매립지 가스로 항공유 생산… 국내 연구진, 하루 100kg SAF 실증 성공

매립지 가스로부터 지속가능 항공유 전환 기술 공정도. 한국화학연구원 제공

국내 연구팀이 '지속 가능한 항공유'를 음식물쓰레기 등 유기성 폐자원에서 나오는 매립지 가스로 생산하는 데 성공했다.

25일 한국화학연구원(이하 화학연)에 따르면, 이윤조 박사 연구팀과 인투코어테크놀로지㈜은 매립지 가스로 지속 가능한 항공유를 만드는 기술을 확보하고 대구 달성군 쓰레기 매립장에서 실증 운전을 마쳤다.

항공유는 유기성 폐자원이나 바이오매스 등 재생 가능한 원료로 만든 항공 연료이다. 현재 정유 업계는 주로 폐식용유를 원료로 사용하고 있으나, 수급이 불안정하고 가격이 비싸다는 한계가 있다. 반면 이번 기술은 매립지에서 발생하는 가스를 활용해 공급이 안정적이다.

연구팀은 매립지 가스를 액체 연료인 항공유로 바꾸기 위해 불순물을 제거하는 전처리 단계부터 합성가스 제조, 액체 연료 전환까지의 공정을 통합했다.

인투코어테크놀로지㈜는 매립지 가스의 불순물을 제거하고 이산화탄소를 줄이는 전처리를 거친 뒤, 자체 개발한 플라즈마 개질 반응기를 통해 일산화탄소와 수소가 포함된 고압의 합성가스를 만들어 화학연에 공급한다.

이어 화학연은 '피셔-트롭쉬 공정'이라는 기술을 활용해 기체 상태의 합성가스를 액체 연료로 바꾼다. 이 과정에서 수소-탄소 사슬을 이어주는 과정에서 제올라이트·코발트 기반 촉매를 활용해 고체 부산물 대신 액체 연료가 생산되도록 했다.

특히 핵심 기술인 '마이크로채널 반응기'를 적용해 효율을 높였다. 이 반응기는 촉매층과 냉매층을 교대로 적층한 구조로 설계되어, 발생하는 열을 효과적으로 제어한다. 또 집적·모듈화 설계를 통해 부피를 기존 대비 10분의 1로 줄였다.

이러한 기술력을 바탕으로 연구팀은 대구 달성군 쓰레기매립장 부지에 약 30평 규모, 2층 단독주택 크기의 통합 공정 시설을 구축했다. 하루 100㎏ 규모의 지속가능 항공유 생산에 성공했고 액체연료 선택도는 75% 이상을 달성했다. 현재 연구팀은 운전조건을 최적화하고 촉매와 반응기 성능을 추가로 고도화하고 있다.

이영국 한국화학연구원 원장은 "유기성 폐자원을 고부가가치 연료로 전환해 통합 공정 기술을 확보했다는 점에서 의미가 크다"며 "탄소중립과 순환 경제를 동시 실현할 수 있는 대표적 기술로 성장할 것"이라고 말했다.