항공 연료의 탈탄소 기술

1. 항공 부문 온실가스 배출의 실태와 과제

핵심어: 항공 부문 탄소 배출, 국제항공, 기후 위기
항공 산업은 세계 온실가스 배출량의 약 23%를 차지하며, 특히 국제 항공 노선에서의 배출량은 증가 속도가 매우 빠르다. 항공기는 고도 약 912km 상공의 대류권 상부에서 비행하는데, 이때 이산화탄소뿐만 아니라 수증기, 질소산화물(NOx), 응결운 등 다양한 기후 영향 요인을 배출한다. 이들 복합적인 배출물은 단순한 탄소 배출 이상으로 온난화에 기여하며, ‘비이산화탄소 효과’까지 포함할 경우 항공의 기후영향은 약 3배에 달한다는 분석도 있다. 항공은 현재까지 전기 추진 등 근본적인 탈탄소 전환이 어려운 분야로 분류되며, 이에 따라 연료 자체의 전환이 가장 현실적인 대안으로 떠오르고 있다. 즉, 기존의 화석기반 항공 연료(케로신)를 대체할 수 있는 지속가능 항공연료(SAF)와 수소, 전기 추진 기술이 항공 부문의 탈탄소화를 위한 핵심 기술로 주목받고 있다.

 

2. 지속가능 항공연료(SAF)의 원리와 종류

핵심어: SAF, 바이오 항공유, 합성연료, 폐기물 기반 연료
지속가능 항공연료(Sustainable Aviation Fuel, SAF)는 기존 항공 연료 대비 탄소 배출량을 최대 80%까지 줄일 수 있는 대체연료로, 다양한 원료와 공정에 따라 종류가 구분된다. 가장 대표적인 SAF는 바이오매스 기반 바이오 항공유로, 폐식용유, 동물성 지방, 해조류, 셀룰로오스 등에서 추출하여 생산된다. 또 하나는 전기와 이산화탄소, 수소를 반응시켜 만든 ‘합성 항공연료(e-fuel)’로, 이산화탄소를 원료로 사용함으로써 탄소 순환 구조를 실현한다. 폐플라스틱, 도시 유기폐기물 등에서 SAF를 생산하는 기술도 점차 상용화되고 있다. SAF는 기존 항공기의 엔진 구조를 크게 변경하지 않고도 사용할 수 있으며, 현재 국제민간항공기구(ICAO)와 국제항공운송협회(IATA)는 SAF 사용을 국제 기준에 반영하고 그 확대를 권고하고 있다. 특히 국제 항공노선의 탄소 배출을 상쇄하기 위한 CORSIA 프로그램은 SAF 활용을 주요 전략으로 삼고 있다.

3. SAF 상용화의 기술적 진전과 적용 사례

핵심어: SAF 보급 사례, 항공사 시범 운항, 국제 인증
최근 수년간 글로벌 항공사들은 SAF 도입을 활발히 추진하고 있다. 핀에어(Finnair), KLM, 루프트한자, ANA 등은 폐식용유 기반 SAF를 활용한 국제선 운항을 시범적으로 실시했으며, 유나이티드항공은 시카고-워싱턴 노선에서 100% SAF로 운항한 최초의 상업비행을 진행했다. 보잉과 에어버스도 SAF 전용 항공기 시험에 나섰으며, 향후 모든 항공기에 대해 SAF 호환성을 확보하겠다는 계획을 발표했다. 국제항공기구에서는 다양한 SAF 원료와 공정에 대해 ASTM D7566 규격을 기반으로 인증을 진행하고 있으며, 이 기준을 통과한 SAF는 기존 항공유와 최대 50%까지 혼합 사용이 가능하다. 그러나 대부분의 SAF는 아직도 상용 항공유에 비해 2~3배 높은 가격을 형성하고 있으며, 이로 인해 보급은 제한적 수준에 머물고 있다. 하지만 유럽연합의 ‘ReFuelEU Aviation’ 지침은 2030년까지 SAF 사용 비율을 전체 연료의 10%까지 의무화할 계획이며, 이는 기술 상용화를 앞당기는 계기가 될 것으로 기대된다.

4. 수소 항공기와 전기 항공기의 기술 동향

핵심어: 수소 연료전지, 전기 추진 항공기, 단거리 항공
SAF 외에도 항공기의 구동 방식을 근본적으로 바꾸려는 시도도 있다. 수소 항공기는 연소식 혹은 연료전지 방식으로 추진이 가능하며, 수소를 연소할 경우 이산화탄소는 배출하지 않지만 질소산화물은 발생할 수 있다. 연료전지 방식은 물만 배출하는 완전한 무탄소 추진이 가능하다는 점에서 주목받고 있으며, 에어버스는 2035년까지 수소 항공기를 상용화하겠다는 계획을 발표했다. 미국의 제로아비아, 유럽의 하이플라이, 한국의 KAI 등도 수소 항공기 연구에 투자하고 있다. 한편 전기 항공기는 배터리의 출력과 항속거리 제한으로 인해 현재는 단거리 지역노선이나 UAM(Urban Air Mobility) 중심으로 개발되고 있다. 스웨덴의 하트에어로, 미국의 조비에비에이션 등은 10명 이하 탑승이 가능한 전기 항공기를 상용화 단계까지 끌어올리고 있으며, 2040년 이후에는 중형 여객기로의 확대도 기대된다. 하지만 수소 저장 안전성, 전기 배터리 에너지 밀도 등의 기술 과제가 여전히 남아 있다.

5. SAF와 대체 연료 도입의 한계와 과제

핵심어: 생산비용, 원료 수급, 인프라 부족
SAF 및 대체 항공연료의 도입은 기후 대응 측면에서 매우 중요하지만, 현실적인 도전 과제도 많다. 첫째, 원료 수급이 제한적이라는 점이다. 폐식용유나 농업 잔재물은 일정량 이상 확보가 어려워 대규모 항공 수요를 감당하기 어렵고, 대량 생산을 위해 전용작물을 경작하면 식량 문제와 충돌할 수 있다. 둘째, 생산 단가가 높고, 기존 항공유에 비해 가격 경쟁력이 낮다. 셋째, 공항의 연료 저장, 유통 인프라가 SAF 또는 수소에 맞게 전환되어야 하며, 이는 막대한 투자 비용을 요구한다. 특히 개발도상국이나 저개발 공항에서는 관련 인프라가 전무한 상황이라, 국제항공의 균형 잡힌 전환이 어렵다. 마지막으로, 대체연료 사용에 대한 세부 규정과 회계 기준이 통일되어 있지 않아, SAF 사용에 따른 탄소 감축 효과 산정 및 상쇄 인증이 불확실하다는 점도 문제다. 이러한 과제를 해결하기 위해서는 국제적인 규제 정비, 기술 혁신, 공공-민간 협력 체계가 긴밀히 작동해야 한다.

6. 향후 전망과 국제적 협력 필요성

핵심어: 항공 탈탄소 로드맵, 글로벌 협약, 지속가능 항공 생태계
항공 연료의 탈탄소화는 단기간에 실현되기 어려운 과제지만, 장기적 목표하에 단계적인 전략이 필요하다. 첫 단계로는 SAF 보급을 확대하고, 항공사의 자발적 참여를 유도하는 탄소 상쇄 메커니즘을 강화해야 한다. 중장기적으로는 수소 및 전기 항공기의 기술 상용화와 인프라 구축을 지원해야 하며, 이 과정에서 정부의 역할이 결정적이다. 또한 국제민간항공기구(ICAO), 유엔기후변화협약(UNFCCC), G20 등 국제 협의체를 통해 각국의 항공 탈탄소 로드맵을 조율하고, 탄소 감축 목표를 명확히 공유하는 것이 중요하다. 항공은 국경을 넘는 글로벌 산업이므로, 개별 국가의 노력만으로는 한계가 분명하다. 공동 연구개발, 공동 투자, 기술 이전, 세제 혜택 등 다자간 협력이 항공 생태계 전환의 핵심 동력이 될 것이다. 지속가능한 항공의 미래는 더 이상 선택이 아닌 필수이며, 지금 이 순간부터의 대응이 향후 수십 년간의 지구 기후에 중대한 영향을 미치게 될 것이다.