미래 리포트

에너지 분야와 공조하는 다양한 미래산업에 대해 알아봅니다. 미래에 대한 폭넓은 시각을 갖추고 통찰력을 기릅니다.

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우리의 하늘, 더욱 푸르게! 친환경 지속가능 항공연료

최근, 길고 길었던 ‘팬데믹’이라는 난기류를 헤쳐 나온 항공 수요가 폭발적인 증가 추세다. 이와 더불어 항공산업이 기후변화에 미치는 영향에 대해서도 우려의 목소리가 높다. 항공산업은 탄소 배출량이 많은 산업 중 하나로 기후변화 대응을 위한 탄소배출 저감 기술 개발의 필요성이 꾸준히 제기되어 왔다. 이에 따른 각 나라의 고민도 깊다. 지난 5월 프랑스는 2시간 30분 이내로 기차로 이동할 수 있는 거리에선 국내선 항공편 운항을 금지하는 법안을 시행했다. 항공기 운항에 따른 온실가스 배출 감축을 위해 ‘운항 금지’라는 초유의 결정을 내린 이번 사례는 항공산업 분야가 하고 있는 기후변화에 대한 고민을 보여주는 상징적인 시도라 할 수 있을 것이다.

항공산업은 전 산업 분야 배출 총량 대비 이산화탄소는 2%, 온실가스는 3%가량 차지한다고 알려져 있다. 항공수요의 지속적 증가에 따라 이 수치는 앞으로 각 4%, 5%로 상승할 것으로 예상된다. 이를 저지하기 위해 2022년 국제항공운송협회(IATA)는 2050년까지 탄소 순 배출량을 0으로 만드는 ‘넷 제로(Net Zero)’에 도달하기로 결의하였으며 국제민간항공기구(ICAO) 193개 회원국은 이를 지원하기로 합의하는 등 탄소배출 저감을 위한 강력한 의지를 천명한 바 있다.

기후변화에 대응하는 지속가능 항공연료의 연구와 개발

이렇듯 기후변화에 대응하는 항공산업 분야의 노력은 다방면으로 펼쳐지고 있다. 항공기 경량화, 고효율 엔진 기술 개발, 항공기 이용에 따른 탄소배출량 상쇄비용을 지불하는 탄소 오프셋 프로그램(Carbon Offset Program), 항공 폐기물 처리 및 재활용 정책, 에너지 효율을 극대화하는 공항 운영, 기술 혁신을 통한 전기∙수소연료전지 항공기 개발, 그리고 지속가능 항공연료(Sustainable Aviation Fuel, SAF)와 같은 재생에너지 활용이 그것이다.

친환경 항공 동력원으로는 생물학적 기초 원료를 기반으로 하는 바이오 항공연료, 화학반응을 이용한 합성연료, 그리고 무탄소 연료인 수소를 활용한 수소엔진 또는 수소연료전지 항공기, 전기 추진 등이 포함된다. 이 중 수소연료전지와 전기는 탄소배출이 없는 유망한 미래 에너지로 인식되고 있지만 기술 개발 및 인프라 구축에 상당한 자원이 필요하다. 반면 바이오 항공연료에 속하는 지속가능 항공연료(이하 SAF)는 화석연료 기반의 항공연료에 비해 탄소 배출량을 대폭 저감할 수 있으며 기존 항공기 엔진 및 항공 인프라를 활용할 수 있다는 장점을 갖춘 연료다.

SAF는 바이오매스 및 곡물∙식물∙해조류와 같은 재생가능한 자원에서 생산하며 생산기술에 따라 STJ(Sugar to Jet), GTJ(Gas to Jet), OTJ(Oil to Jet), ATJ(Alcohol to Jet)로 구분된다. SAF는 다양한 원료에서 추출할 수 있으므로 공급원 다각화를 꾀할 수 있으며 생산기술 발전과 규모 경제의 발전을 통해 가격 경쟁력을 갖출 수 있다. SAF는 국제 항공기 연료 규격(ASTM D7566)에 부합해야 하므로 연료의 품질과 안정성이 검증되어 있으며 기존 항공연료와 밀도가 유사해 중량에 큰 변화 없이 안정적으로 사용 가능하다. 이와 같은 장점을 기반으로 항공기 제작사인 보잉과 에어버스는 2030년까지 SAF 100% 비행을 목표로 기술 개발에 나서고 있다.

연료의 생산부터 활용에 이르는 전주기적 관점으로 살펴보면 SAF는 뚜렷한 탄소배출 저감 효과를 보인다. 원료 수확 과정, 연료 생산 공정 및 수송 과정, 연소에 따른 이산화탄소 배출량까지 고려하면 장거리 비행에서 SAF 사용은 기존 탄소배출량 대비 최대 80%까지 배출 저감효과를 가져온다고 알려졌다. 2021년 10월 에티하드 항공은 일반 항공연료에 바이오매스 등 재생가능한 자원에서 생산한 SAF를 38% 혼합한 연료를 사용, 런던-아부다비 간 약 5,500km의 비행을 성공하며 기존 대비 72%나 감소된 탄소배출량을 기록했다. 이는 지속가능 항공연료 사용을 통한 탄소배출 저감 노력이 실질적인 성과를 거두고 있음을 입증한 비행이기도 했다.

지속가능 항공연료 사용 현실화를 위한 각국의 노력

아직까지 SAF의 가격은 기존 항공연료에 비해 2~5배 비싼 수준으로 생산비용 저감을 위한 다양한 정부 정책과 확대 적용에 따른 테스트 과정이 필요하다. 그러나 SAF 가격 현실화는 빠르게 이루어질 전망이다. 다양한 원료 공급원을 확보할 수 있는 SAF의 특성 상 석유 가격 변동성에 대응해 안정적 수급이 가능하며 갈수록 강화되는 환경규제를 충족할 수 있기에 환경비용에 대한 부담이 적다는 장점이 있기 때문이다.

SAF 사용 확대를 위한 각국의 다양한 지원과 정책도 실행 중이다. 미국은 2022년 8월 상원을 통과한 인플레이션 감축법(Inflation Reduction Act, IRA)에 SAF 사용에 따른 세액 공제 혜택을 포함하였다. 또한 미국 에너지부(DOE)는 바이오 연료 생산 확대를 위한 투자를 발표하였으며, 미국 연방항공청(FAA)은 여러 대학교에서 수행하는 항공연료 지속 가능성 평가를 지원하고 있다. 유럽은 지난 2021년 SAF 혼합 사용 의무화 방침을 밝히고 오는 2025년 의무혼합비율 2% 시행에 이어 2050년에는 85%로 확대하기로 결정했으며 SAF 분야에서 선도적 지위를 얻기 위해 각 국가별 산학연 공동사업단 구성을 포함한 지속가능 항공연료 연구개발 중장기 계획을 실행하고 있다.

한국은 2016년 국제 항공탄소 상쇄·감축제도(CORSIA) 참여를 공식 선언하였으며 2027년부터 의무이행 단계로 진입하게 된다. 그러나 2015년부터 도입된 수송용 연료의 신∙재생에너지 연료혼합의무화제도(RFS)에 SAF가 빠져 있는 등 미진한 부분이 있다. 하지만 최근 항공정책기본계획에서 지속가능한 성장을 위한 환경문제 대응 필요에 따라 항공사와 정유사의 바이오 항공유 도입 기반 조성 협력이 시작되었고, 산학연 전문가가 참여한 연구협의체가 출범하는 등 긍정적인 변화가 시작되고 있다.

우리나라 정유업계 또한 바이오 항공유 생산에 높은 관심을 갖고 적극적인 투자에 나서고 있는 것으로 알려졌다. 정유업계는 각국의 SAF 의무 사용 확대 및 관련 세제 혜택 등에 기반하여 바이오 항공유 시장이 더욱 확대될 것으로 전망하고, 기술 연구∙개발, 바이오 연료 포트폴리오 전개, 생산 시설 구축 등 활발한 행보를 보이고 있다.

선택이 아닌 필수, 환경을 위한 지속가능 항공연료

SAF는 항공산업의 탄소 발자국을 줄이는 데 필수적인 기술로 간주된다. 이에 중장기적 관점에서 혁신적인 SAF 생산기술 개발 및 생산방법 최적화 연구가 필요하다. 또한 바이오매스∙농작물∙기타 재생가능 자원의 활용을 통한 새로운 SAF 공급원 연구도 필요하다. 이를 통해 연료의 다양성이 확대되면 가용성 또한 높아질 수 있기 때문이다. 아울러 기존 항공연료 대체를 위해 성능 및 안정성, 규격, 요구사항을 충족할 수 있는 연구가 계속되어야 한다. 우리나라의 경우 지속가능 항공연료의 연구∙개발이 그 어떤 나라보다 필요하다. 남북이 분단된 상황에서 항공기나 선박을 이용하지 않고는 다른 나라와 오갈 수 없기 때문이다. 이러한 우리나라의 현실을 고려할 때 세계 각국의 환경 중심 항공수송 정책에 부합하는 SAF 연구∙개발과 육성은 선택이 아닌 필수 사항이며, 항공산업의 지속적 성장을 견인하는 원동력이라 할 수 있을 것이다.

그리스 신화에 등장하는 이카로스는 밀랍 날개를 달고 하늘로 날아오르지만 더 높이 날고 싶은 욕망을 참지 못하고 태양에 가까이 다가간 나머지 날개가 녹아버려 추락하고 만다. 이카로스가 그러했던 것처럼, 항공산업이 기후변화의 경고를 등한시하고 계속 날아오른다면 항공산업의 날개는 언젠가 녹아서 추락할지도 모른다. 항공산업 분야 전반에서 기후변화에 대한 책임감을 갖고 탄소배출 저감 기술개발 및 환경 가치 중심의 시스템 변화를 추진해야 하는 이유가 바로 여기 있다. 사람과 문화, 경제를 더욱 가까이 이어주고 전 세계를 하나되는 발걸음으로 이어주는 항공산업의 날갯짓이 멈추어서는 안 되기 때문이다.