LG화학, R&D로 친환경 지속가능 사업 분야 혁신

LG화학 미래기술연구센터 연구원들이 신규 개발한 생분해성 신소재의 물성을 테스트하고 있다.

LG화학은 친환경 PCR(Post-Consumer Recycled) 플라스틱을 개발을 통해 폐플라스틱 자원의 선순환을 위해 노력하고 있다.

전 세계적으로 석유화학 업계가 친환경 기업으로 거듭나기 위해 플라스틱 재활용에 사활을 걸고 있는 가운데 LG화학은 2019년 7월 고부가합성수지(ABS)를 재활용해 만든 PCR 화이트 ABS를 세계 최초 개발해 양산하는데 성공했다.

플라스틱 원료의 한 종류인 ABS는 가공성이 우수하고 다양한 색을 입힐 수 있어 자동차 내장재를 비롯해 TV나 공기청정기, 냉장고, 건조기와 같은 가전제품의 외장재에 사용된다. LG화학은 연간 약 200만톤에 달하는 ABS를 생산, 전 세계 시장 점유율 1위를 기록하고 있다.

PCR ABS는 통상 소비자로부터 사용 후 버려진 가전제품을 파쇄해 재활용이 가능한 ABS를 따로 분리해 내는데 무분별한 수거와 색을 나누는 것도 불가능해 대부분 검은색과 회색만 만들어졌다.

LG화학은 1년이 넘는 연구개발 끝에 재활용 ABS의 끊어진 분자를 이을 수 있는 물질을 개발했다. ABS를 재활용해도 나프타로 만든 ABS와 물성이 동등한 것을 확인했으며 제조 과정에서부터 특수 제작된 색소를 넣어 흰색을 띄게 하는데도 성공했다.

이밖에도 LG화학은 PCR PC(Polycarbonate) 원료 함량이 60%인 고품질/고함량의 친환경 플라스틱을 개발하여 글로벌 IT 기업에 공급하고 있으며, 향후 PCR PC 원료 함량을 최대 85%까지 높이고 제품군도 ABS(Acrylonitrile Butadiene Styrene)와 폴리올레핀(Polyolefin) 등으로 지속 확대하고 있다.

LG화학은 2020년 10월 세계 최초로 합성수지와 동등한 기계적 물성 구현이 가능한 생분해성 신소재 개발에 성공했다.

LG화학이 독자기술 및 제조공법을 통해 자체 개발한 신소재는 기존 생분해성 소재의 유연성과 투명성을 획기적으로 개선한 신소재다.

또한, 옥수수 성분의 포도당 및 폐글리세롤을 활용한 바이오 함량 100%의 생분해성 소재로 단일 소재로는 PP(폴리프로필렌) 등의 합성수지와 동등한 기계적 물성과 투명성을 구현할 수 있는 전세계 유일한 소재다.

기존 생분해성 소재의 경우 물성 및 유연성 강화를 위해 다른 플라스틱 소재나 첨가제를 섞어야 해 공급 업체별로 물성과 가격이 달라지는 한계가 있었지만, LG화학이 개발한 생분해성 신소재는 단일 소재로 고객이 원하는 품질과 용도별 물성을 갖출 수 있다.

특히 핵심 요소인 유연성은 기존 생분해성 제품 대비 최대 20배 이상 개선되면서 가공 후에도 투명성을 유지할 수 있어 생분해성 소재가 주로 쓰이는 친환경 포장재 업계에 파급 효과가 매우 클 것으로 예상된다.

LG화학이 신소재 개발에 성공할 수 있었던 것은 생분해성 핵심 물질에 대한 고유의 원천기술이 있었기 때문이다. LG화학은 현재 선제적 출원을 통해 생분해성 중합체, 조성물, 제조방법 등에 대한 총 25건의 특허를 국내외 보유하고 있다.

이를 바탕으로 LG화학 미래기술연구센터는 생분해성 핵심 물질의 분자량을 향상시키고 이를 중합하는 기술에 대한 연구를 진행했고, 기존의 소재와 차별화된 물성의 생분해성 신소재 개발에 성공했다.

LG화학은 최근 독일의 생분해성 소재 국제인증기관인 ‘DIN CERTCO’로부터 신규 개발한 생분해성 소재가 유럽의 산업 생분해성 인증 기준에 따라 120일 이내 90% 이상 생분해되는 결과도 확인 받았다.

LG화학은 확보된 신기술을 바탕으로 생분해성 소재 시장 진입을 가속화하는 한편, 사업 확대를 위한 바이오 원료 확보에도 박차를 가할 계획이다.

LG화학은 한국과학기술연구원(KIST)과 탄소중립 및 수소 에너지 등 관련 기술의 공동 연구개발을 위한 업무협약을 체결하고 탄소중립 실현에 필수적인 혁신 기술 연구개발과 상용화에도 나서고 있다.

이를 통해 CO₂(이산화탄소)를 활용한 고기능성 생분해 플라스틱 생산 분야와 그린 수소 생산 및 원료, 열·전기에너지 활용 등의 분야에서 기술개발을 추진하고 있다.

CO₂를 전환하여 생산할 수 있는 고기능성 생분해 플라스틱은 환경 친화적이며 생분해 되는 특성까지 갖고 있어 상용화 된다면 탄소 배출을 획기적으로 절감하는 것은 물론 폐플라스틱 문제까지 해결하게 된다.

22년 4월에는 ‘이산화탄소를 활용한 에틸렌의 전기화학적 생산 기술’과 ‘바이오매스 및 부생가스를 활용한 유기산의 생물학적 생산 기술’ 이전을 위한 공동연구실을 출범하기도 했다.

같은 해 5월에는 KIST와 공동연구를 통해 이산화탄소(CO₂)를 일산화탄소(CO)로 전환하는 효율을 세계 최고 수준으로 높일 수 있는 전기화학 전환 반응기를 개발하는 성과도 있었다.

일산화탄소는 합성가스, 메탄올 등 대체 연료와 플라스틱을 비롯한 다양한 화학 원료를 생산하는데 필요한 고부가 물질이다.

전기화학적 전환 기술은 전기를 이용해 이산화탄소를 일산화탄소 등 부가가치가 높은 탄소화합물로 전환하는 기술이다. 온실가스 감축을 통해 환경 문제를 해결함과 동시에 대기 중에 풍부하게 존재하는 이산화탄소를 원료로 사용할 수 있어 탄소 중립 실현에 필수적이다.

LG화학은 KIST와 함께 탄소 중립 분야의 원천 기술 개발을 지속적으로 강화해 나간다는 계획이다.

조효민 기자 jo.hyomin@joongang.co.kr