2024년 9월, 글로벌 화학 대기업 트린세오(Trinseo)는 독일 슈타데에 위치한 폴리카보네이트(PC) 생산 공장의 폐쇄를 발표했다. 생산은 2025년 1월까지 중단될 예정이며, 이후 회사는 하류 공정용 PC 복합 제품을 외부에서 조달할 계획으로, 이를 통해 연간 약 $15–20백만 달러를 절감할 것으로 예상됩니다.
통계에 따르면, 트린세오(Trinseo)의 독일 PC 공장은 연간 생산 능력이 160,000톤으로, 코베스트로(Covestro)에 이어 독일에서 두 번째로 큰 PC 생산 업체입니다. 연구진들은 이 공장 폐쇄 결정의 원인을 원자재 비용 변동으로 꼽았으며, 이는 이익 마진에 상당한 영향을 미쳤습니다. 특히, 원자재 비용은 PC 총 원가 구조의 69% 이상을 차지하여 가장 큰 비용 요소입니다. 유틸리티 비용이 두 번째로 큰 비중을 차지하며, 총 단가에 약 24%를 기여합니다. 반면, 첨가제, 촉매, 폐기물 처리, 인건비, 관리비 등의 기타 비용은 상대적으로 비중이 적습니다.
그림 1: 폴리카보네이트(PC)의 원가 구조 비율
포스겐을 사용하지 않는 폴리카보네이트(PC) 생산에 사용되는 원자재 중 비스페놀 A가 원자재 비용의 가장 큰 비중을 차지하며, 약 83%를 차지합니다. 그 다음으로 디메틸 카보네이트(DMC)와 페놀이 각각 15%와 2%를 차지합니다. 비스페놀 A 가격의 변동은 PC 원가에 57%를 초과하는 영향을 미치며, 이는 비스페놀 A를 가장 주요하고 중요한 원가 요인으로 만듭니다.
그림 2: PC 원자재 비용 구성 비율
그림 3: 2023년 국내 비스페놀 A 시장 가격
비즈니스 소사이어티(Business Society)의 자료에 따르면, 비스페놀 A의 시장 가격은 2023년 이후 큰 폭으로 등락을 거듭하며 전반적으로 “롤러코스터”와 같은 추세를 보이고 있다. 2024년 10월 초 현재, 중국의 비스페놀 A 평균 시장 가격은 톤당 10,000위안 아래로 떨어졌다. 그러나 가격 하락 폭이 크지 않아 PC 부문의 이익 마진을 크게 끌어올리지 못했으며, 이는 트린시오(Trinseo)가 PC 시장에서 철수하기로 결정한 주요 원인 중 하나일 수 있다.
현재 PC의 주요 생산 공정은 포스겐법과 비포스겐 에스테르 교환법이다. 새로운 친환경 생산 공정은 바이오 기반 이소소르비드를 원료로 사용하여 에스테르 교환 중축합을 통해 PC를 생산하는 방식이다. 현재 일본 미쓰비시 케미칼이 바이오 기반 폴리카보네이트 생산을 성공적으로 상용화한 유일한 기업이다. 비스페놀 A와 달리, 바이오 기반 이소소르비드는 안전성이 높은 지방족 화합물로서 식품 포장, 유아용 젖병, 의료 기기 등의 분야에 적용될 가능성이 매우 높다.
그림 4: 포도당을 이용한 폴리카보네이트 합성 기술 경로
미쓰이 케미칼과 미쓰비시 가스 케미칼(MGC)은 이소소르비드를 이용한 바이오 기반 폴리카보네이트(PC) 공중합체의 상용 생산을 최초로 달성했습니다. 미쓰비시 케미칼은 DURABIO가 기존 PC 수지에 비해 뛰어난 광학적 특성과 내충격성을 제공한다고 밝혔습니다. 이소소르비드는 비스페놀 A와 달리 지방족 화합물이다. 이 PC 수지는 높은 투명도와 광학적 균일성을 갖추고 있을 뿐만 아니라, 빛에 노출되어도 황변 현상이 미미하다. 투명도가 높아 짙은 색상이나 메탈릭 마감 처리도 쉽게 구현할 수 있다.
이소소르비드는 폴리카보네이트(PC) 생산 과정에서 비스페놀 A를 대체할 수 있는 바이오 기반 원료입니다. 이소소르비드는 다양한 바이오매스 원료에서 포도당을 추출한 후, 촉매를 이용해 포도당을 수소화하여 소르비톨을 생산하고, 이어 소르비톨을 촉매적으로 탈수시켜 얻어집니다. 이소소르비드는 포장, 자동차, 코팅, 접착제 등 다양한 분야에서 폴리카보네이트, 폴리우레탄, 폴리에스터 및 에폭시 수지의 성능을 크게 향상시킬 수 있습니다. 또한, 바이오 기반 원료라는 특성 덕분에 이소소르비드를 이용한 PC 합성은 하류 산업이 탄소 순배출 제로 목표를 달성하는 데 기여합니다.
세계적인 화학 기업 SABIC은 자사의 첫 번째 바이오 기반 폴리카보네이트(PC) 공중합체인 LNP™ ELCRIN™ EXL7414B 공중합체를 출시했습니다. 이 제품은 소비자 가전 산업이 탄소 중립 목표를 달성하는 데 기여하는 동시에 SABIC의 지속가능성 전략을 발전시키는 데 도움을 줍니다. 이 바이오 기반 PC는 또한 SABIC 제품 중 최초로 국제 지속가능성 및 탄소 인증(ISCC+)을 획득한 제품입니다. 질량 균형(mass balance) 접근법에 따르면, 이 제품의 조성에 포함된 바이오 기반 성분 중 50% 이상이 폐기물에서 유래한 것입니다. 화석 기반 대체재와 비교했을 때, 이 새로운 바이오 기반 수지 1kg당 이산화탄소 배출량을 2kg씩 줄여줍니다. 이 혁신적인 바이오 기반 PC는 이미 스마트폰 배터리 커버에 성공적으로 적용되어, 최종 고객이 경쟁 우위를 확보하고 지속 가능성 노력을 강화할 수 있도록 지원하고 있습니다.
바이오 기반 PC의 광범위한 보급은 상류 원료의 개발에 달려 있습니다. 우수한 바이오 기반 원료인 이소소르비드는 주로 소르비톨에서 추출되며, 소르비톨은 입수성이 뛰어나고 비용 효율적이며 환경 친화적입니다. 그 결과, 이소소르비드는 폴리젖산(PLA)에 이어 두 번째로 유망한 바이오 기반 화학 물질로 평가되며, 상당한 상업적 잠재력을 지니고 있습니다.제약 분야에서 이소소르비드는 효과적인 삼투성 경구 이뇨제로 사용되며, 이소소르비드 디니트레이트 및 이소소르비드 모노니트레이트와 같은 의약품의 제조에도 사용됩니다. 플라스틱 분야에서는 이소소르비드와 구연산으로 합성된 구연산염 기반 가소제가 프탈레이트 기반 가소제와 같은 기존 가소제를 대체할 수 있는 새로운 종류의 친환경 가소제로 주목받고 있습니다.
