항공 여행에 대한 수요는 계속 증가하고 있으며, 그 결과 항공 산업은 전 세계에서 가장 빠르게 성장하는 산업 중 하나가 되었습니다. 항공 부문의 탄소 배출량이 현재 속도로 계속 증가한다면, 이 산업은 향후 수십 년 내에 가장 큰 탄소 배출 부문 중 하나가 될 것으로 예상됩니다. 따라서 항공 분야의 탄소 배출을 줄여야 할 시급한 필요성이 대두되고 있습니다. 항공사, 정부, 제조사 모두 이 사실을 잘 인지하고 있습니다. 2021년, 국제항공운송협회(IATA) 회원사들은 2050년까지 탄소 순배출 제로를 달성하겠다는 결의안을 통과시켰습니다. 올해 7월, 영국 정부는 2050년까지 영국 항공 부문의 탄소 순배출 제로를 달성하기 위한 ‘제트 제로(Jet Zero)’ 계획을 발표했습니다. 제조사들은 전기 추진, 수소 동력, 지속 가능한 항공 연료 등 탈탄소화 솔루션에 계속해서 상당한 투자를 하고 있습니다. 이 기사에서는 이 세 가지 솔루션을 각각 더 자세히 다룹니다.
전기 추진
현재 전기 항공기의 시제품이 존재하며, 여러 신생 기업과 중소기업에서 이를 개발 중일 뿐만 아니라 에어버스와 롤스로이스 같은 기업들에서도 관련 연구를 진행하고 있습니다. 전기 항공기는 일반적으로 하나 이상의 배터리나 수소 연료전지로 전력을 공급받는 하나 이상의 전기 모터가 구동하는 하나 이상의 프로펠러 또는 로터로 구성됩니다. 이는 ‘배기구’ 배출이 전혀 없다는 것을 의미하지만, 완전한 탄소 중립을 달성하기 위해서는 배터리 충전용 전기를 생산하거나 연료전지에 공급할 수소를 생산하는 데 재생 가능 에너지나 탄소 중립 에너지를 사용해야 합니다. 전기 항공기는 또한 전기차와 유사한 제약에 직면해 있습니다. 배터리 구동 항공기의 경우, 비행 거리는 배터리나 연료전지의 저장 용량 및 재충전 시간에 의해 제한되므로, 기존 항공 연료를 사용하는 항공기에 비해 비행 회전 시간이 상당히 길어집니다. 또한 항공기의 경우 자동차보다 중량이 훨씬 더 중요한 요소인데, 중량이 증가하면 항공기는 날개나 로터를 통해 더 많은 양력을 발생시켜야 하기 때문이다. 따라서 전기 항공기의 배터리 크기를 항공기 전체 설계에 영향을 주지 않고는 쉽게 늘릴 수 없다. 이러한 이유로 전기 항공기는 도시 간 ‘에어 택시’ 서비스를 제공하는 등 단거리 여객 노선으로 제한될 가능성이 높습니다. 하지만 전기 항공기는 지역 대기 오염이나 소음 공해를 유발하지 않기 때문에 사실 이러한 용도에 매우 적합합니다. 롤스로이스는 2020년대 중반까지 도시형 전기 항공기가 하늘을 날게 될 것으로 전망하고 있습니다.
수소
수소는 연료전지에서 전기를 생산하는 데 사용될 뿐만 아니라, 내연기관의 연료로도 활용될 수 있습니다. 수소는 연소 시 탄소 배출이 전혀 없으며, 기존의 가스 터빈 엔진을 개조하여 수소를 연료로 사용할 수 있습니다. 수소의 중량당 에너지 밀도는 기존 제트 연료의 약 3배에 달해 장거리 및 화물 항공편에 이상적인 것으로 보이지만, 부피당 에너지 밀도와 단위 질량당 에너지량은 낮은 편입니다. 이는 항공기에 수소를 저장하기 위해 대형 탱크가 필요하며, 연료의 무게가 상당하다는 것을 의미합니다. 항공기에서는 크기와 무게가 모두 중요한 요소이므로 이는 이상적인 상황이 아닙니다. 또한 탄소 중립 연료가 되려면 수소 생산에 사용되는 에너지가 재생 가능하거나 그 자체로 탄소 중립적이어야 합니다. 수소는 또한 가격이 비싸고, 운송을 위해 특수한 인프라가 필요하며, 저장하기도 어렵습니다. 이러한 어려움에도 불구하고 에어버스는 수소에 상당한 투자를 하고 있으며, 2035년까지수소 추진 방식을 활용한 세계 최초의 무배출 상업용 항공기를 개발하는 것을 목표로 하고 있습니다.
지속 가능한 항공 연료(SAF)
아마도 가장 유망한 단기적 해결책은 SAF(지속 가능한 항공 연료)가 제시할 것입니다. 이러한 연료는 별도의 개조 없이도 현재의 가스 터빈 항공 엔진에 사용할 수 있으며, 완전히 탄소 중립이 될 잠재력을 지니고 있습니다. SAF는 크게 바이오연료와 합성연료의 두 가지 범주로 나뉩니다. 바이오연료는 사용된 식용유, 산업 폐기물, 농림 잔여물과 같은 재활용 폐기물을 원료로 만들어집니다. 합성연료는 물과 대기에서 포집한 탄소 간의 전기화학적 반응을 통해 생산됩니다. 합성 연료의 경우, 연료 생산에 사용된 에너지가 재생 가능하거나 탄소 중립적이며, 연료 연소 시 대기로 방출되는 탄소량이 연료 생산을 위해 포집된 탄소량과 동일하다면, 해당 합성 연료는 완전히 탄소 중립적이라고 할 수 있습니다. SAF의 또 다른 장점은 기존 제트 연료와 혼합하여 순 탄소 배출량을 적어도 어느 정도는 줄일 수 있다는 점이다. 예를 들어, 미국에서는 현재 SAF가 최대 50%까지 혼합된 항공 연료의 사용이 승인되어 있다. 현재 SAF의 광범위한 보급에 직면한 과제에는 항공 연료에 적용되는 엄격한 승인 절차와 비용 및 공급 문제가 포함됩니다. SAF는 현재 가격이 너무 비싸 대규모 상업적 활용이 어렵고, SAF를 생산하는 제조업체도 소수에 불과합니다. 또한 제한된 공급량은 육상 운송 부문에서도 수요가 있어, 항공 부문에 공급될 수 있는 SAF의 양을 더욱 제한하고 있습니다.
전망
항공 산업 내 탈탄소화에 대한 완벽한 해결책은 없으며, 탄소 배출 감축은 앞서 논의된 여러 해결책을 조합하여 달성될 가능성이 높습니다. 전기 추진 방식은 단거리 여객 운송에 국한됩니다. 실용 가능한 수소 연료 항공기는 아직 실현되기까지 시간이 더 필요합니다. 지속 가능한 항공 연료(SAF)는 규제 및 공급 문제가 해결될 수 있다면 유망한 단기적 해결책이 될 수 있습니다. 단기적으로는 수소나 전기 추진 방식을 기존 제트 연료로 구동되는 가스 터빈 엔진과 결합하는 등 하이브리드 방식이 등장할 수도 있습니다. 어쨌든 2050년 목표 시한이 그리 멀지 않은 만큼, 탈탄소화 문제를 해결하기 위해 항공 업계 내에서 수많은 흥미로운 혁신이 이루어질 것으로 보입니다.
본 기사에서 제기된 사항에 대해 논의하고 싶으신 경우, 저자또는 평소 상담하시는 Barker Brettell 담당 변호사에게 문의해 주시기 바랍니다.
“제조사들은 전기 추진, 수소 동력, 지속 가능한 항공 연료 등을 포함한 탈탄소화 솔루션에 계속해서 상당한 투자를 하고 있다”
