SAF 생산량 1834만 톤 시대! 바이오연료부터 E-fuel까지 완전정복

안녕하세요 물류&운송산업 탄소배출량 측정 전문기업 글렉입니다. ✈️

 

전 세계 SAF 시장이 2030년까지 1834만 톤 규모로 성장할 것으로 전망되는 가운데, SAF 생산 기술의 다양화가 활발히 진행되고 있습니다. 오늘은 SAF 생산의 핵심인 4대 주요 생산 기술과 원료, 그리고 미래 기술까지 상세히 살펴보겠습니다.

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SAF 생산 기술의 4가지 주요 경로

현재 국제적으로 인증된 SAF 생산 경로는 9가지가 있지만, 그 중에서도 상업적으로 가장 중요한 4가지 핵심 기술을 소개합니다.

1. HEFA(Hydroprocessed Esters and Fatty Acids) - "지방의 길"

현재 SAF 생산의 95% 이상을 차지하는 핵심 기술입니다. 🏆

HEFA 생산 과정

• 1단계 : 수소화 처리 - 식물성 기름, 폐식용유, 동물성 지방을 수소와 함께 고온·고압에서 처리
• 2단계 : 탈산소화 - 불순물을 제거하고 직쇄 파라핀 생성
• 3단계 : 이성질화 - 항공유 특성에 맞는 분자 구조로 변환

주요 원료

• 폐식용유(UCO) : 전체 HEFA 원료의 60% 차지
• 동물성 지방 : 도축 과정에서 나오는 부산물 활용
• 식물성 기름 : 팜유, 대두유, 카놀라유 등
• 조류 기름 : 차세대 원료로 주목받는 미세조류

장점과 한계

• 장점 : 기술 성숙도 높음, 상업적 검증 완료, 안정적 품질
• 한계 : 원료 공급량 제한, 기존 바이오디젤과 원료 경쟁

에쓰오일과 SK에너지가 국내에서 HEFA 기술로 SAF를 생산하여 대한항공에 공급하고 있습니다.

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2. Fischer-Tropsch(FT) - "쓰레기의 길"

다양한 바이오매스를 활용한 혁신적 생산 기술입니다. ♻️

FT 생산 과정

• 1단계 : 가스화 - 바이오매스를 고온에서 합성가스(CO + H₂)로 변환
• 2단계 : 정제 - 합성가스에서 불순물 제거 및 비율 조정
• 3단계 : FT 반응 - 촉매를 이용해 액체 탄화수소로 변환
• 4단계 : 업그레이드 - 항공유 규격에 맞는 연료로 정제

활용 가능한 원료

• 농업 잔재물 : 볏짚, 옥수수대, 사탕수수 찌꺼기
• 임업 폐기물 : 나무 칩, 톱밥, 가지치기 잔재
• 도시 고형폐기물 : 생활쓰레기, 종이, 목재 폐기물
• 에너지 작물 : 스위치그래스, 미스칸서스 등

기술적 특징

• 높은 연료 품질 : 황, 질소 등 불순물이 거의 없는 청정 연료
• 유연한 생산 : 원료에 따라 항공유, 디젤 등 다양한 연료 생산 가능
• 대규모 확장성 : 원료 다양성으로 인한 높은 확장 가능성

현대오일뱅크가 국내 최초로 기존 정유 설비를 활용한 코프로세싱 방식으로 SAF를 생산하고 있습니다.

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3. Alcohol-to-Jet(ATJ) - "곡물의 길"

농업 부산물과 에탄올을 활용한 생산 기술입니다. 🌾

ATJ 생산 과정

• 1단계 : 발효 - 바이오매스를 발효시켜 에탄올 생성
• 2단계 : 탈수화 - 에탄올에서 물 제거하여 에틸렌 생성
• 3단계 : 올리고머화 - 에틸렌을 더 긴 탄화수소 체인으로 결합
• 4단계 : 수소화 - 최종적으로 항공유 특성을 갖는 연료로 변환

주요 원료와 특징

• 기존 에탄올 인프라 활용 : 미국, 브라질 등 에탄올 생산국에서 유리
• 높은 탄소감축 효과 : 생명주기 기준 최대 85% 탄소배출 감축
• 셀룰로스 에탄올 : 2세대 바이오에탄올 활용으로 식량 경쟁 최소화

현재 개발 상황

• Gevo : 미국 기반으로 대규모 ATJ-SAF 생산 시설 건설 중
• Byogy : 독자적인 ATJ 기술로 상업화 추진
• 일본 ENEOS : 차세대 ATJ 기술 개발에 투자

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4. Power-to-Liquid(PtL) - "공기의 길"

미래 SAF 기술의 핵심인 합성 연료(e-fuel) 생산입니다. ⚡

PtL 생산 과정

• 1단계 : 직접공기포집(DAC) - 대기 중 CO₂를 직접 포집
• 2단계 : 전기분해 - 재생에너지로 물에서 수소 생성
• 3단계 : 합성 - CO₂와 H₂를 Fischer-Tropsch 공정으로 결합
• 4단계 : 정제 - 항공유 규격에 맞는 e-SAF 생산

PtL의 혁신적 특징

• 무한한 원료 : 물과 공기만 있으면 생산 가능
• 최고 탄소감축 : 재생에너지 사용 시 90% 이상 탄소감축 효과
• 지역 제약 없음 : 바이오매스 부족 지역에서도 생산 가능

EU ReFuelEU Aviation의 e-SAF 의무화

• 2030년 : 0.7% e-SAF 의무 사용
• 2035년 : 5%
• 2050년 : 35%

독일의 Atmosfair와 칠레의 HIF Global 등이 상용 규모 e-SAF 생산 시설을 건설하고 있습니다.

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지역별 SAF 생산 현황과 전략

북미 지역 : HEFA 기술 선도

미국의 SAF Grand Challenge

• Phillips 66 : 연간 8억 갤런 SAF 생산 능력 구축
• Marathon Petroleum : 기존 정제소를 SAF 전용으로 전환
• Chevron : Renewable Energy Group 인수로 생산 규모 확대

유럽 지역 : e-fuel 기술 집중

네덜란드 Neste

• 세계 최대 SAF 생산업체
• 연간 100만 톤 재생연료 생산 능력
• 싱가포르 등 아시아 시장 확장

독일의 기술 혁신

• BIOJET : 목질계 바이오매스 기반 SAF 생산
• Renewable Jet : 스웨덴과 협력한 e-fuel 프로젝트

아시아 지역 : 다각화 전략

일본의 종합적 접근

• ENEOS : ATJ 기술 개발
• 조류 기반 SAF : ANA와 협력한 차세대 기술 연구

중국의 대규모 투자

• Sinopec : 연간 100만 톤 SAF 생산 목표
• 바이오매스 공급망 : 농업 정책과 연계한 원료 확보

한국의 정유사 협력

• 4대 정유사 공동 투자 : 1조원 규모 SAF 플랜트 건설 계획
• 2031년 SAF 실험센터 : 서산에 3110억원 투자

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SAF 생산 원료별 분석과 전망

1세대 원료 : FOG(Fats, Oils, Greases)

현재 상황

• 전체 SAF 원료의 80% 이상 차지
• 연간 공급 가능량 : 약 500만 톤 (제한적)
• 가격 상승 압력 : 바이오디젤과 경쟁으로 인한 원료비 증가

주요 원료별 특성

• 폐식용유 : 가장 경제적, 공급망 안정
• 동물성 지방 : 고품질 SAF 생산, 냄새 관리 중요
• 팜유 : 대량 공급 가능하나 지속가능성 논란

2세대 원료 : 리그노셀룰로스 바이오매스

기술적 진전

• 목질계 바이오매스 : 가스화 + FT 기술로 상용화 단계 진입
• 농업 잔재물 : 볏짚, 옥수수대 등 활용도 증가
• 전용 에너지 작물 : 스위치그래스, 포플러 등 재배 확대

장점과 과제

• 장점 : 대량 공급 가능, 식량과 경쟁하지 않음
• 과제 : 수집·운송 비용, 전처리 기술 필요

3세대 원료 : 조류와 미세조류

기술 개발 현황

• 미세조류 : 높은 기름 함량(50-70%), 빠른 성장
• 거대조류 : 해양 양식으로 대량 생산 가능
• 배양 기술 : 폐쇄형 생물반응기 vs 개방형 연못

상업화 전망

• 2025-2030년 : 파일럿 규모 생산 시설 구축
• 2030년 이후 : 본격적인 상업화 시작

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SAF 생산 비용 분석과 경제성

현재 생산 비용 구조

HEFA 기술 기준

• 원료비 : 전체 비용의 70-80%
• 생산비 : 갤런당 $2.50-4.00
• 기존 항공유 대비 : 3-5배 높은 수준

비용 절감 요인

• 규모의 경제 : 생산량 증가로 단위 비용 감소
• 기술 혁신 : 촉매 개선, 공정 최적화
• 정부 지원 : 세제 혜택, 보조금 지원

지역별 생산 비용 차이

미국 : 갤런당 $3.50-5.00

• 원료 공급 안정, 세제 혜택 최대 $1.75/갤런

유럽 : 갤런당 $4.00-6.00

• 높은 환경 기준, 탄소세 혜택

아시아 : 갤런당 $3.00-4.50

• 상대적으로 저렴한 원료비, 인건비

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차세대 SAF 생산 기술 전망

1. Co-processing 기술의 확산

기존 정제소 활용

• 별도 시설 투자 없이 SAF 생산 가능
• 현대오일뱅크가 국내 최초로 상용화 성공
• 투자비 대비 효율성 높아 빠른 확산 예상

2. 하이브리드 생산 시스템

다중 원료 활용

• HEFA + FT 기술 결합
• 원료 다변화로 공급 안정성 확보
• GS칼텍스가 인도네시아에 구축 중

3. 인공지능과 디지털 기술 접목

스마트 생산 시스템

• AI 기반 공정 최적화
• 실시간 품질 관리
• 예측 정비로 가동률 향상

블록체인 기반 추적 시스템

• 원료부터 최종 연료까지 전 과정 추적
• 지속가능성 인증 자동화
• 탄소배출량 실시간 계산

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글렉의 시각 : SAF 생산과 탄소발자국 관리

SAF 생산 과정에서 정확한 탄소발자국 측정이 핵심입니다. 원료 생산부터 최종 연료까지 전 과정의 탄소배출량을 정밀하게 계산해야 진정한 친환경성을 입증할 수 있습니다.

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SAF 생산 기술의 다양화와 발전은 항공업계 탄소중립의 현실화를 앞당기고 있습니다. 1세대 HEFA 기술에서 시작해 차세대 e-fuel까지, 각 기술의 특성을 이해하고 적절히 조합하는 것이 성공의 열쇠입니다.

 

다음 편에서는 전 세계 SAF 도입 현황과 항공사별 성공 사례를 살펴보겠습니다! 🚀

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