PHA(Polyhydroxyalkanoates)는 미생물이 자연에서 생산하는 생분해성 고분자로, 탄소 중립과 해양 플라스틱 문제 해결을 위해 각광받는 차세대 바이오 플라스틱이다. PLA보다도 생분해성과 환경 적합성이 우수하며, 고분자 물성까지 조절 가능한 PHA는 지속가능성과 기능성의 균형을 갖춘 소재로 부상 중이다.
1. 기본 정보 요약
| 항목 | 내용 |
| 정식 명칭 | Polyhydroxyalkanoates (PHA) |
| 소재군 | 바이오 기반 생분해성 고분자 |
| 제조 방식 | 미생물 발효 (탄소원: 폐당류, 식물성 오일 등) |
| 생분해성 | 해양, 토양, 산업/가정 퇴비 등 전 조건에서 분해 |
| 주요 형태 | PHB, PHBV, PHBH 등 |
| 주요 기업 | Danimer, RWDC, CJ 바이오, Kaneka 등 |
2. PLA 대비 주요 특징
- 완전 생분해 가능: PLA는 산업 퇴비 조건에서만 분해되지만, PHA는 해양·토양·가정 조건에서도 분해됨.
- 물성 조절 가능: 공중합체 설계를 통해 강성부터 유연성까지 조절 가능.
- 내수성 및 내열성 향상: PLA보다 고온·고습 환경에서 안정적.
- 지구 생태계 적합성: 해양 분해 인증 획득 가능.
- 한계: 생산 단가가 높고 산업적 규모 확대가 아직 초기 단계.
3. 응용 분야 및 사례
| 응용 분야 | 세부 예시 | 특징 |
| 식품 포장재 | 투명 필름, 트레이 | 생분해성과 투명성 활용 |
| 일회용품 | 빨대, 포크, 컵 | PLA 대체재로 성장 |
| 농업용 필름 | 멀칭 필름 | 사용 후 토양에서 분해 |
| 의료용 소재 | 봉합사, 조직 지지체 | 생체적합성 우수 |
| 섬유 및 의류 | 친환경 원사, 마스크 | 한정적 적용 중 |
| 3D 프린팅 | 유연 필라멘트 | 실험적 활용 단계 |
4. 한계와 보완 기술
| 한계 | 설명 | 보완 방향 |
| 생산 단가 | PLA 대비 3~5배 이상 | 폐기물 기반 원료, 균주 개량 |
| 기계적 물성 | 순수 PHB는 취성 큼 | 공중합체(PHBV, PHBH) 개발 |
| 장기 저장성 | 냄새, 황변 발생 가능 | 고순도 정제·탈취 공정 |
| 배리어성 부족 | 산소/수분 차단력 낮음 | 다층 필름, 코팅 기술 개발 |
5. 지속가능성 비교
| 항목 | PLA | PBAT | PHA |
| 생분해 조건 | 산업 퇴비 | 산업 퇴비 | 모든 조건 가능 |
| 탄소 배출량 | 낮음 | 높음 | 매우 낮음 |
| 원료 | 전분, 사탕수수 | 석유계 | 폐기물, 식물성 자원 |
| 해양 분해성 | 없음 | 없음 | 인증 가능 |
PHA는 진정한 생분해성 플라스틱으로 평가되며, 특히 해양 생분해 기준을 충족할 수 있는 드문 소재입니다. EU, 미국 등 환경 규제 대응 수단으로도 주목받고 있다.
6. 산업 동향 및 시장 전망
- CJ 바이오: 2024년 미국 공장 착공, 대량 양산 추진 중
- Kaneka: PHBH로 유럽·일본 일회용품 시장 진출
- Danimer Scientific: Pepsi, Nestlé 등과 패키징 협업
PHA는 패키징을 넘어 의료, 자동차 내장재, 의류, 코팅제로까지 확장되고 있으며, 2028년까지 연평균 두 자릿수 성장률이 예상된다. 특히 해양 쓰레기와 탄소 규제 대응 소재로서 정부 주도 프로젝트가 늘고 있어, 전략적 투자 유치와 글로벌 밸류체인 진입 기회가 열리고 있다.
마무리 코멘트
PHA는 환경 규제 시대에 가장 앞서 있는 차세대 고성능 바이오 플라스틱이다. 생분해성뿐 아니라 물성 조절성, 안전성, 기능성까지 갖춘 PHA는 앞으로 지속가능한 소재 전략의 핵심이 될 것이다. 기술적 보완과 생산 규모 확대가 진행되는 지금이 바로 PHA를 선점해야 할 시기이다.
NOTE
참고로, PLA(Poly Lactic Acid)는 현재 가장 널리 사용되는 바이오 기반 플라스틱 중 하나로, 상업화와 가격 면에서 PHA보다 앞서 있지만, 생분해성 조건과 응용 한계에서 차이를 보인다.
PLA의 구조, 특징, 응용 사례 등에 대한 자세한 내용은 플픽스의 콘텐츠 *「바이오 기반 플라스틱 시리즈① – PLA(Polylactic Acid), 생분해성과 투명성을 갖춘 대표 친환경 수지」*에서 확인할 수 있다.
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