한국화학연구원이 매립지 가스로 '지속가능 항공유'(SAF)를 생산하는 실증에 성공했다고 25일 밝혔다. 음식물쓰레기·가축 분뇨 등에서 나오는 풍부하고 값싼 매립지 가스로 실증한 국내 첫 사례다.
최근 러시아 극동 캄차카반도 폭설 등 이상기후가 전 세계를 덮치면서 온실가스를 다량 배출하는 항공유에 대한 대체제, 즉 SAF 의무 사용을 확대하려는 움직임이 나타나고 있다. SAF는 음식물쓰레기 같은 유기성 폐자원이나 바이오매스 등을 활용해 생산되는 재활용 항공유다.
이에 한국화학연구원 이윤조 박사 연구팀은 인투코어테크놀로지와 함께 음식물쓰레기 등 유기성 폐자원에서 나오는 매립지 가스로 SAF를 생산하는 통합공정 실증에 성공했다.
인투코어테크놀로지는 음식물쓰레기가 묻힌 지면에서 포집한 매립지 가스를 공급받으면 분리막을 이용해 황 성분 등 불순물을 제거하고, 과도한 이산화탄소를 줄이는 전처리 공정을 진행했다. 또 자체 개발한 플라즈마 개질 반응기를 이용해 항공유 생산에 적합한 성질의 중간원료로 바꿨다. 즉, 일산화탄소와 수소가 포함된 고압의 합성가스로 변화시켜 화학연에 넘겨주는 역할을 했다.
그 뒤 화학연은 '피셔-트롭쉬 공정'이라는 기술을 활용해 기체 상태의 합성가스를 액체 연료로 바꾼다. 수소와 탄소가 분리된 상태의 합성가스를 촉매 위에서 반응시키면 수소-탄소 사슬이 이어져 적당한 길이의 탄화수소는 액체 연료로, 긴 길이는 왁스 등 고체 부산물이 된다. 화학연은 촉매를 활용해 액체 연료가 생산되도록 했다. 또 '마이크로채널 반응기'를 적용, 과도한 발열로 촉매 손상을 막고 설비 부피도 10분의 1로 줄였다.
연구팀은 대구 달성군 쓰레기매립장 부지에 약 30평 규모, 2층 단독주택 크기의 통합 공정 시설을 구축해 기술을 실증했고, 그 결과 하루 100kg 규모의 SAF 생산에 성공했다. 액체 연료 선택도는 75% 이상이다.
이번 성과는 기존 대규모 플랜트에서만 가능했던 항공유 생산을 지역 매립지나 소규모 폐기물 처리시설에서도 가능하다는 점을 입증한 것으로, 향후 분산형 SAF 생산 체계 구축 등 경쟁력 강화에 기여할 것으로 기대된다.
이영국 화학연 원장은 "탄소중립과 순환경제를 동시에 실현할 수 있는 대표적 기술로 성장할 것"이라며 "유기성 폐자원을 고부가가치 연료로 전환하는 통합공정 기술을 확보했다는 점에서 의미가 크다"고 평가했다.
한편 연구팀이 액체 연료를 선택적으로 제조하는 촉매 2개를 개발한 성과는 촉매 분야의 저명한 국제학술지 ACS Catalysis(IF : 13.1) 2025년 11월 내부 표지논문과 연료·환경 분야 국제학술지 Fuel(IF : 7.5)에 각각 게재됐다.
