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화이트바이오
화이트바이오(White Biotechnology)는 생명공학이 화학 공정에 응용된 연구와 산업을 의미한다. 이는 화학제품 생산, 바이오 연료 개발, 바이오 촉매 및 생물학적인 화학 프로세스 연구 등을 포함한다. 예시로는 바이오매스(식물, 동물 등의 유기성 재료)를 이용한 바이오 화장품, 바이오 플라스틱 등이있다. 화이트 바이오는 기존 화학 공정에 대체 가능한 친환경적이고 지속 가능한 대안을 개발하는 데 초점을 맞춘다.
전세계적으로 환경 문제와 연료 부족 문제로 인해 탈 탄소 운동이 확산되고 있고, 화석연료를 대체 가능한 에너지를 찾기 위해 총력을 다하고 있다. 또한 무더기로 버려지는 플라스틱 등의 처분이 어려운 소재들을 대체하기 위한 친환경데이지 바이오, 소재를 카페인!찾기 위한 노력도 계속되고 있다. 자연스레 화이트 바이오 시장은 나날이 성장하고 있다. Adoroit Market Research의 조사자료에 따르면 화이트 바이오 산업은 전세계적으로 연 평균 10.1%의 고성장을 이루고 있다고 한다.
개요
화이트바이오란 식물을 비롯한 재생할 수 있는 자원, 즉 미생물이나 효소 등을 사용해 기존 화학소재를 바이오 기반으로 대체하는 산업을 뜻한다. 옥수수나 콩, 사탕수수, 목재류 등 식물자원을 이용해 화학제품이나 바이오 연료 등을 생산하는 기술이 그 기반이다. 화이트 바이오는 의약품·치료와 관련된 레드 바이오, 농수산업·환경제어와 관련된 그린 바이오와 함께 3대 바이오 산업 분야를 구성한다.
'화이트 바이오'는 바이오에너지와 석유기반 화학제품을 대체할 수 있는 친환경 제품을 생산하는 바이오 기술 분야를 뜻한다. 즉, 기존 화학산업 소재 대신 식물 등 재생가능한 자원이나 미생물·효소 등을 활용해 제품이나 연료 등을 생산하는 기술로 바이오플라스틱·바이오에탄올 등이 이에 속한다.
화이트바이오 제품은 생산 과정에서 탄소 배출량이 비교적 적고, 원료인 식물 등이 이산화탄소를 흡수한다는 장점이 있다. 예컨대 바이오에탄올은 옥수수나 사탕수수 등 곡물에서 추출한 전분을 발효시켜 만든 에탄올로, 기존의 화석연료와 달리 연소 시 대기 중에 이산화탄소를 배출하지 않고 재생이 가능해 친환경 재생에너지로 각광받고 있다. 또 바이오 플라스틱은 폐기된 후 일정 시간이 경과되면 미생물이 배출하는 분해요소에 의해 자연 분해되는 생분해성 플라스틱이다.
바이오 사업은 응용 분야에 따라 크게 ▷레드(보건·의료) ▷그린(농업·식품·자원) ▷화이트(화학·에너지)로 나뉜다. 이 가운데 화이트바이오는 지구온난화로 인한 기후변화와 미세먼지 등 환경에 대한 중요성이 더욱 강조됨에 따라 빠른 성장을 보일 것이라는 전망이 높다. 실제로 최근 미국·유럽연합(EU) 등 선진국들은 플라스틱 쓰레기 문제 해결과 탄소 저감 등을 위해 화이트바이오 산업에 주목하고 있다.
한국 역시 화이트바이오 산업의 경쟁력 확보를 위해 2020년 12월 '화이트바이오산업 활성화 전략'을 확정한 바 있다. 정부는 화이트바이오 산업의 경쟁력 확보를 위해 수요 창출 지원, 규제 개선, 기반 구축 등을 통해 민간 투자를 이끌어낸다는 계획이다. 이에 따르면 기존 플라스틱의 대체 소재로 주목받고 있는 생분해성 바이오플라스틱을 개발하기 위해 소재 제품화와 신규 소재 발굴을 적극 지원한다. 또 정부 인증 평가 방법을 다양화하고 생분해성 바이오플라스틱에 특화된 시험평가기관을 구축하는 등 기반 마련에도 나설 방침이다.
화이트바이오의 주요 분야
- 바이오 연료
바이오매스(예: 식물, 미생물)를 사용하여 연료(예: 바이오디젤, 바이오에탄올)를 생산하는 기술이다.
- 바이오에탄올: 사탕수수, 옥수수, 감자 등을 발효시켜 에탄올을 생산하며, 휘발유와 혼합해 사용한다. 바이오 에탄올은 식물에서 추출한 전분을 발효시켜 만든 에탄올로, 주로 차량 연료 첨가제로 활용된다. 이는 기존의 가솔린과 달리 연소 시에 온실가스를 배출하지 않아 환경 오염이 적고, 식물을 통한 재생 가능한 자원으로
얻어진다는 장점이 있다.
- 바이오디젤: 식물성 기름과 동물성 지방을 통해 디젤 연료를 대체할 수 있는 바이오 연료를 생산한다.
- 미래 가능성: 셀룰로오스와 같은 비식량 자원을 이용하여 제2세대, 제3세대 바이오 연료로 발전하고 있다.
- 바이오 플라스틱
천연 유래 물질로부터 생산한 플라스틱으로, 환경에서 분해되거나 재활용이 가능한 바이오 기반 플라스틱을 말한다. 바이오 플라스틱은 미생물의 체내에서 만들어진 폴리에스테르를 이용하여 만든 플라스틱으로, 자연 분해성을 가지고 있어 일반 플라스틱보다 친환경적이다. 5~6년 안에 자연 분해되어 탄소 중립적인 소재로 평가받고 있다.
- 유형:
- 생분해성 바이오 플라스틱: PLA(폴리락트산)와 같은 플라스틱은 자연 환경에서 미생물에 의해 분해되어 쓰레기를 줄인다.
- 바이오 기반 플라스틱: 바이오매스에서 추출한 소재로 만든 플라스틱으로, 기존 석유 기반 플라스틱과 유사한 물성을 가지며 재활용이 가능하다.
- 적용 분야: 포장재, 용기, 일회용 제품 등에서 사용되며, 화석 연료 기반 플라스틱을 대체한다.
- 효소 공학 및 바이오 촉매
화학 반응을 촉진하는 효소를 공정에 적용하여, 기존 화학 촉매 대신 생물학적 촉매를 사용하는 기술이다.
- 장점: 효소는 특정 조건에서 높은 반응성을 가지며, 높은 선택성과 낮은 에너지를 요구하여 환경 친화적이다.
- 응용 사례:
- 제약 산업: 특정 약물 합성에 필요한 고효율 효소를 사용하여 공정의 효율성을 높인다.
- 화학 산업: 세제, 식품 첨가물, 연료 생산에서 효소 촉매가 활용된다.
- 산업용 미생물 공정
미생물을 이용하여 화학물질이나 에너지를 생산하는 공정으로, 바이오 기반 화학제품을 생산하는 데 사용된다.
- 주요 활용:
- 유기산 생산: 구연산, 젖산, 숙신산 등 다양한 유기산을 미생물을 통해 저비용으로 대량 생산할 수 있다.
- 아미노산 생산: 식품 첨가물 및 사료 첨가제로 사용되는 글루탐산, 라이신 등의 아미노산을 미생물을 통해 생산한다.
- 바이오 리파이너리
전통적인 석유화학 정제소처럼, 바이오매스를 원료로 하여 다양한 바이오 기반 제품을 생산하는 공정이다.
- 바이오매스 활용:
- 농업 폐기물, 목재, 음식물 쓰레기 등 비식용 바이오매스를 원료로 바이오 연료, 바이오 화학물질, 비료 등의 다양한 제품을 생산한다.
- 미래 전망: 자원의 재활용과 에너지 효율성을 극대화하기 위해 통합적인 바이오 리파이너리 설비가 발전하고 있다.
장점
- 경제적 가치
화이트 바이오 산업은 바이오 연료, 바이오 플라스틱, 정밀 특수화학 제품 등을 생산하여 새로운 경제 성장 동력을 창출하며, 이는 새로운 산업 분야를 개척하고 일자리 창출에도 기여할 수 있다.
- 친환경성
화이트 바이오는 기존의 석유 기반 제품을 친환경적인 바이오 기반 소재로 대체함으로써 환경오염을 최소화한다. 석유화학 제품에 대한 의존도를 낮추고, 탄소 배출량을 줄여 지구 온난화에 대한 대응에 기여한다.
- 재생 가능한 자원 활용
화이트 바이오는 옥수수, 콩, 미생물 효소 등 재생 가능한 자원을 활용하여 생산된다. 이는 자원의 지속 가능성을 보장하면서도 석유와 같은 한정된 자원에 대한 의존도를 낮추는 데 도움을 준다.
- 다양한 응용 분야
화이트 바이오는 바이오 연료, 바이오 플라스틱, 화장품, 의약품, 식품 등 다양한 분야에서 활용될 수 있으며, 바이오 기술의 다양성과 융합이 가능하다는 점을 보여준다.
- 지속 가능한 미래
화이트 바이오는 기후 변화와 환경 문제에 대한 대응책으로 주목받고 있다. 재생 가능한 자원을 활용하고 친환경적인 소재를 생산하는 데 기여함으로써 지속 가능한 산업을 구축하는데 중요한 역할을 한다.
화이트바이오 산업 전망
산업부에 따르면 최근 미국과 유럽연합(EU) 등 선진국은 플라스틱 쓰레기 문제 해결, 탄소 저감 등을 위한 산업적 대안으로 바이오플라스틱 등 화이트바이오 산업을 주목하고 있다.
전 세계적으로 전통적 석유화학 산업은 향후 화이트바이오 산업으로 대체될 것으로 보인다. 화이트바이오 글로벌 산업시장 규모는 연평균 18% 성장 중이다. 현재의 탄소 중립에 대한 투자는 배출한 탄소를 비오염물질로 정화하는 기술에 집중되고 있지만, 궁극적으로는 탄소 배출을 '0'으로 만드는 에너지원에 대한 투자로 전환될 것이기 때문이다. 특히 화이트바이오 산업의 발전은 한국과 같은 비산유국의 에너지 수입 부담을 줄여주는 이점도 있다.
세계 바이오플라스틱 시장의 경우, 2018년 29억 불(생산량 211만 톤) 규모로 전체 플라스틱 시장의 약 0.5%를 차지한다. BIOECONOMISTA가 2019년에 전망한 자료에 따르면, 2023년 바이오플라스틱시장은 39억불로 성장할 예정이다. 코카콜라가 2030년까지 전체 페트병의 50%를 친환경 원료로 만들겠다고 발표했고, 나이키도 친환경 재생 소재로 만든 운동화를 출시하는 등, 수백 조 원에 이르는 1회용/범용 플라스틱 시장이 친환경 소재로 빠르게 대체되고 있다.
2016년 기술수준평가에 따르면, 한국의 그린, 화이트바이오 분야 기술은 최고기술국 대비 평균 4.4년의 기술격차를 보인다. 한국도 2012년부터 바이오화학 육성 전략을 통해 화이트바이오에 대한 지원을 해오고 있긴 했다. 그러나 그 투자 규모가 선진국에 비해 작고 정책적 지원도 제한적이어서 기술격차를 따라잡기에 어려움을 겪었다. 한국의 바이오의약/식품 분야 대비 화이트바이오 시장은 답보 상태이며, 바이오플라스틱 제품 상용화 역시 미미한 상황이다.
이런 상황에서 2022년 산업통상자원부는 드디어 정부 주도로 화이트 바이오산업을 키우겠다고 발표했다. 정부는 미래 유망산업인 화이트 바이오산업의 경쟁력을 확보를 위한 수요창출 지원, 규제 개선, 기반 구축 등으로 민간 투자를 견인할 계획이다.
참고자료
- 〈화이트 바이오〉, 《시사상식사전》
- 한화솔루션 블로거, 〈친환경 화학기술 ‘화이트 바이오’ 뜬다! <우리가 몰랐던 과학 이야기> (181)〉, 《세계일보》, 2023-11-26
- 데이지카페인, 〈<바이오> 레드바이오 vs. 그린바이오 vs. 화이트바이오〉, 《네이버 블로그》, 2023-06-14
- 한국가스기술공사, 〈친환경 기술이 주는 미래, “화이트 바이오”〉, 《네이버 블로그》, 2023-12-27
- 인사이저, 〈화이트 바이오? 뭐길래 세상을 바꾸나〉, 《네이버 블로그》, 2020-12-17
같이 보기
