상대적으로 저비용으로 생산 가능하며, 기존의 석유화학적인 방법보다 이산화탄소 배출량이 1/6 가량임. PLA는 강성도가 높고 생분해성이지만 열변형이 쉬운 단점을 가지고 있었으나, PURAC과 Wgeningen 대학은 내열성을 높이는 기술을 개발해 자동차, 전자제품산업에서의 이용가치를 높였음.

  - 바이오 숙신산은 석유화학으로 생산된 숙신산을 바로 대체할 수 있는 빌딩블록으로 각광받음. BASF와 PURAC은 합작법인 Succinity를 설립해 5만 톤 규모의 바이오 숙신산 생산시설을 설립하고 있음. DSM과 Roquette의 합작 법인인 Reverdia는 이미 1만 톤 규모의 생산시설을 가동하고 있음.

  - FDCA(2,5-Furan dicarboxylic acid)는 PET의 대체제인 PEF 플라스틱의 빌딩블록. 이 물질은 Avantium에서 YXY기술을 이용해 생산되며 현재 코카콜라와 공동으로 새로운 콜라 병을 개발 중임.

 

 ○ 네덜란드에서 생산되는 바이오 화학제품

  - 네덜란드에서 바이오 화학제품의 비중은 점점 더 커지고 있으며, 그 분야는 크게 플라스틱, 페인트 및 코팅, 식품 첨가제 및 화장품 등이 있음.

  - 바이오 페인트는 이산화탄소 배출량과 독성이 기존 물감보다 낮아 호응을 얻고 있음. 세계 최대 물감, 코팅 생산자인 AkzoNobel은 2013년까지 바이오 화학기술을 이용해 CO₂배출량을 25~30% 감축하려는 목표를 세움.

  - PLA와 PEF는 새로운 바이오 플라스틱으로 중요도가 높음. PEF는 PET의 대체제로 소다병 등에 사용될 가능성이 있으며, PLA는 포장재질로 사용도가 높음.

  - 바이오 화학물질은 식품 첨가제로 사용될 경우 음식의 맛, 안전성, 보존 기간을 향상시키고 나트륨 함량도 줄일 수 있음. 또한, Cosun은 바이오 고분자를 이용해 안티에이징 제품, 보습제, 치약 등을 이미 생산하고 있음.

 

□ 풍부한 농업 기술 노하우와 정부 및 기업·연구기관의 꾸준한 협력이 성장 비결

 

 ○ 네덜란드는 세계 2위의 농식품 수출국으로 농업분야 기반시설이 잘 갖추어져 있으며 풍부한 농산 자원을 이용해 바이오 화학산업을 발전시킬 수 있는 여지가 많음.

  - 1700여 개의 기업이 농업 분야에 관련돼 있으며 1만여 개의 일자리를 창출하고 있음(2013년 기준).

  - 바이오 화학에서 핵심적 역할을 하는 white biotech는 효소와 박테리아를 이용해 특정 화학물질을 만들어 내는 기술로 과거부터 치즈, 맥주, 효모 등의 발효 기술이 뛰어나게 발달한 네덜란드가 유리한 조건을 갖추고 있음.

 

 ○ 대학교를 중심으로 바이오 화학기술 연구가 활발

  - 와게닝헨 대학교는 네덜란드 내에서 유일하게 축산, 원예, 환경, 식품, 동물, 식물 등 농업 분야를 전문적으로 다루는 대학교로, 그 분야에서 최고로 인정받고 있음. 농산물을 이용한 바이오 화학기술의 선두주자로 역할을 하고 있음.

  - 델프트 대학교는 biotechnology 부서가 따로 존재하며 Kluyver, BE-Basic과 같은 국가 연구소와도 협력 관계에 있음. 또한 델프트 대학교는 Bioprocess Pilot Facility라는 바이오 화학의 상용화를 촉진시키는 프로젝트를 담당하고 있음.

  - 이외에도 우트렉 대학교, 레이든 대학교, 흐로닝언 대학교, VU 암스테르담 대학교 등이 기관들과 협력을 맺고 연구를 진행 중임.

 

 ○ Biobased Economy의 기반을 다지려는 정부의 장기적인 시각과 지원이 큰 역할을 하고 있음.

  - 바이오매스는 네덜란드의 지속 가능한 에너지 사용량 중 이미 62%를 차지

  - 정부는 2025년까지 지속 가능한 에너지의 50%를 농업을 기반으로 한 바이오 기술로 대체하려고 하고 있음. 또한, 기존의 산업구조를 바이오매스 기반 구조로 바꾸었을 때 3만 개의 추가적인 일자리가 발생될 것이라고 예측해 농업 중심의 바이오 기술 발전을 더욱 장려하고 있음.

  - 네덜란드는 농업 관련 역사가 깊은 만큼 농업 혹은 바이오산업 투자도 다양하게 이뤄지고 있음. 그중 BE-Basic는 지속 가능한 사회를 위한 바이오 솔루션을 연구하는 민관 파트너십 기관으로, 2010년 시작 시 6000만 유로를 정부가 지원했으며, 나머지 6000만 유로는 사설 기업과 연구기관들이 지원

 

 ○ 물류허브로서 강점 지닌 네덜란드

  - 바이오화학 분야에서는 원재료를 원활하게 운송할 수 있느냐가 산업 발전의 중요한 요소

  - 로테르담항은 세계적인 화학운송 허브로 네덜란드와 유럽으로 이어지는 파이프라인 인프라를 보유하고 있어 바이오 화학 및 연료 회사들한테서 관심을 받고 있음. 로테르담항은 바이오산업을 미래 유망 사업으로 지명해 관련 기업들의 투자를 적극적으로 유치하고 있음.

 

 ○ 녹색경제를 지향하는 금융분야

  - 네덜란드에서 가장 큰 금융기관 Rabobank는 농업과 식품 투자에 세계적인 입지를 보이고 있음.

  - 이외에도 Kempen, Rothschild, Squarefield 등의 금융기관뿐만 아니라 the Dutch Greentech Fund, Horizon 3와 같은 사설 투자기금들의 투자도 다양하게 이루어지고 있음.

 

□ 시사점

 

 ○ 감소하는 석유 생산량과 계속되는 고유가, 환경 규제가 점점 엄격해지는 추세를 감안했을 때 바이오 화학이 미래 환경에 대비할 수 있는 해결책이 될 수 있음.

  - 미국, 러시아, 멕시코 등은 이미 석유생산 정점을 지났으며, 사우디아라비아 등 중동의 주요 산유국도 석유생산 정점을 향해 가고 있음.

  - 석유화학제품을 친환경 바이오화학제품으로 대체할 경우 석유자원 사용량 최대 65% 감축 및 CO₂ 발생량 최대 67% 저감 가능. 따라서 바이오 화학산업이 활성화는 석유를 전량 수입하는 국내 산업경제의 부담 절감을 위해 꼭 필요

  - 국제적 친환경 규제 강화에 대응할 바이오 화학제품의 중요성 증가

 

 ○ 국내에서는 바이오 화학 기술을 이용한 바이오 플라스틱 수요가 증가하는 반면 바이오 화학산업화 및 연구는 다른 나라들에 비해 매우 더딘 수준임.

  - 미국, 일본, EU 등 선진국은 이미 바이오 화학산업 육성을 위한 세부계획 수립 및 추진 중이며, 중국, 말레이시아 등은 풍부한 자원을 이용해 바이오 화학기술 개발에 집중적으로 투자하고 있음.

  - 국내 바이오 화학산업 생산액은 꾸준히 증가하고 있으나 바이오 플라스틱, 기능성 바이오소재 분야의 생산액은 증가폭이 미미

  - 한국은 바이오 화학산업의 핵심이라고 할 수 있는 바이오 고분자를 해외에서 대량 수입(PLA의 경우 미국의 NatureWorks사에서 전량 수입)

  - 바이오 고분자의 원료가 되는 바이오 매스는 곡물 가격 변동에 크게 영향을 받으므로, 바이오매스 자원 확보와 관련된 기술 개발이 필요함.

  - 정부의 바이오 화학 분야 R &D 투자가 석유화학분야의 약 22.9%에 불과한 만큼 바이오 화학산업의 가치사슬 전체에 걸친 종합적인 전략과 장기적 지원이 필요함.

 

 

자료원: Korea Institute of S &T Evaluation and Planning, Government of the Netherlands, 네덜란드 통계청(cbs), Delft University, Wageningen University 및 KOTRA 암스테르담 무역관 종합