지속가능한 항공연료(Sustainable Aviation Fuel, SAF)는 폐식용유, 동물성 지방, 폐기물, 에탄올 등 친환경 원료로 만들어진 차세대 항공유입니다. SAF 사용을 통해 이산화탄소 배출을 최대 80%까지 저감할 수 있으며, 이는 바이오매스에 흡수된 이산화탄소를 재활용하거나 대기 중 이산화탄소를 직접 포집하는 방식으로 이루어집니다.
저감 효과
SAF 사용을 통한 이산화탄소 저감 효과는 최대 80%에 달합니다. 이는 바이오매스에 흡수된 이산화탄소를 재활용하거나 대기 중 이산화탄소를 직접 포집하는 방식을 통해 이루어집니다. 또한, SAF는 기존 항공유와 혼합하여 사용할 수 있어, 항공기 엔진의 변경 없이도 탄소 배출을 줄일 수 있습니다.
개발 현황 및 전망
국제항공운송협회(IATA)는 2030년까지 SAF 수요가 연간 1,000만 톤에 이를 것으로 전망하고 있습니다. 이는 항공사 및 정부의 탄소 배출 감축 정책적 지원과 고체 폐기물 및 바이오매스를 활용한 SAF 생산 가능성에 기인합니다. 그러나 SAF 생산에는 여전히 높은 비용과 복잡한 공정 등 기술적 과제가 존재하며, 이러한 문제를 해결하기 위한 노력이 필요합니다.
기술적 과제 및 문제점
1. 고효율 원료 확보 문제
SAF는 주로 폐식용유, 동물성 지방, 바이오매스(목재, 농업폐기물), 합성 연료(전력-연료 변환) 등에서 추출됩니다. 즉, 안정적이고 저렴한 원료를 확보하는 것이 SAF 생산의 가장 큰 문제 중 하나입니다.
- 폐식용유·동물성 지방: 공급이 한정적이고 품질이 일정하지 않음.
- 목재·농업폐기물: 수집과 가공이 복잡하며, 대규모로 확보하기 어려움.
- 전력-연료 변환(Power-to-Liquid, PtL): 재생에너지를 활용해 수소를 만들고, 이산화탄소와 결합하여 연료를 합성하지만, 이 과정이 비싸고 에너지 소모가 큼.
2. 생산 공정의 복잡성 및 비용 문제
SAF는 기존 항공유(제트A-1)와 비슷한 품질을 유지해야 하며, 이를 위해 다양한 정제·합성 과정이 필요합니다. 다시 말해 SAF를 생산하는 모든 방식이 기술적으로 복잡하고, 원료 확보 및 정제 과정에서 높은 비용이 필요합니다. 현재 SAF를 만드는 대표적인 기술은 다음과 같습니다.
- HEFA(수소화 에스테르 및 지방산, Hydroprocessed Esters and Fatty Acids)
- 폐식용유·동물성 지방을 고온·고압에서 수소 처리해 항공유로 변환.
- 하지만 수소 처리 비용이 높고, 폐식용유 등의 공급이 제한적이라 생산량 확대가 어려움.
- 현재 가장 많이 사용되는 SAF 기술이지만, 전체 항공 연료 소비량을 충족시키기 어려움.
- FT(피셔-트롭쉬, Fischer-Tropsch) 합성
- 목재, 농업폐기물 등에서 얻은 합성가스를 촉매 반응을 통해 연료로 변환.
- 기술적 난이도가 높고, 생산 공정이 길어 비용이 높음.
- Alcohol-to-Jet(ATJ)
- 바이오 에탄올을 촉매 반응으로 변환해 항공유 제조.
- 바이오 에탄올의 대량 확보가 필요하며, 경제성이 낮음.
- Power-to-Liquid(전력-연료 변환, PtL)
- 재생에너지로 만든 수소와 대기 중 CO₂를 결합해 항공유 합성.
- 가장 친환경적인 방법이지만 생산비용이 매우 높고, 대규모 플랜트가 부족함.
3. 기존 항공유와의 호환성 문제
현재 항공기 엔진은 석유 기반 항공유(Jet A-1)를 기준으로 설계되어 있습니다. SAF를 전면적으로 사용하려면 항공기 엔진 개조, 연료 저장 및 공급 시스템 변경 등의 추가 비용이 발생합니다.
- SAF는 기존 항공유와 물리·화학적 특성이 유사해야 하므로, 기존 항공유와 혼합하여 사용(최대 50%)해야 합니다.
- 하지만 완전한 SAF(100% SAF)는 기존 엔진과 연료 공급 시스템에서 테스트가 충분히 이루어지지 않음.
4. 생산 및 유통 인프라 부족
- 기존 정유 시설에서는 SAF를 제조할 수 없으며, 새로운 정제소 및 플랜트 건설이 필요합니다.
- 항공사들은 SAF 공급망이 안정적이지 않다고 판단해 도입을 주저하는 경우가 많음.
- 현재 SAF를 대량으로 생산할 수 있는 공장은 전 세계적으로 매우 제한적.
예를 들어, 미국은 바이든 정부의 SAF 지원 정책을 통해 2030년까지 연간 30억 갤런의 SAF 생산을 목표로 하고 있지만, 현재 SAF 생산량은 이에 크게 미치지 못하고 있습니다.
5. 경제성 부족(기존 항공유 대비 비용 문제)
SAF는 기존 항공유보다 최소 2~5배 이상 비쌉니다. 유럽연합(EU)은 2025년부터 항공사들이 최소 2% SAF를 사용하도록 의무화했으며, 미국도 탄소 감축 목표를 위해 SAF 보조금을 지원하는 정책을 추진 중입니다.
- 기존 항공유는 석유 정제 과정에서 대량 생산이 가능하여 단가가 낮음.
- 반면 SAF는 생산량이 적고, 정제 과정이 복잡해 가격이 높음.
- 현재 SAF를 대량으로 도입하려면 정부의 강력한 보조금 지원이 필수적.
향후 비전
전 세계적으로 항공기 이용이 빠르게 증가함에 따라, 중대한 탈탄소화 노력이 이뤄지지 않는다면 2050년에는 항공산업이 차지하는 배출량 비율이 22%까지 늘어날 것으로 전망됩니다. 이에 따라 SAF의 개발 및 사용 확대는 항공산업의 지속가능성을 확보하는 데 핵심적인 역할을 할 것으로 보입니다.
- 대규모 SAF 생산 공장 투자
- 미국, 유럽, 아시아에서 SAF 정제소 건설을 확대하는 중.
- 싱가포르의 Neste, 미국의 World Energy 등이 대규모 SAF 생산 프로젝트 진행.
- 기술 개발을 통한 생산 비용 절감
- HEFA 방식뿐만 아니라 FT 합성, ATJ, PtL 등의 기술 발전이 필요.
- 특히 전력-연료 변환(PtL) 방식이 장기적으로 가장 유망하지만, 재생에너지 인프라 확대가 필수적.
- 정부 지원 및 정책 강화
- SAF 생산 및 사용 의무화 정책 확대(예: EU, 미국, 한국).
- SAF 생산 기업에 대한 세금 감면, 보조금 지원을 통해 경제성 확보.
최근 대한민국은 2027년부터 국제선 항공편에 대해 약 1%의 SAF 혼합 사용을 의무화하는 계획을 발표하였습니다. 이는 국제민간항공기구(ICAO)의 탄소 상쇄 및 감축 계획에 부합하며, 글로벌 수요 증가에 대응하기 위한 SAF 시장 지원을 목표로 하고 있습니다. 또한, 유나이티드항공은 2050년까지 온실가스 배출량을 100% 감축하여 완전한 친환경 항공사로 거듭나기 위한 계획을 발표하였으며, SAF 사용 확대와 탄소 포집 및 저장 기술 개발 등을 추진하고 있습니다. 이러한 노력들은 항공산업의 탈탄소화를 위한 중요한 단계이며, SAF의 개발 및 보급 확대를 통해 지속가능한 미래를 향한 항공산업의 전환이 가속화될 것으로 기대됩니다.