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국내 연구팀이 쓰레기매립지 배출 가스로 친환경 항공유를 생산하는 기술 실증에 성공했다.30평 넓이의 설비를 운전해 하루 100kg의 항공유를 만들 수 있다.

한국화학연구원은 이윤조 화학공정연구본부 책임연구원팀이 국내 기업 인투코어테크놀로지와 함께 음식물쓰레기 등 유기성 폐자원에서 나오는 매립지 가스로 지속가능한 항공유(SAF)를 생산하는 통합공정 실증에 성공했다고 25일 밝혔다.

현재 항공 산업은 전체 이산화탄소 배출량의 약 24.5%를 차지하는 것으로 알려졌다.SAF는 유기성 폐자원이나 바이오매스로 생산하는 친환경 항공유다.화석연료 기반 항공유보다 탄소 배출을 크게 줄일 수 있어 최근 국제 사회는 SAF 의무 사용을 확대하고 있다.

아직까지 높은 생산 비용이 발목을 잡는다.일본이나 유럽 일부 항공사는 SAF 비용을 항공 요금에 반영하는 사례도 있다.

정유 업계는 폐식용유로 SAF를 만들고 있지만 폐식용유 발생량 자체가 적고 바이오경유 등 다른 용도로도 쓰여 상대적으로 가격이 비싸고 확보도 어렵다.음식물쓰레기와 가축 분뇨에서 나오는 풍부하고 저렴한 매립지 가스가 SAF를 생산하는 데 적합할 것으로 분석됐다.
매립지 가스로 항공유를 만들기 위해서는 불순물을 줄이고 중간원료에서 실제 항공유로 전환하는 효율을 개선하는 것이 과제다.연구팀은 가스 전처리부터 액체연료 전환 공정까지 통합적으로 자체 개발했다.

인투코어테크놀로지는 분리막으로 매립지 가스에서 황(S) 성분 등 불순물을 제거하고 과도한 탄소를 줄이는 전처리 공정을 설계했다.자체 개발한 반응기로 항공유 생산에 적합한 합성가스로 전환한다.

화학연은 '피셔-트롭쉬 공정'이라는 기존 기술을 활용해 기체 상태의 합성가스를 액체 연료로 전환한다.일산화탄소와 수소 등 탄소와 수소가 분리된 합성가스를 촉매로 반응시키면 탄소와 수소가 결합된 액체연료와 고체 부산물이 만들어지는 원리다.연구팀은 제올라이트·코발트 기반 촉매를 활용해 고체 부산물 대신 액체 연료가 생산되는 비율을 개선했다.

화학연 연구팀은 촉매층과 냉매층을 교대로 적층해 반응열을 제거하는 '마이크로채널 반응기'도 적용했다.항공유 제조 과정에서 발열이 과도할 경우 촉매가 손상되기 때문이다.반응기는 모듈 형태로 설계돼 규모 확충이 필요하면 모듈을 추가하기만 하면 된다.

연구팀은 대구 달성군 쓰레기매립장 부지에 30평 2층 단독주택 크기의 통합 공정 시설을 구축하고 하루 100kg 규모의 SAF 생산 실증에 성공했다.현재는 장기 운전 조건을 최적화하고 촉매와 반응기 성능을 고도화하고 있다.

대규모 플랜트에서만 가능했던 기존 항공유 생산을 지역 매립지나 소규모 폐기물 처리시설에서도 구현했다는 점에서 국내 SAF 산업 경쟁력 강화에 기여할 것으로 기대된다.

연구팀은 "유기성 폐자원을 고부가가치 연료로 전환하는 통합공정기술을 확보했다는 점에서 의미가 크다"고 밝혔다.

이영국 화학연 원장은 "탄소중립과 순환경제를 동시에 실현할 수 있는 대표적 기술로 성장할 것"이라고 말했다.

<참고 자료>
- doi.org/10.1021/acscatal.5c03696
- doi.org/10.1016/j.fuel.2025.136159

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