LETZero 지식백과는 LG화학의 친환경 브랜드 LETZero에서 생산하는 친환경 소재를 소개하는 시리즈입니다. 지난 시간에는 지속 가능한 생분해 소재 설루션 COMPOSTFUL™ 소재에 대해 알아보았습니다. 오늘은 3HP의 특징과 쓰임에 대해 알아보겠습니다.

생분해성 플라스틱의 핵심 물질, 3HP

일정한 조건 아래에서 미생물이나 분해효소 등에 의해 물과 이산화탄소로 분해되는 생분해 플라스틱. 옥수수와 전분 등을 원료로 만들어지는 PLA(Poly Lactic Acid)와 자연에서 산소, 열 반응으로 빠르게 분해되는 PBAT(Poly-Butylene Adipate Terephthalate)를 비롯해 PLH(PolyLactate-co-Hydracrylate) 등이 대표적인 생분해 플라스틱입니다. 그중 PLH는 젖산과 3HP3HP(3-Hydroxypropionic Acid)로 만들어지는 소재입니다. 오늘은 PLH에도 쓰이는 소재, 3HP에 대해 자세히 알아보겠습니다.

3HP는 젖산과 동일하게 수소 원자 6개와 탄소 원자 3개, 산소 원자 3개로 구성된 분자입니다. 수소 원자와 산소 원자 하나로 이루어진 원자단* 하이드록시기(Hydroxy Group)가 어느 자리에 붙는지에 따라 젖산이 되거나 3HP가 됩니다. 한마디로 3HP와 젖산은 같은 원자로 구성되었지만 원자 구조가 다릅니다.

3HP는 식물성 원료로 만든 바이오 소재입니다. 미생물이 관여하는 발효 공정에서 옥수수 성분의 포도당, 비정제 글리세롤 같은 식물성 원료가 분해될 때 3HP가 생산됩니다. 앞서 언급한 하이드록시기처럼 화학 반응이 쉽게 일어는 구조라 3HP는 여러 형태로 전환될 수 있습니다. 이러한 특징 덕분에 3HP는 다목적 화학 물질을 뜻하는 플랫폼 케미컬(Platform Chemical)이라 불리기도 하며 사용 범위 또한 굉장히 다양합니다.

* 원자단 : 다수의 원자가 모여서 구성된 화학적, 기능적으로 구별되는 단위

이렇게 쓰임새가 광범위하고 친환경적인 성격까지 가진 3HP는 전 세계적으로 주목받고 있습니다. 다양한 리서치 보고서에 따르면 전 세계 3HP 시장 규모는 매년 9% 내외의 성장률을 동반해 2030년까지 약 13억 달러에 달하리라 예상됩니다. 미생물을 활용해 친환경으로 생산되며 ESG 가치에 부합하는 소재이면서도 광범위하게 활용되기 때문입니다.

하지만 3HP는 대량 생산이 쉽지 않기에 아직까지는 세계적으로 상업화가 이루어지진 못했습니다. 이를 해결하기 위해, 3HP 발효 원천 기술을 가진 LG화학과 분리 정제 공정 기술 및 공정 스케일업 기술을 가진 GS칼텍스가 3HP 공동사업 협력을 위한 양해각서(MOU)를 체결했습니다. 지금까지 3HP에 대한 기술 개발 시도는 있었으나 상업화된 사례는 없는데요. GS칼텍스 여수 공장에 3HP 실증플랜트를 착공한 데 이어 3HP 시제품을 생산할 예정입니다. 3HP 시제품이 시장에서 적용될 수 있다면 3HP 상용화는 물론 탄소 중립과 자원 선순환에도 긍정적인 효과가 발생하리라 여겨집니다.

3HP로 만들 수 있는 제품

앞서 언급했듯이 3HP는 다양한 형태로 활용됩니다. 다양한 소재의 원료로 쓰이는데요. 대표적으로 생분해성 플라스틱 PLH의 원료로 쓰이며 각종 필름이나 일회용 컵, 완충 용도로 사용되는 에어캡 등을 만들 수 있습니다. 3HP로 만든 플라스틱은 생분해성과 유연성이 뛰어나 다양한 일회용품 소재로 활용될 수 있습니다.

또한 고흡수성 수지인 SAP(Superabsorbent Polymer)의 원료로도 쓰여 기저귀나 생리대 같은 흡수 목적의 제품, 페인트나 점∙접착제를 만들 수 있는 아크릴산, 인테리어 소재나 자동차에 쓰이는 ABS(Acrylonitrile Butadiene Styrene)의 원료로 사용됩니다.

지금까지 3HP에 대해 알아보았습니다. 다음 LETZero 지식백과는 다른 소재에 대한 이야기로 돌아오겠습니다.