항공분야 탈탄소를 위한 가장 합리적인 선택

김재훈 교수                    

(성균관대학교 기계공학부)      

1760년대 산업혁명이 시작된 이래 인류는 석탄과 석유 그리고 천연가스로 대표되는 화석연료 사용으로 비약적인 산업 및 사회 경제의 발전을 이루어 왔다. 하지만 인류 문명의 급진적인 발전의 반대급부로 현재 인류는 전례 없는 온실가스 증가로 인한 예측 불가능한 기후변화라는 큰 도전에 직면하고 있다. 이에 세계 각국에서는 각 산업부문 온실가스 배출 감소의 목표를 설정하고 이를 달성하기 위해 정책 및 탈탄소 기술개발에 국력을 집중하고 있다.

항공 분야는 전체 배출의 약 2.6%에 해당하는 온실가스를 배출하고 있다고 알려져 있으나, 성층권에서 직접적인 온실가스 배출로 인해 온실가스 효과가 6%로 알려져 있다. 하지만 항공 분야, 특히 장거리 비행의 경우 상당한 양의 연료를 운반해야 하고 항공유로 사용하는 탄화수소는 다른 에너지원에 비해 매우 고에너지 화합물이기 때문에 항공분야는 다른 분야에 비해 전기화·수소화로 탈산소화가 매우 어렵다. 따라서 원유 유래 항공유를 탄소중립 연료로 대체하는 지속가능한 항공유 (Sustainable Aviation Fuel, SAF) 개발이 매우 중요하다.

항공분야 탈탄소화를 위한 공격적인 SAF 배치 시나리오¹⁾

SAF는 재생가능한 바이오매스 또는 이산화탄소를 원료로 이용하여 기존 원유 유래 항공유와 성분 및 연소특성이 같은 연료로 기존 제트엔진의 변경 없이 100%까지 활용 가능하다. 하지만 현재 SAF 가격은 기존 항공유 가격 대비 약 3배 정도 고가여서 세계 각국은 SAF 시장 활성화를 위한 적극적인 정책 개발에 나서고 있다. 일례로 국제민간항공기구(ICAO)에서는 국제항공 온실가스 감축을 위해 타 분야에서 발생한 감축 실적을 목표 달성에 활용하기 위해 설계된 시장기반 제도인 “국제항공탄소상쇄·감축제도(CORSIA)”이행을 ’16년 결의하여 ’27년 의무화 단계에 진입할 예정이다. 우리나라의 경우 국제선 탄소배출량은 2025년 2.3천만톤 CO2, 2050년 43천만톤 CO2로 증가 예상 증가할 것으로 예상하여, 2019년 CORSIA 기준치를 넘어설 것으로 전망되고 있다. 이에 따라 국적항공사의 의무탄소 상쇄량은 2025년 61만 톤 CO2에서 2050년 17백만톤 CO2로 증가될 것으로 전망된다.

국제민간항공기구의 온실가스 감축목표(CNG2020)²⁾

미국에서는 ’30년까지 SAF 생산량을 연간 최소 30억 갤런 이상 증가하여 전체 항공연료 수요의 10% SAF 대체 및 ‘50년까지 연간 350억 갤런의 항공연료 수요의 전부를 SAF로 대체하는 것을 목표로 하는 “SAF Grand Challenge”를 ‘22년 발표하였다. SAF Grand Challenge는 SAF에 대한 연방 정책의 가장 명확한 성명으로, 미국 에너지부(DOE, Department of Energy), 교통부(DOT, Department of Tranportation) 및 농림부(USDA, United States Department of Agriculture)가 비용 절감, 지속 가능성 향상, SAF의 생산 및 사용 확대를 시도하는 정부 차원의 양해 각서(MOU)를 개시한 결과로, 기존 연료에 비해 수명 주기 온실 가스 배출량 최소 50% 감소를 목표로 하고 있다. 또한 1 갤런의 SAF 활용시 최대 $1.75의 인센티브를 제공하는 “인플레이션 감축법(IRA)”를 시행중에 있다. 보다 구체적으로 IRA의 SAF 활성화 방안은 ’23-’24년 내 판매 또는 사용된 SAF가 바이오매스 기반에서 미국에서 생산되며, 미국 내 항공기 연료 탱크로 이송되고, 수명주기 배출량의 최소 50% 이상 감소될 경우 갤런당 $1.25 세금을 공제한다. 갤런당 $1.25 이상의 금액은 50% 이상의 GHG 감소를 기준으로 하며 1% 추가 감소마다 갤런당 $0.01씩 증가하여 최대 갤런당 $1.75 세금 공제가 가능하다. IRA에서 SAF 세금 공제가 만료되는 ’24년에 이어 ’25년 새로운 청정연료 생산에 대한 세금 공제를 생성한다. 해당 바이오매스를 이용하여 미국에서 생산되고 배출 계수가 50 kg CO2,e/MMBtu 이하인 SAF에 대해 크레딧 기본 금액은 갤런당 $0.35이며 임금 및 견습 요건이 충족될 경우 갤런당 $1.75로 증가한다. 이 이외에도 범켈리포니아 지역의 “저탄소 연료기준(LCFS)” 제도 및 전영방지역의 “재생가능한 연료표준(RFS)”제도를 통해 SAF 시장 활성화를 위한 인센티브 제도를 시행중에 있어 향후 미국에서 생산, 공급되는 SAF의 가격은 IRA·RFS·LCFS의 세액 공제와 판매 이익으로 인해 일반 항공유와 유사할 것이다.

미국 SAF Grand Challenge Roadmap 개요³⁾

한편 유럽에서는 “EU 재생에너지지침(RED)”에서 SAF를 포함한 재생에너지를 40%까지 확대하는 의무화 정책을 발표하였으며 “EU 배출권 거래제도 (ETS)”를 통해 ICAO CORSIA 구현 보장 및 참여를 유도하고 있다. 고급 및 Power-to-liquid SAF 연료에 대한 하위 목표를 설정하고, 식품 및 공급 원료에 대한 캡을 설정하였으며, 간접 토지 사용 변경 위험이 높은 공급 원료에 대한 단계적 폐지를 설정하였다. 항공 연료의 더 높은 가격 격차를 인식하고 SAF가 식품 또는 공급 원료에서 제공하지 않는 경우 1.2배 크레딧을 인정하고 있다. 또한 연료 공급업체에 대한 혼합 의무를 통해 EU에서 SAF의 공급과 수요를 늘리기 위한 목표를 담은 “ReFuelEU Aviation”을 ‘23년 발표하였다. 이 명령은 국가 수준이 아닌 EU 수준에서 적용하고 있다. SAF 최소 사용량을 2025년 2%에서 시작하여 5년 간격으로 증가하여 궁극적으로 2050년 70% SAF 의무 혼합을 목표로 하고 있다. 특히, ’30년부터 e-fuel에 대한 0.7%의 하위 의무가 포함되며 2050년에는 35%로 점차 증가하는 것을 목표로 한다.

유럽의 SAF 사용 의무화 현황⁴⁾

유럽의 SAF 사용 의무화로 예상 사용량⁵⁾

일본은 최근 ’30년 현재 SAF 사용량으로서 일본 항공사의 연료 소비량의 10%를 SAF로 대체하는 것을 의무화 하는 정책을 발표하였다. 이 목표를 달성하기 위해서는 국제적으로 경쟁력 있는 국내 생산 SAF의 개발 및 제조를 촉진하고, 공급 측면의 공급업체 및 사용자 측면의 항공사와 협력하여 미래 공급망을 구축 예정이다.

일본의 SAF 생산량 예측⁶⁾

이러한 해외 선진국의 적극적인 SAF 활용 확대화 정책과는 달리 우리나라는 그간 바이오연료에 부정적인 인식으로 인해 전기화 및 수소화 등 다른 탈산소 기술에 비해 SAF 관련 정책 개발 및 기술 분야에서 선진국에 비해 많이 뒤처져 있다. 하지만 최근 국내에서도 항공분야 탈산소의 거의 유일한 대안이 SAF 활용 확대임을 인지하고 정부 및 산업계에서 국내 SAF 활용 확대를 위해 노력하고 있다. 이에 국내 SAF 활성화를 위한 다음과 같은 정책 제언을 하고자 한다. 먼저 SAF 공급 성장 촉진을 위해 정부 자금 지원을 통해 SAF R&D, 시범 및 보급 가속화가 필요하다. 또한 SAF 공급 인프라 확대를 위한 보조금, 대출 보증, 세제 혜택, 사업 투자 세금 공제, 성과 기반의 세금 공제, 시설의 감가상각 가속 등의 다각도의 인센티브 도입이 필요하다. 그리고 SAF 생산자 및 혼합연료 공급자 세금 공제, 소비자 세금 공제, 원료 공급 구축 및 생산 지원 등의 제도 마련이 필요하다. 다음으로 SAF 수요 창출 촉진을 위해서 국내 원료 수급 및 기술 수준을 고려하여 국내 실정에 맞는 SAF 공급 의무화 정책을 마련하고, 적극적인 SAF 활용 정책 개선이 필요하다. 마지막으로 SAF 시장 활성화 촉진을 위해서 공급 원료 및 연료 인증 표준화, 전주기 SAF 배출계수 도출, SAF 구매에 대한 소유권 이전 등 공유 시스템 개발(Book & Claim) 및 국내 SAF 상용화 기술개발, 보급, 확산을 위한 부처간 통합 원스톱 컨트롤타워인 “SAF 이니셔티브 및 상용화 지원단” 구성이 필요하다. 향후 각국의 “SAF 무기화” 움직임에 대비하여 각 관련 정부 부처, 산업계 및 학계·연구계의 지혜를 모아서 K-SAF 개발에 많은 노력이 필요하다.

1) Waypoint 2050 (2023) https://aviationbenefits.org/environmental-efficiency/climate-action/waypoint-2050/ (09 Oct 2023)

2) 제39차 총회 결의문 A39-3 Carbon Offsetting and Reduction Scheme for International Aviation (CORSIA), 2016, ICAO

3) SAF Grand Challenge Roadmap, 2022

4) European Civil Aviation Conference

5) SkyNRG

6) GX 기본 정책 참조 자료 (09 Oct 2023)