2021년 10월 초, 유나이티드 항공이 비행 조종사 라이언 스미스(Ryan Smith)가 90분간 멕시코만을 비행한 뒤 휴스턴에 착륙하는 과정을 시험했을 당시 스미스의 항공기에는 승객이 탑승하지 않았다. 대신 보잉737 항공기에 특별한 연료를 공급했다. 엔진 하나는 텍사스 정유소에서 일반 석유 기반 항공 연료로 전력 공급을 받았으며, 다른 엔진은 LA의 어느 한 공장에서 확보한 잔여 식용유와 동물성 기름만으로 생성한 가스로 작동했다.
유나이티드 항공의 설명에 따르면, 각각의 엔진은 비행 도중 약 600갤런을 소모했으며, 탄소 배출량도 총 1만 2,660파운드로 똑같다. 그러나 지속 가능한 연료가 석유가 아닌 식물성 연료로 생성된 점과 식물이 광합성 도중 이산화탄소를 소모하므로 스미스가 비행한 항공기의 탄소 발자국은 일반 항공기보다 70% 적었다.
유나이티드 항공의 글로벌 환경 문제 및 지속가능성 관리 총괄인 로렌 라일리(Lauren Riley)는 “유나이티드 항공은 시범 비행으로 상업용 비행기 운행 시 지속 가능한 연료만 공급한 엔진의 비행 능력이 석유 연료와 친환경 연료를 혼합한 엔진의 비행 능력과 같다는 사실을 보여주고자 했다. 성공적이었다. 탈탄소를 향한 진정한 첫 걸음이었다”라고 말했다.
지속 가능한 항공 연료(SAF)가 지하 오일 패치에서 탄소를 대기 중으로 직접 보내는 일방적인 경로가 아닌 대규모 식물 연료 엔진 탄소 재활용 순환의 한 부분이라고 상상해 보아라. 사실, 연방 정부와 업계는 SAF 사용 시 항공기 수명 내내 탄소 배출량이 공급 원료와 제조 과정에 사용한 에너지에 따라 50~80%까지 감축할 수 있다고 판단한다. 휴스턴에서 진행된 시범 비행에 등장한 항공기는 현재 지속 가능한 연료와 석유 연료 사용 비율이 50:50으로 제한된 승객을 태운 항공기 중 최초로 적어도 엔진 하나를 100% 지속 가능한 연료를 이용한 상용화 비행기였다.
SAF는 여러 식물 혹은 동물 공급 원료와 요리 도중 남은 폐식용유, 기타 고체 폐기물을 정체하여 생성한다. 미국 환경보호청(EPA)은 지금까지 총 7가지 짓고 가능한 연료를 승인했으며, 다른 연료는 현재 승인 작업 중이다. SAF는 석유와 같은 송유관으로 수송 가능하다. 즉, 기존 제트 엔진에서 별도의 정제 과정을 거칠 필요가 없다는 의미이다. 정제 과정은 열과 화학적 촉매제를 이용해 공급 원료를 연료로 변환하며, 많은 기업이 재생 에너지인 태양열 에너지나 풍력 에너지를 전력 공급 원천으로 사용해 정제 과정의 탄소 배출량을 낮추고자 한다. 탄소 감축 목표 달성을 위해 SAF 제조사는 각각의 과정에 사용하는 에너지를 계속 추적해야 한다. 심지어 감사 담당자를 채용해, 탄소 발자국을 측정해야 한다.
바이든 행정부는 항공사가 지속 가능한 연료를 사용하도록 독려하지만, 충분한 노력이 이어지지 않는다. 미국 내 SAF 생산 공장은 캘리포니아주 파라마운트에 설립된 월드 에너지(World Energy) 폐기름 공장과 아이소뷰탄올이라는 옥수수로 생성된 알코올 합성물을 얻어 항공 연료에 희석하는 텍사스주 실스비에 설립된 게보(Gevo) 시설 단 두 곳이다.
SAF는 매우 드물어, 일반 항공 연료보다 비용이 2~4배 더 비싸다. 유나이티드 항공이 매년 구매하는 제트 연료 40억 갤런 중, SAF는 단 100만 갤런이다. 라일리 총괄은 “유나이티드 항공은 SAF를 사용하기 위한 작업을 어느 정도 진행했다. 그러나 SAF가 충분하지 않다”라고 말했다.
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비행은 적어도 지구온난화 측면에서 환경 오염을 유발한다. 뉴욕에서 LA까지 왕복 비행 시 이산화탄소 배출량은 최대 2.4 메트릭 톤이며, 정확한 배출량은 항공사마다 다르다. EPA의 계산에 따르면, 2.4 메트릭 톤은 차량 6,000마일을 주행할 때나 총 2,653파운드 상당의 석탄을 연소할 때 배출하는 이산화탄소량과 맞먹는 수준이다. 장거리 비행의 이산화탄소 배출 문제는 더 심각하다. 베를린의 앳모스페어(Atmosfair) 탄소 항공 계산기 기준 덴버에서 파리까지 왕복 비행할 때의 이산화탄소 배출량은 총 4.9 메트릭톤, 마이애미에서 상하이까지 왕복 비행 시 이산화탄소 배출량은 약 10t이다.
항공기 이동 때문에 발생하는 탄소 배출량은 전 세계 온실가스의 단 2.5%를 차지한다. 그러나 다수 전문가는 갈수록 세계 여러 지역의 항공기 이동 수요가 증가하면서 항공기가 차지하는 온실가스 비율이 증가할 것을 우려한다. 기존 항공 연료를 소모하던 제트 엔진은 황과 질소 오염원과 수증기, 비행운 등의 원인이 된다. 2021년 1월, 대기환경(Atmospheric Environment) 저널에 게재된 바에 따르면, 제트 엔진이 배출하는 혼합물 모두 항공기 이동의 전체 기후 온난화 기여 수준을 심화시키며, 전 세계 배출량의 7~8%를 차지하는 것으로 추산된다.
2021년 9월, 바이든 행정부는 현재 미 의회에서 논의 중인 3조 5,000억 달러 상당의 환경 복원 법안 발의안에 43억 달러 상당의 SAF 연구 프로그램 자금 지원과 SAF 제조사의 감면 혜택 등을 포함할 계획이라고 발표했다. 백악관은 연방 기관 3곳이 미국 항공사 콘소시엄에서 협력해, 지속 가능한 연료를 2030년까지 30억 갤런으로 늘릴 계획이라고 밝혔다.
지금 당장 정부는 SAF와 기존 연료를 최대 50% 혼합하여 사용하도록 항공사에 제한을 두었다. 이에, 유나이티드 항공 관계자는 휴스턴 시범 비행 이후 SAF 사용 제한이 달라지기를 바란다. 라일리 총괄은 “유나이티드 항공은 항공기가 지속 가능한 항공 연료를 다루는 동시에 기존 연료를 함께 사용한 항공기와 비행 능력이 사실상 똑같다는 사실을 입증하고자 한다. SAF와 기존 연료 혼합 제한은 필요하지 않을 듯하다. 유나이티드 항공은 SAF를 100% 적용한 항공기를 운항하는 날이 오기를 바란다”라고 말했다.
게보 CEO인 패트릭 그루버(Patrick Gruber)는 10년간 SAF를 생산한 뒤, 바이든 행정부의 세금 감면 혜택 안이 통과하면서 항공사가 계속 친환경 연료를 찾는다면 SAF가 대규모로 채택될 것이라고 주장했다. 그루버는 “SAF는 훌륭한 수준으로 발전했다. 또, 정상적인 비행이 가능하다는 사실이 입증됐다. 지금 당장 SAF를 보급하는 데 문제가 되는 부분은 자본이다. 또, 누구나 SAF로 수익을 확보할 수 있도록 해야 한다”라고 주장했다.
게보는 사우스 다코다주 레이크 프레스턴 지역에 8억 달러를 투자해 신규 시설을 건설할 계획이라고 발표했다. 해당 시설은 2024년 가동하기 시작해, 연간 동물 사료 3억 5,000만 파운드와 함께 SAF 4,500만 갤런을 생성할 전망이다. 그루버는 탄소 발자국을 낮은 수준으로 유지하고자 게보 공장은 인근 풍력발전소에서 생성한 재생 에너지를 활용할 계획이다.
일부 기업가는 식물이나 폐기름을 사용하는 대신 아무것도 없는 상태에서 SAF를 생성하고자 한다. 아마도 대기 중의 이산화탄소에서 얻은 탄소 분자와 물에서 분리한 수소 분자를 결합하는 훌륭한 화학적 속임수를 활용하면서 SAF를 생성할 수 있을 것이다. 스탠퍼드대학교 화공학 연구소에서 분리된 스타트업인 트웰브(Twelve) 공동 창립자인 니콜라스 플랜더스(Nicolas Flanders)는 지속 가능한 수산화탄소 연료를 얻게 된다고 말한다.
트웰브의 핵심 기술은 촉매제를 이용해 이산화탄소를 물과 전기를 사용하는 연료로 변환하는 여행 가발 크기의 전자화학 반응기이다. 트웰브의 계획은 시멘트나 철, 기타 산업 시설에서 대기로 운반되는 이산화탄소에서 반응기를 얻고 수산화탄소 연료로 전환하는 데 성공했다. 플랜더스는 “특정 시설에서 제트 연료 생성 능력에 필요한 분자를 최대한 결합하는 것이 필요하다”라고 말했다.
플랜더스는 분자 결합을 이용한 연료 생성이 이산화탄소를 제거하는 직접 포집 기술(DAC)를 통해 이루어질 수도 있다고 말한다. 캘리포니아대학교 샌디에이고캠퍼스 연구팀이 2021년 초에 게재한 논문은 전 세계가 2100년 전까지 100여 년에 걸쳐 무한한 양의 탄소 흡입기를 생성한다면, DAC가 온실가스 감축에 도움이 된다고 제시했다. 그러나 연구팀은 DAC에 거액 투자를 하더라도 파리 협정의 지구 기온이 1.5℃ 이상 상승하지 않도록 중단한다는 목표를 달성할 수 있을 정도로 이산화탄소를 산업혁명 이전 수준으로 제거하기에는 역부족이라고 경고했다.
연방 정부와 항공 업계의 공공 부문과 민간 부문의 협력 기관인 상용 항공 대체 연료 계획(CAAFI)의 스티브 손카(Steve Csonka) 국장은 DAC가 지금부터 10년간 채택하기 좋은 수단이라고 말한다. 그러나 트웰브와 같은 기업은 항공 업계가 필요한 수준의 항공기를 만들기 위한 상용화 추세를 따르기 역부족이다. 손카 국장은 “DAC는 아직 전성기를 맞이하기는 이르다. 미래의 기술이 될 것이다. 만약, DAC를 완벽하게 확보한다면, 기본적으로 지구 기반 공급 원료가 필요하지는 않을 것이다”라고 설명했다.
DAC를 대대적으로 활용하기 전까지 항공사는 신규 생산 시설이 온라인에 등장하면서 계속 SAF의 새로운 원천을 찾을 것이다. 유나이티드 항공은 100% SAF로 비행하는 항공기 최초 탑승객은 시카고에서 워싱턴DC로 향하는 항공편 탑승객이 될 것이라고 밝혔다. 라일리 총괄은 항공사에 친환경 연료 구매 비용은 기존 화석 연료 구매 비용보다 더 비싸다는 점에 주목했다. 그는 “저탄소 비행으로의 전환을 이루기 위해 친환경 연료 수요가 있다는 사실을 알리는 것이 중요하다”라고 덧붙였다.
** 위 기사는 와이어드US(WIRED.com)에 게재된 것을 와이어드코리아(WIRED.kr)가 번역한 것입니다. (번역 : 고다솔 에디터)
![[사진=Unsplash]](/news/photo/202111/3504_4611_3048.jpg)
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