바이오인

ASTI Market Insight 268: 바이오 윤활유

◈본문

      KEY FINDING

• 1. 윤활유는 움직이는 부품이나 표면 사이의 마찰을 줄이고, 마모와 파손을 방지하며, 열을 줄이기 위해 사용되는 물질이다. 세계적으로 사용되는 윤활유의 85% 이상이 석유 원료 기반 석유계 윤활유이다. 그러나 석유계 윤활유의 환경에 미치는 악영향에 대한 우려가 커짐에 따라 바이오 기반 및 무독성 윤활유 사용에 대한 경향이 증가하고 있다.

• 2. 바이오 윤활유는 식물성 기름, 동물성 지방과 같은 재생 가능한 원료로 제조된다. 유채유, 대두유, 팜유와 같은 식물성 오일이 주로 바이오 윤활유로 적용되어 다양한 산업에 이용된다.

• 3. 바이오 윤활유의 세계 시장 규모는 2020년 20.1억 달러였으며, 2020년부터 2025년 사이에 4.1%의 CAGR로 성장하여 2025년 24.6억 달러에 이를 것으로 전망된다. 유럽 지역이 세계 바이오 윤활유 시장에서 가장 큰 점유율을 차지하였다. 특히 해양산업에서의 지속적인 바이오 윤활유 소비 증가가 현재 시장 성장을 견인하고 있다.

• 4. 바이오 윤활유는 특정 용도에서 아직 석유 기반의 광유계 윤활유가 가지는 성능에는 못 미치고 있어서 앞으로 이러한 특성을 개선하기 위한 새로운 연구가 필요하다. 품질/성능과 가격, 제도적 지원은 바이오 윤활유 사용을 장려하기 위한 열쇠이므로, 환경규제 도입과 가격 인하를 위한 연구개발이 요구되고 있다. 또한, 바이오 윤활유 산업을 보다 지속 가능하고 경쟁력 있는 것으로 만들기 위해서 재생 가능한 원료에 대한 공급 다양화에도 많은 연구가 필요하다.

 1) 시장의 개요 

 고대문명 시대에서 산업혁명까지 3,000년이 넘는 기간 동안 사용되어 온 윤활유는 산업혁명 이전에는 각종 동식물 유래의 유지, 예를 들어 우지, 고래기름, 라드(돼지기름, lard), 올리브유, 유채유, 피마자유, 야자유, 코코넛유, 땅콩기름 등이 농기구, 공구, 마차, 범선 등의 접동(슬라이딩)부에 윤활유로 이용되어 왔다. 단, 이들 윤활 유는 밀폐계 속을 순환하여 기계요소를 장기간에 걸쳐 윤활하는 것이 아니라 그리스와 같이 접동부에 발라 소모될 때까지 윤활작용을 발휘하는 수준이었다. 산업혁명기에 기계 장치의 발전으로 윤활유의 수요가 증가함에 따라, 기존의 동식물 유래 유지류의 증산과 일부 원유를 증류하여 얻은 광유나 석탄에서 합성한 파라핀유 등의 사용으로 수요가 조달 되었다.

윤활유는 액상의 윤활제로서 기유(基油, base oil)를 원료로 하고, 사용 목적에 알맞은 성능을 위하여 각종의 첨가제를 가한 것이다. 기유는 석유계 광유(鑛油), 천연(식물성·동물성) 지방유(脂肪油) 및 합 성유(合成油)로 크게 나눌 수 있으며, 품질, 성능, 내구성, 가격 등 종합적인 이점 때문에 최근까지는 석유계 광유가 주로 사용되고 있다. 그러나, 향후에는 지구 환경개선을 위해 생분해성이 우수한 천연 지방유 기반의 바이오 윤활유 사용이 많이 늘어날 전망이다. 산업화가 고도화되면서 이산화탄소 배출에 의한 지구온난화 문제처럼 여러 가지 자원‧환경 문제가 표면화되었고, 이에 호응하여 윤활유에서도 1990년대부터 환경 대책에 적응하는 환경 대응형 윤활유(ECL, Environmentally Considerate Lubricants)와 환경적 합성 윤활유(EAL, Environmentally Acceptable Lubricants, 이후 바이오 윤활유)가 등장하게 되었다. 분해가 잘 안 되는 광유계 윤활유가 85%를 차지하는 윤활유 시장에서 판매된 윤활유 중 약 20% 정도는 회수되지 못하고 그 처리가 추적이 안 되고 있으며, 그 중에서 상당량은 자연환경에 그대로 방출되고 있어, 생분해성이 월등히 우수한 바이오 윤활유가 미래의 윤활유 시장에 커다란 역할을 할 것으로 예상되고 있다. 바이오 윤활유는 환경규제가 심각한 농업, 해양/선박, 플랜트 분야에서 먼저 시장이 확대된 후, 신규 시장으로 지속적으로 확대될 것으로 예상되며, 광유계 윤활유에서 천연오일을 활용한 바이오 윤활유로 대부분 전환될 것으로 예상되고 있다. 친환경적인 측면에서 바이오 윤활유는 ▷적은 오염이나 방출의 경우에 쉽게 분해되어야 하며, ▷사람, 동물 및 어류에 미치는 독성이 없고, ▷생명체내에 축적되는 경향은 최소화하며, ▷사용 후에도 변성에 의한 위험이 없어야 하고, ▷최소한의 비용으로도 처리 및 폐기가 가능한, ▷환경과 관련된 각종 규제를 준수할 수 있어야 하는 특성을 가지고 있어야 한다. 그러면서도 기본적인 윤활유 본연의 기능을 위하여 마찰 억제와 표면 보호 측면으로 다음과 같은 성능을 요구하고 있다. 바이오 윤활유는 ▷산화안정성: 고온에서도 장기간 오일의 산화나 산폐가 없고, ▷점도특성: 유막(oil film)을 형성할 수 있는 적절한 점도를 유지하며, ▷내마모성: 장비 표면의 마 찰(friction)과 마모(wear)를 감소시켜 줄 수 있는 성능을 가지며, ▷녹 및 부식방지 성능: 외부 이물질(contaminant)로부터 녹과 부 식을 방지하며, ▷수분에 대한 안정성: 일정 이하의 수분이 혼입될 경우에도 수분과 윤활유 간에 분리가 잘 되어야 하고 수분이 어느 정도(0.1%>) 유입/포함되더라도 윤활유의 성능 유지가 가능한 윤활유이어야 한다.

2) 시장 동향 및 전망

바이오 윤활유 시장의 성장은 증가하는 환경 문제를 해결하기 위해 시행된 정부 규제에 많은 영향을 받는다. 반면, 바이오 윤활유의 높은 가격은 시장의 성장을 억제하는 역할을 하고 있다. Markets and Markets의 보고서에 의하면, 바이오 윤활유의 세계 시장 규모는 2020년 20.1억 달러였으며, 2020년부터 2025년 사이에 4.1%의 CAGR로 성장하여 2025년 24.6억 달러에 이를 것 으로 전망된다. 유럽 지역이 세계 바이오 윤활유 시장에서 가장 큰 점유율을 차지하였다. 이 지역의 시장 규모는 2025년까지 12.1억 달러에 달할 것으로 예상되며, 예측 기간 동안 3.6%의 CAGR을 기 록할 것으로 예상된다. 특히 해양산업에서의 지속적인 바이오 윤활유 소비 증가가 현재 시장 성장을 견인하고 있다. 2020년을 기준으로 바이오 윤활유 시장에서 약 80%로 가장 큰 점유율을 차지하고 있는 식물성 오일의 시장 규모는 2020년 16.0 억 달러에서 2025년 19.9억 달러로 성장할 것으로 기대되며, 그 기 간 동안 CAGR은 4.5%에 이를 것으로 추정된다.

바이오 윤활유 시장은 유압유, 금속 가공유, 체인톱 오일, 이형제, 2사이클 엔진 오일, 기어 오일, 그리스 등으로 응용 분야가 세분화된다. 이러한 응용 분야 중 유압유, 금속 가공유, 체인톱 오일은 2020 년 전체 시장의 80%를 차지하였다.

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