친환경 항공 연료, 연구 개발 현황, 정책 과제 와 전망

친환경 항공 연료

친환경 항공 연료(Sustainable Aviation Fuel, SAF)

항공 산업은 지속 가능한 발전을 위해 이 산업에 주목하고 있습니다. 이는 화석 연료의 대안으로, 식용유, 식물성 기름, 가정용 폐기물 등 다양한 원료로부터 제조될 수 있으며 전통적인 항공유에 비해 최대 80%까지 탄소 배출을 줄일 수 있는 잠재력을 가지고 있습니다. 항공업계는 이 연료의 도입을 통해 환경적 발자국을 줄이고 기후 변화에 대응하는 중요한 전략을 수립하고 있습니다. 그러나 이 연료의 공급과 수요 문제, 높은 비용 등은 이 새로운 연료의 채택을 어렵게 만드는 도전 과제로 남아 있습니다. 그럼에도 불구하고 제트 엔진이 이를 전통적인 연료의 대체재로 효과적으로 사용할 수 있다는 증거는 항공업계가 이 지속 가능한 대안을 향해 나아가야 하는 명확한 이유를 제공합니다. 이러한 배경 속에서 친환경 항공 연료의 개발과 도입은 단순히 환경적 책임을 넘어서 항공 산업의 지속 가능한 미래를 위한 필수적인 단계로 자리 잡고 있습니다. 항공업계는 기후 변화에 큰 영향을 미치는 탄소 배출의 주요 원인 중 하나로 주목하여 프랑스와 같은 국가들은 환경적 영향을 줄이기 위해 국내 항공편을 제한하는 등의 조치를 취하고 있습니다. 항공기는 이산화탄소뿐만 아니라 수증기, 질소 산화물, 오존 등 다양한 온실가스를 배출하여 지구 온난화에 기여하고 있으며 기후 변화로 인한 날씨 불안정성과 제트기류의 변동성 증가는 항공편 지연의 주요 원인으로 지목되고 있습니다. 유럽환경청 자료에 따르면 비행기 승객 1명이 1km 당 배출하는 이산화탄소는 285g으로, 자동차 승객보다 훨씬 많습니다. 이는 항공 여행이 상대적으로 높은 탄소 배출량을 가지고 있음을 시사하며 항공산업이 기후 변화에 적응하고 대응하는 데 있어 중요한 과제입니다. 항공산업은 전 세계 탄소 배출량의 약 2.5%를 차지하며, 이 비율은 항공 여행 수요의 지속적인 증가로 인해 더욱 증가할 것으로 예상됩니다. ICAO는 배출량 기준을 설정하고 초과분은 배출권 구매를 통해 상쇄하도록 요구하며, 항공사들은 연료 효율성을 높이고 온실가스 감축을 위한 노력을 강화하고 있습니다.

 

연구 개발 현황

항공 산업에서 탄소 배출 감소를 위해 지속 가능한 항공연료(SAF)에 대한 관심이 높아지고 있습니다. SAF는 폐식용유, 사탕수수, 동물성 지방, 옥수수 생산 폐기물 등 다양한 바이오 원료를 기반으로 제조되며, 이러한 원료들은 화석연료와 블랜딩하여 항공기 연료로 사용됩니다. 특히, HEFA(Hydroprocessed Esters and Fatty Acids) 공정이 SAF 생산에서 가장 많이 개발되어 있으며, 이 공정을 통해 폐식용유와 폐동물성 유지 등을 SAF 원료로 활용할 수 있습니다. 이러한 SAF의 개발과 사용은 항공 산업의 탄소 배출량을 줄이는 데 크게 기여할 것으로 기대되며, 이미 100% SAF를 활용한 여객기가 대서양 횡단에 성공한 사례도 있습니다. 유엔과 유럽연합은 탄소 배출량 감축 목표를 설정하고 SAF 사용을 규제하고 있어, 앞으로 SAF의 개발과 보급이 더욱 가속화될 것으로 예상됩니다. 그럼에도 불구하고 현재 친환경 항공 연료의 개발 현황은 지속 가능한 항공 연료(SAF)의 생산이 2050년까지 항공 연료 수요의 5.4%를 차지할 것으로 예상되며 국내 원료만을 고려했을 때는 이 비율이 1.3%에 불과합니다. 이는 친환경 항공 연료 개발과 보급에 있어 여전히 많은 도전과제가 존재함을 의미합니다. 생물학적 원료를 이용한 항공 연료의 연구 동향으로는 개발도상국에서 처음으로 의류를 원료로 사용하여 75%의 가스 터빈 연료와 25%의 바이오 제트 연료로 구성된 재생 가능한 교통 연료 개발이 이루어졌습니다. 또한, 파워-투-리퀴드 기술을 사용하여 화석 연료를 사용하지 않고 이산화탄소로부터 합성 가스를 전기화학반응을 통해 합성하여 지속 가능한 항공 연료를 생산하는 연구가 진행되고 있습니다. 친환경 항공 연료의 기술적 도전과제로는 SAF의 기술적 유연성 극복과 한국항공우주산업의 혁신적인 유연 배터리 개발, SAF 인프라 개발이 중요한 도전 과제로 꼽히며 이는 기존 항공 연료 시설의 호환성 및 탱크 및 배분 시스템의 적응을 요구합니다. 이러한 도전 과제에도 불구하고, SAF는 바이오매스나 이산화탄소로부터 생물학적 또는 화학적 과정을 통해 생산되는 연료로서 항공업계에 지속 가능한 대안을 제공하며 환경 보호에 기여하고 있습니다.

 

정책 과제 와 전망

정책적 지원과 국제 협력은 친환경 항공 연료(SAF)의 개발과 채택에 있어 핵심적인 역할을 하고 있으며 이는 미래에 100% 친환경 항공 연료로의 전환 가능성을 높이는 데 중요한 기여를 하고 있습니다. 2020년 SAF 생산은 항공 연료 수요의 단 5.4%에 불과했으며, 국내 원료를 고려했을 때는 1.3%에 불과했습니다. 이는 정책적 시사점과 추천 사항을 고려해야 할 필요성을 시사합니다. 항공 산업의 탄소 배출량이 높아지면서 SAF에 대한 관심이 높아지고 있으며, 2025년부터 의무 사용이 예상되고 있습니다. 그러나 높은 가격과 국제적인 규제로 인해 지원책이 필요한 상황입니다. 국제항공운송협회(IATA)에 따르면, 2021년 세계 항공기 승객 수는 2050년까지 약 5배 증가할 것으로 예상되며, 이는 탄소 배출 저감을 위한 노력이 필요함을 의미합니다. 현재 항공기 연료는 70%의 이산화탄소와 30% 이하의 수증기 및 1% 미만의 기타 대기오염물질로 구성되어 있으며, 전 세계적으로 온실가스 배출량의 약 3%를 차지합니다. 보잉은 2030년까지 항공사에 100% SAF를 사용할 수 있는 상용 항공기를 인도할 계획이며, SAF 생산 기술에는 설탕이나 전분과 같은 전분 기반 원료를 항공 연료로 전환하는 STJ(Sugar to Jet) 기술뿐만 아니라 바이오가스, 천연가스, 합성가스 등이 포함됩니다. 항공 산업은 SAF의 채택을 가속화하고 있으며, 2021년 12월에는 100% SAF를 사용하는 상용 여객 항공편을 성공적으로 운영했으며, 녹색 산업 COP28은 대체 연료로의 전환을 강조했습니다. 이러한 발전은 정책적 지원과 국제 협력이 SAF의 개발과 채택을 촉진하고 있음을 보여주며, 이는 미래에 항공 산업이 100% 친환경 항공 연료로 전환할 수 있는 가능성을 높이는 데 중요한 역할을 할 것입니다.