서정길 한양대 화학공학과 교수
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실제로 2021년 이후 2030년까지 세계 바이오에탄올 시장 규모는 약 3배 가량 증가하고 바이오디젤 시장 역시 연평균 10%의 성장률을 보일 것으로 예상된다. 지속가능항공유(SAF) 수요도 2025년 80억 톤에서 2030년 230억 톤으로 크게 늘어날 것으로 전망된다.
이에 따라, 탄소 집약도(Carbon Intensity)가 낮은 연료를 생산함과 동시에 증가하는 수요를 충족시킬 수 있는 기술의 중요성이 증가하고 있다. 여러 기술 중에서도 공동처리(Co-processing) 기술이 화석연료 기반의 에너지 및 화학산업의 넷제로 이행의 가교역할을 할 수 있는 효과적인 기술로 주목받고 있다.
공동처리는 석유 정제공정에서 폐식용유 등 바이오 공급원료 또는 고형폐기물 등을 석유계 물질과 함께 활용하여 재생가능한 탄화수소계 연료 또는 원료를 생산하는 기술이다. 이를 통해 전동화(Electrification)가 어려운 수송 부문에 바이오항공유, 바이오디젤 등 환경 발자국 지수가 상대적으로 낮은 대체 연료를 효과적으로 공급하고 폐플라스틱 등을 원료로 활용하여 석유화학제품을 생산하는 것 역시 가능하다.
이 기술은 화석연료의 의존성을 줄이고 폐기물로 인한 오염 및 매립을 줄여 환경영향을 최소화하는 국제적으로 검증된 지속가능한 기술이다. 가장 중요한 점은 기존의 정제, 운송 및 저장 인프라를 최대한 활용하여 대규모 설비투자 없이 경제적으로 저탄소 재생 연료 및 원료를 공급할 수 있다는 것이다.
우리나라는 2030년까지 수송용 경유의 바이오연료 혼합비율을 8%로 높이는 신재생에너지 연료혼합의무제도(RFS) 및 2050년까지 항공 부문 넷제로 달성을 위한 국제 항공 탄소상쇄 및 감축제도에 대응할 산업적 기반이 필요한 상황이다.
우리나라가 온실가스 배출량과 화석연료 사용량을 점진적으로 줄여 나감과 동시에 궁극적으로 저탄소-지속가능한 연료 생산 및 활용 체계를 구축하기 위해서는 중단기적으로 공동처리 기술이 가장 효과적일 것으로 전망된다.
해외의 경우 EU, 영국 및 미국의 정유사를 중심으로 연구개발 및 상용화가 활발히 진행 중이며, 그 결과 기존 시설 개조 또는 독립형 설비를 통해서 연간 최소 4.3만톤에서 최대 100만톤 규모의 공동처리 공정을 운영 중이다. 일본에서도 탈탄소화 연료 제조 방법으로 바이오매스, 폐기물, 폐플라스틱 등을 원료로 한 공동처리를 명시적으로 검토하고 있다.
하지만 국내의 경우 석유사업법상 석유정제업자가 석유와 석유제품만을 원료로 사용하도록 규정하고 있어 폐기물을 활용한 공동처리는 불가능하다. 급증하는 바이오 연료 수요를 국내 정유산업이 충당할 수 있도록 법적 규제 완화 및 인센티브 지급 등의 정부 차원의 제도적 지원이 시급하다.
아울러 정유사는 공동처리 기술 상용화를 위해서 바이오 공급원료 종류 및 투입에 따른 공정 최적화와 전주기기술분석(LCA)을 이용해 최종 제품 내 바이오 공급원료 유래 성분의 함량을 과학적으로 검증하는 등의 기술적 과제를 적극적으로 극복해야 한다.
