나무·풀로 차세대 항공유 만든다… 탄소 배출량 80% 감축

KIST, 비식용 자원 활용해 지속가능 항공유 생산
”파일럿 규모에서 실증하고 대규모 스케일업 연구 지속”

한국과학기술연구원(KIST) 청정에너지연구센터의 하정명 연구원, 유천재 선임연구원 연구진은 목재와 같은 식물 원료를 사용해 석유 항공유와 가장 유사한 성분을 지니는 차세대 지속가능 항공유를 만들었다./pixabay

2027년 항공 분야 온실가스 의무 감축 시행에 따라 항공업계에서는 폐식용유, 팜유 등으로부터 얻어지는 지속가능 항공유(SAF, Sustainable Aviation Fuel) 도입을 적극적으로 검토하고 있다. 그러나 기존 지속가능 항공유는 원료 확보가 어려워 한계가 있다. 지난해 지속가능 항공유 생산량은 전체 항공유 생산량의 0.2%에 불과했다.

한국과학기술연구원(KIST) 청정에너지연구센터의 하정명 연구원, 유천재 선임연구원 연구진은 목재와 같은 식물 원료를 사용해 석유 항공유와 가장 유사한 성분을 지니는 차세대 지속가능 항공유를 만들었다고 13일 밝혔다. 연구 성과는 국제학술지 ‘에너지 변환 및 관리(Energy Conversion and Management)’에 지난 6월 게재됐다.

차세대 지속가능 항공유는 식물 원료를 포함한 다양한 원료와 기술로 생산되는 항공유로, 식량 자원 중심의 기존 지속가능 항공유의 한계를 극복하기 위한 대안으로 떠올라 활발히 연구되고 있다. 식량 자원으로부터 유래된 항공연료는 석유 항공유의 일부 성분만 대체할 수 있다. 이를 항공기에 실제 사용하기 위해서는 석유와 혼합해야 했다.

연구진은 나무와 풀과 같은 비식용 식물 자원을 분해해 얻은 오일을 기반으로 고에너지 성분이 포함된 지속가능 항공유를 생산하는 데 성공했다. 파라핀 성분이 포함된 기존 지속가능 항공유와는 달리 나프텐이나 방향족과 같은 고에너지 성분이 포함돼 있었다.

나무, 풀로 만든 바이오 항공유./KIST

또 연구진은 차세대 지속가능 항공유 생산공정을 100시간 이상 연속 운전하는 데에도 성공했다. 항공유에 필요한 높은 열량의 고에너지 연료 성분 생산 기술을 단순히 실험실에서 확인하는 것이 아니라 실제 산업 현장에서 대량 생산이 가능하다는 것을 확인한 것이다.

이번 연구는 항공산업이 온실가스 감축 규제에 효과적으로 대응하기 위한 기반을 마련했다는 평을 받고 있다. 특히 넓은 경작지가 필요한 식용유와 같은 식량 자원 기반의 기존 지속가능 항공유와 달리 비식용 식물 원료 기반 항공유는 폐가구, 농업‧임업 폐기물에서 원료를 수월하게 확보할 수 있어 가격경쟁력까지 높을 전망이다. 연구진은 비식용 식물 원료 항공유의 상업화를 위해 현재 확보된 연속 운전 기술을 파일럿 규모에서 실증하고 상용 공정을 위한 대규모 스케일업 연구를 지속할 예정이다.

하정명 연구원은 “지속가능 항공유는 일반 석유 항공유 대비 탄소 배출량을 80%까지 줄일 수 있다”며 “이번 기술은 나무나 풀 같은 비식량 자원도 항공유 생산에 활용할 수 있어 기존 식용 원료에 집중됐던 연료 자원의 활용 범위를 넓혔다. 향후 차세대 지속가능 항공유의 상용 공정 기술을 빠르게 확보해 글로벌 경쟁력을 선도하겠다”고 전했다.

참고 자료

Energy Conversion and Management(2024), DOI: https://doi.org/10.1016/j.enconman.2024.118696

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