[K산업, 미래설계자들]'약한 친환경 플라스틱' 선입견 깼다…화이트바이오 집념의 17년

(13)류훈 삼양이노켐 사업PU장
옥수수 전분 추출 이소소르비드
내열성·강성 강화 고기능성 소재
2009년 시작 세계 두 번째 상용화
특허·독자 생산 공정·시장 개척
3개 장벽 넘은 성능 고객 확산

편집자주K산업의 지형이 급변하고 있습니다. 글로벌 시장의 격랑 속에서도 묵묵히 내일을 설계하는 차세대 기술 연구원과 엔지니어들이 있습니다. 이들은 대한민국 경제의 실핏줄이자 미래의 한국을 먹여 살릴 진정한 주역들입니다. 아시아경제는 이들의 혁신적인 기술 세계와 미래 비전을 조명하는 인터뷰 시리즈 'K산업, 미래설계자들'을 연재합니다. 열세 번째 주인공은 국내 최초, 세계 두 번째로 화이트 바이오 소재 '이소소르비드(Isosorbide)' 상용화를 이끈 류훈 삼양이노켐 사업PU장입니다.

옥수수로 만든 플라스틱이라고 하면 흔히 '친환경이지만 물성은 약할 것'이라는 선입견이 따라붙는다. 류훈 삼양이노켐 사업PU장은 이 선입견을 정면으로 뒤집은 인물이다.

류훈 삼양이노켐 사업PU장이 27일 서울 종로구 삼양홀딩스에서 아시아경제와 인터뷰에 앞서 포즈를 취하고 있다. 강진형 기자

그가 17년째 개발과 사업화를 이끌고 있는 이소소르비드(Isosorbide)는 옥수수 전분에서 얻은 포도당을 솔비톨로 전환한 뒤 탈수해 만드는 바이오 기반 화학원료다. 석유계 원료를 대체하는 데 그치지 않고 플라스틱의 내열성과 강성, 투명성, 내화학성 등을 높일 수 있는 고기능성 소재다.

"친환경이라는 이유만으로 고객이 추가 비용을 부담하는 데는 한계가 있습니다. 이소소르비드는 친환경이라서 쓰는 소재가 아니라 성능이 좋아서 쓰는데 친환경이기까지 한 소재입니다."

삼양이노켐은 이소소르비드를 국내 최초, 세계 두 번째로 상용화했다. 류 PU장은 2009년 1월 연구개발 과제 승인부터 파일럿 설비 투자, 고객사 스펙인(Spec-in·양산 규격에 특정 소재가 채택되는 것), 상업공장 준공까지 전 과정을 함께했다.

류훈 삼양이노켐 사업PU장이 27일 서울 종로구 삼양홀딩스에서 아시아경제와 인터뷰 하고 있다. 강진형 기자

"과제를 승인받아 시작하고, 파일럿 투자하고, 고객사 스펙인을 끝내고, 공장 지어서 준공까지 진행했습니다." 그의 말처럼 삼양 이소소르비드의 역사는 곧 그의 이력서다.

시작은 순탄하지 않았다. 그는 원래 식품연구소에서 빵과 라면 원료를 개발하던 연구원이 '플라스틱 원료를 만들겠다'고 나섰으나 주변 반응은 회의적이었다. 이에 그는 6개월 동안 직접 간이 공정을 만들고 자료를 준비해 승인 회의에 들어갔다. 반대에 부딪히기도 했지만 끈질긴 설득 끝에 과제는 가까스로 살아남았다. 이후 식품 부서에서 화학 부서로 소속도 옮겼다.

사업화 과정에는 크게 세 개의 장벽이 있었다. 글로벌 기업의 특허를 넘는 것, 독자적인 생산공정을 만드는 것, 존재하지 않던 시장을 여는 것이었다.

첫 번째 고비는 특허였다. 글로벌 화학기업의 특허가 삼양이 추진하던 기술 방향을 가로막자 삼양은 이를 우회하는 대신 무효 소송에 나섰다. 1심에서 승소했지만, 2심부터 해당 특허를 인수한 경쟁사와 소송을 벌여야 했다. 다만 우려와 달리 삼양은 꼼꼼한 준비 끝에 결국 3심까지 모두 승소하며 독자 기술을 개발할 수 있는 길을 열었다.

기술 개발도 맨땅에서 시작해야 했다. 당시 이소소르비드는 순도와 불순물을 판단할 표준 분석법조차 제대로 정립돼 있지 않았다.

"순도 100%로 알고 기준으로 삼은 시약이 실제로는 95% 수준이었던 거예요." 측정 기준의 오류를 확인하는 데 몇 달이 걸렸고 기존 데이터도 다시 검토해야 했다. 연구진은 일본과 독일 장비업체를 찾아가 시험을 반복하며 생산설비와 공정을 하나씩 완성했다.

제품을 만든 뒤에는 시간이 지나면서 폴리카보네이트와 폴리에스터의 색상이 변하는 문제가 발생했다. 미량의 산화 부산물이 원인이었지만 일반적인 항산화 기술은 경쟁사 특허로 보호되고 있었다. 삼양은 약 1년간 새로운 물질을 검토해 이소소르비드에 적합한 안정화 기술을 개발하고 국내외 특허를 확보했다.

상업공장 건설도 쉽지 않았다. 일반적인 석유화학 공장은 전문 업체에서 공정 기술과 설계도면을 사오고 시운전까지 지원받는다. 삼양은 자체 개발한 공정을 바탕으로 설계부터 공정 안정화까지 직접 해결해야 했다.

삼양이노켐 이소소르비드 생산 공장 전경. 삼양이노켐

"공장에 문제가 있는지 없는지도 시간이 지나야 드러나는데, 컴플레인할 곳도 없는 거죠." 상업 생산을 안정시키는 데 다시 2~3년의 시행착오가 필요했다. 삼양은 개발 시작 5년 만에 파일럿 설비를 구축했고, 이후 8년을 더 들여 2022년 전북 군산에 연산 1만5000t 규모의 상업공장을 준공했다.

이소소르비드가 플라스틱의 성능을 높이는 비결은 단단한 이중 고리형 분자구조에 있다. 이 구조가 고분자의 움직임을 제한해 열을 받아도 형태가 쉽게 변하지 않도록 한다. 폴리에스터에서는 내열성과 투명성을, 폴리카보네이트에서는 표면경도와 내후성을 높일 수 있다. 접착제와 도료, 폴리우레탄에도 적용해 강도와 내구성을 개선할 수 있다.

다만 적용하는 수지와 함량, 배합, 공정조건에 따라 성능이 달라 고객사와의 맞춤형 개발이 필요하다. 류 PU장은 이를 기존 소재의 성능까지 높이는 '업그레이드형 바이오 소재'라고 설명했다.

독자 기술과 공장을 확보한 뒤에도 시장 개척이라는 장벽이 남았다. 개발 초기에는 친환경이나 바이오매스라는 개념이 지금처럼 주목받지 못했다. 고객들은 옥수수로 만든 소재가 실제 산업용으로 쓰일 수 있는지부터 의심했다.

또한 새로운 원료를 사용하려면 고객사가 배합과 생산공정을 바꾸고 품질 평가와 인증도 다시 받아야 했다. 기존 범용 석유계 원료보다 가격도 높아 친환경성만으로는 고객을 설득할 수 없었다.

이에 삼양은 모든 시장을 한꺼번에 공략하는 대신 이소소르비드의 성능이 꼭 필요한 제품을 찾았다. 국내 화학기업과 고내열 폴리에스터를 개발하고 일본 화학기업과는 바이오 기반 폴리카보네이트 시장을 개척했다.

류훈 삼양이노켐 사업PU장이 27일 서울 종로구 삼양홀딩스에서 아시아경제와 인터뷰 하고 있다. 강진형 기자

이후 적용 분야는 식품·화장품 용기, 가전제품, 자동차 소재로 넓어졌으며 현재는 전기차 모터코어용 접착제, LNG 저장탱크용 단열재, 치과용 3D프린팅 소재까지 확대되고 있다.

사업은 여러 차례 중단 위기를 맞았다. 시장이 예상보다 더디게 성장할 때마다 사업을 접자는 의견이 나왔지만 류 PU장은 정부 과제를 활용해 최소한의 비용으로라도 기술과 시장을 지켜보자고 설득했다.

"너 성공하는 방법이 뭔지 알아? 성공할 때까지 오래 살면 되는 거야." 언젠가 들었던 이 말을 그는 지금도 되새긴다. "될 때까지 하는 거예요."

성과도 가시화하고 있다. 2022년 대비 2025년 판매량은 2.5배로 늘었고 고객사는 2곳에서 30곳으로 확대됐다. 삼양은 식품과 화학사업에서 쌓은 기술을 바탕으로 관련 특허 약 300건을 출원했다.

류 PU장은 "아직 절대 강자가 없는 화이트 바이오는 한국 석유화학이 글로벌 경쟁력을 확보할 수 있는 새로운 기회"라고 강조했다.

서믿음 기자 faith@asiae.co.kr