매립지 가스로 항공유 만든다…국내 첫 100kg급 SAF 실증

[이데일리 이소현 기자] 음식물 쓰레기 등에서 발생하는 매립지 가스를 활용해 지속가능 항공유(SAF)를 생산하는 통합 공정이 국내 연구진에 의해 실증 단계에 도달했다.

화학연 연구진(뒷줄 오른쪽부터 반시계 방향 한승주 선임, 이윤조 책임, 윤양식 선임, 박선주, 지예진, 임재준, 홍원녹, 채호승 연구원, 김종경 박사후연구원).

인투코어테크놀로지에서 구축한 플라즈마 개질 반응기(사진=한국화학연구원)

한국화학연구원은 이윤조 책임연구원 연구팀이 인투코어테크놀로지와 공동으로 매립지 가스를 원료로 하루 100㎏ 규모의 지속가능 항공유를 생산하는 통합 공정 실증에 성공했다고 25일 밝혔다.

이번 성과는 실제 매립지에서 발생하는 가스를 원료로 사용해 항공유 생산 전 과정을 하나의 공정으로 묶어 실증한 국내 첫 사례다. 기존 폐식용유 기반 SAF는 원료 확보가 제한적이고 가격이 비싼 반면, 음식물 쓰레기·가축 분뇨 등에서 발생하는 매립지 가스는 발생량이 풍부하고 비용이 낮다는 장점이 있다.

연구팀은 매립지 가스를 항공유로 전환하기 위해 △불순물 제거 전처리 △합성가스 제조 △합성가스를 액체 연료로 바꾸는 촉매 반응 공정을 하나로 통합 개발했다. 인투코어테크놀로지는 매립지 가스를 분리막과 플라즈마 개질 기술로 정제해 합성가스로 전환하고, 화학연은 이를 피셔-트롭쉬(Fischer·Tropsch) 공정을 통해 액체 연료로 생산했다.

특히 화학연은 항공유 제조 과정에서 발생하는 과도한 반응열을 안정적으로 제어하기 위해 ‘마이크로채널 반응기’를 적용했다. 촉매층과 냉매층을 교대로 적층한 구조로, 반응열을 빠르게 제거해 촉매 손상을 막고 설비 부피를 기존 대비 최대 10분의 1 수준으로 줄였다. 모듈 방식 설계로 향후 생산 규모 확대도 가능하다.

연구팀은 대구 달성군 쓰레기매립장 인근에 약 30평 규모의 실증 시설을 구축해 하루 100㎏ 규모 SAF 생산에 성공했으며, 액체 연료 선택도는 75% 이상을 기록했다. 현재는 장기 운전 안정성과 촉매·반응기 성능 고도화를 진행 중이다.

이번 기술은 대규모 플랜트 중심이던 항공유 생산 공정을 지역 매립지나 소규모 폐기물 처리시설에서도 적용할 수 있다는 점에서 의미가 크다. 연구진은 분산형 SAF 생산 체계 구축과 국내 항공유 탈탄소화 전략의 핵심 기술로 활용될 수 있을 것으로 기대하고 있다.

이윤조 책임연구원은 “유기성 폐자원을 고부가가치 항공 연료로 전환하는 통합 공정 기술을 확보했다는 점에서 의미가 크다”고 말했다. 이영국 한국화학연구원 원장은 “탄소중립과 순환경제를 동시에 실현할 수 있는 대표적인 SAF 기술로 성장할 가능성이 크다”고 평가했다.

한편 이번 연구에서 개발된 촉매 기술은 국제학술지 에이씨에스 카탈리시스(ACS Catalysis)와 퓨엘(Fuel)에 각각 게재됐으며, 과학기술정보통신부와 한국연구재단의 탄소자원화 플랫폼 화합물 제조 기술개발사업 지원을 받아 수행됐다.