전세계적으로 국제항공 부문의 탄소 감축에 대한 요구가 증가함에 따라 지속가능항공유 (Sustainable Aviation Fuel, SAF)의 사용 확대와 기술개발에 대한 투자가 촉진되고 있다. SAF는 기존 석유 계 항공유 연료와 유사하기 때문에 항공기의 엔진이나 연료 공급 시스템 및 공항의 연료공급 인프라의 구 조적 변경없이 그대로 사용 가능하며(drop-in fuel), 기존 항공유에 일정비율로 혼합하여 사용할 수 있는 장점이 있다. SAF는 전세계적으로 다양한 바이오매스 원료를 사용하여 제조된 바이오항공유(Bio-jet fuel) 와 포집 이산화탄소와 그린수를 사용하여 합성된 재생합성항공유(synthetic-SAF)로 구분할 수 있다. 또한 광합성을 하는 바이오매스를 기반으로 하는 바이오항공유는 전주기평가(life cycle assessment, LCA) 관점 에서 기존 석유계 항공유보다 이산화탄소를 약 80% 저감되며, 탄소중립연료로서 인정받고 있다. 본 논문 에서는 재생합성항공유의 생산을 위한 제조기술로 이산화탄소 포집기술, 역수성가스(Reverse Water-Gas Shift, RWGS) 전환기술, Fischer-Tropsch(F-T) 공정기술과 제조된 재생합성항공유의 연료특성과 제조규 격 및 제조기술 인증에 대한 연구사례를 분석하여 국내 기술개발 필요성과 방향을 제시하고자 한다.

전 세계적으로 배출되는 폐플라스틱을 석유화학제품으로 재활용하는 순환경제가 본격화되고 있다. 따라서, 화학적 재활용 중 하나인 폐플라스틱 열분해유 생산을 위한 파일럿 규모의 시설도 건설되 고 상업적 생산이 시작되고 있다. 본 연구에서는 파일럿 플랜트에서 조건별로 생산된 총 4종의 폐플라 스틱 열분해유를 활용하기 위해 분리된 각각의 유분의 물성 및 구성성분 분석을 통해 나프타, 선박유 및 보일러유 등 다양한 원료‧연료 등으로 사용이 가능한지 확인해보고자 한다. 폐플라스틱 열분해유의 넓은 비점으로 인하여 경질유분은 상압 및 감압증류를 통해 분리하였고, 중질유분은 감압증류를 통해 분 리하였다. 경질유분(fraction 1)은 나프타를 목적으로 물리적 특성, 탄소분포 및 구성성분을 분석하였는 데, 탄소분포, 비점 등은 적합하지만, 초기 폐플라스틱 열분해유에 비해 염소 함량, 올레핀 및 방향족이 높아 전처리공정이 필요하다, 또한 중질유분(fraction 2)은 보일러유 등을 목적으로 할 때, 적합한 밀도, 동점도, 발열량 및 윤활성 등 물리적 특성을 가졌지만, Si 및 전산가 등이 높았다. 분리하고 남은 잔류물 (residue)은 높은 발열량, 낮은 황 함량, 산소 함량 등은 C중유급 연료로서의 사용이 가능할 것으로 판단되었다. 결론적으로, 분리된 폐플라스틱 열분해유에서 분리되는 모든 유분은 전처리만 가능하다면 나프 타 원료뿐만 아니라 저급 연료로도 활용이 가능하리라 판단된다.

항공유는 문제가 발생 시 대형사고로 이어질 수 있기 때문에 다른 수송용 연료보다 더 엄격히 관리되고 있다. 항공유의 품질기준은 국내의 한국산업표준(KS), 미국재료협회(ASTM)와 국제운송협회(IATA)에서 각각 규정하고 있다. 2016년부터 2017년까지 국내 정유사의 5개 공장에서 생산되는 항공유에 대하여 방향족 함량, 황 함량 및 증류성상 등 6개 항목에 대하여 품질분석을 실시하였다. 국내에서 생산된 항공유는 품질기준에 적합한 것으로 나타났으며, 연간 일정하게 유지되고 있었다. 국제기준인 ASTM과 IATA의 품질기준과 비교했을 때, 방향족 함량은 국내 KS 기준이 ASTM 및 IATA 설정기준보다 1.5 wt% 엄격하게 설정되어 있으나 이 기준을 충분히 만족시키는 것으로 나타났다. 또한, 황 함량, 증류성상 및 인화점 등 나머지 항목들도 국내와 국제기준을 모두 충족하는 것으로 나타났다.

세탄가는 경유의 품질기준 중 하나로써 디젤엔진에 사용되는 경유 연료의 착화성을 평가하는 항목이다. 세탄가 기준은 현재 자동차용 경유 기준으로 52 이상이며, 일반적으로 세탄가가 높으면 시동성이 좋고 운전이 원활해지나 지나치게 높으면 연소가 불균일해져 매연의 원인이 되고 연료소비량이 증가한다. 현재 국내의 품질시험방법에 규정되어있는 세탄가 측정방법은 CFR엔진을 이용한 세탄가분석, 경유의 밀도와 증류유출온도를 통하여 세탄가를 산출하는 세탄지수, CFR엔진의 단점을 보완하여 고온에서 연료의 연소되는 시간을 통해 세탄가를 측정하는 유도세탄가 등이 있다. 본 연구는 이러한 세탄가를 정유사별, 하·동절기별 시료를 확보하고 이를 분석하여 다양한 인자들에 의한 세탄가 측정방법의 상관관계에 대하여 분석하였다. 이를 통하여 세탄가, 유도세탄가, 세탄지수 순으로 세탄가가 높게 측정 되는 것을 확인하였고, 이를 통하여, 현재 편의성을 이유로 많이 사용되는 세탄지수로 인하여 세탄가 품질미달이 발생할 수 있기 때문에 이에 대한 추가 연구가 필요할 것으로 보인다.