최원재 교수팀, 에너지 수입국의 지속가능항공유(SAF) 탄소 저감 효과 분석
최원재 교수
휴먼기계바이오공학부
항공분야 넷제로 달성 위한 에너지 수입국 맞춤형 분석
휴먼기계바이오공학부 최원재 교수팀이 에너지 자원 수입 의존도가 높은 국가가 지속가능항공유(Sustainable Aviation Fuel, 이하 SAF)를 직접 생산할 때 얻는 탄소 저감효과를 전과정평가(Life Cycle Assessment, 이하 LCA) 방식으로 분석한 연구 결과를 발표했다.
최근 전 세계 항공산업의 넷제로(Net-Zero : 온실가스 순 배출량이 0이 되는 탄소중립 상태) 달성을 위해 SAF 생산과 그 효과에 관한 연구가 활발히 진행되고 있다. 이번 연구 결과를 담은 논문은 환경과학 분야 국제 저명 학술지 <Journal of Cleaner Production (IF=10, 상위 6%)>에 게재됐다.
연구팀은 SAF의 온실가스 배출량을 '원료 채취부터 연소까지(Well-to-Wake)' 전 과정을 추적하며 평가했다.
연구진은 한국을 대표 사례로 들어 ▲폐식용유(Used Cooking Oil, UCO) ▲동물성 유지(Tallow) ▲이퓨얼(e-fuel : 물을 전기분해해 얻은 수소와 포집된 이산화탄소를 합성해 생산하는 전기 기반 연료) 등 세 가지 대표적인 SAF 생산 경로를 기존 석유 기반 항공유와 비교 분석했다. 특히 한국처럼 SAF 생산능력은 보유했지만 에너지 자원 수입 의존도가 높은 상황에서의 수소 생산·이산화탄소 포집·전력 생산 방법 등 환경성에 큰 영향을 미치는 핵심 조건을 체계적으로 분석했다.
에너지 수입국에서의 SAF 생산 경로 개념도
그 결과 한국과 같은 에너지 수입국은 수소 공급 경로의 특수성으로 인해 에너지 자급국 대비 SAF 생산 시 온실가스 배출량이 더 높게 나타날 수 있음을 확인했다. 구체적으로 폐식용유 및 이퓨얼 기반 SAF의 전 과정 온실가스 배출량은 에너지 자급국 대비 각각 최대 66.7%와 44.0% 높았다.
하지만 유의미한 저감 효과 또한 보였다. 폐식용유 및 동물성 유지 기반 SAF는 모든 수소 및 전력 생산 경로에서 기존 항공유보다 77% 이상 낮은 배출량을 달성했다. 반면 이퓨얼 기반 SAF는 암모니아 형태로 수입된 그린 또는 옐로우 수소를 사용할 때만 더 낮은 배출량을 보였다.
연구팀은 이런 분석을 바탕으로 탄소 저감 효과를 극대화하기 위해서는 폐식용유 및 동물성 유지 기반 SAF가 향후 SAF 원료 구성의 핵심이 되어야 한다는 결론을 도출했다. 한편 이퓨얼 기반 SAF를 통해 실질적인 탄소 저감 효과를 이끌어내기 위해서는 수소 공급 경로를 핵심 변수로 고려해 공급망의 불확실성을 최소화하는 정책이 필요하다는 시사점을 제시했다.
이번 연구는 에너지 수입국의 특징을 반영해 온실가스를 최소화하기 위한 SAF 생산 경로 최적화 방법론을 도출했다는 점에서 의의가 크다. 최원재 교수는 "SAF의 다양한 생산 경로에 대한 LCA 분석을 해나가는 것은 지속적으로 필요하고, 이는 우리나라 뿐 아니라 비슷한 경제구조를 가진 에너지 수입국들이 항공산업 탈탄소화 전략을 수립하는데 지침이 될 수 있을 것"이라고 의의를 설명했다.
이번 연구는 △한국에너지기술평가원(KETEP) △기후에너지환경부 △한국연구재단의 BK21 FOUR 사업 지원을 받아 진행된 이번 연구는 최원재 교수가 교신저자로 수행하였으며 김효영 박사과정생이 제1저자로 참여했다. 연구 논문은 「Well-to-Wake greenhouse gas emissions of sustainable aviation fuels: Implications from South Korean case for energy-importing countries with fuel production capacity)이라는 제목으로 <Journal of Cleaner Production> 4월호에 실렸다.
김효영 박사과정생과 최원재 교수