항공산업의 탄소중립 요구가 커지면서 지속가능항공유(SAF, Sustainable Aviation Fuel)에 대한 관심도 빠르게 높아지고 있습니다. 국제민간항공기구(ICAO)는 2050년 탄소중립 달성을 위한 주요 수단으로 SAF를 제시했고, 유럽연합(EU) 역시 ReFuelEU Aviation 정책으로 항공유 내 SAF 혼합 비율을 단계적으로 확대 중입니다. 글로벌 항공사와 에너지 기업들도 생산 설비 투자와 공급망 확보에 나서며 SAF 수요에 대응하고 있습니다.

현재 SAF 시장을 이끄는 생산 방식은 폐식용유와 동물성 지방을 활용하는 HEFA(Hydroprocessed Esters and Fatty Acids) 공정입니다. HEFA 공정은 가장 널리 적용되고 있지만 원료인 폐식용유와 동물성 지방의 발생량이 제한적이어서, 장기적으로 늘어나는 항공연료 수요를 충족시킬 수 있을지에 대한 우려가 제기되고 있습니다.

e-SAF, 원료 확보 경쟁의 돌파구

이러한 배경에서 주목받고 있는 것이 e-SAF(e-Sustainable Aviation Fuel)입니다. e-SAF는 재생에너지로 생산한 그린수소와 산업 공정 또는 대기 중에서 포집한 이산화탄소를 활용해 만드는 합성 항공연료입니다. 폐식용유나 바이오매스와 같은 생물 기반 원료를 사용하는 기존 SAF와 달리, 전기와 이산화탄소를 활용한다는 점이 가장 큰 특징입니다.

e-SAF는 배출된 탄소를 다시 연료 생산에 활용할 수 있어 탄소순환(Carbon Circularity) 관점에서도 의미가 있습니다. 또한 원료 공급량이 제한적인 기존 SAF에 비해 장기적으로는 더 안정적인 생산 체계를 구축할 수 있다는 장점이 있습니다.

다만 현재는 재생에너지 기반 수소와 이산화탄소를 활용한 연료 생산의 경제성을 확보하고, 관련 인프라를 구축해야 하는 과제가 남아 있습니다. 그럼에도 항공업계는 장기적인 SAF 수요 증가에 대응하기 위해 e-SAF를 유력한 차세대 항공연료로 검토하며, 유럽과 북미를 중심으로 관련 프로젝트와 투자도 늘리고 있습니다.

MTJ와 e-Methanol

바이오연료의 한계로 인해 원료와 생산 방식에 따라 HEFA 외에도 FT(Fischer-Tropsch), ATJ(Alcohol-to-Jet), MTJ(Methanol-to-Jet) 등 다양한 경로가 SAF 생산 방식으로 검토되고 있습니다. 최근에는 이산화탄소와 재생에너지 기반 수소를 활용할 수 있는 합성연료 생산 기술에 대한 관심이 확대됐습니다.

그 가운데 MTJ(Methanol-to-Jet)는 메탄올을 항공유 범위의 탄화수소로 전환하는 공정입니다. 특히 e-Methanol과 결합할 경우 탄소중립 항공연료 생산이 가능해집니다.

e-Methanol은 포집한 이산화탄소와 재생에너지 기반 그린수소를 반응시켜 만드는 메탄올입니다. 상온에서 액체 상태로 존재해 기존 연료 저장·운송 인프라를 그대로 활용할 수 있고, 수소와 달리 별도의 고압·극저온 설비가 필요 없다는 장점이 있습니다.

촉매가 결정하는 e-Methanol 생산 경쟁력

e-Methanol 생산 경쟁력은 이산화탄소를 얼마나 효율적으로 메탄올로 전환할 수 있는지에 달려 있습니다. 같은 원료와 설비를 사용하더라도 촉매 성능에 따라 이산화탄소 전환율과 메탄올 생산량이 달라지며, 장기 운전 과정에서 성능을 얼마나 안정적으로 유지하는지도 경제성에 큰 영향을 미칩니다.

따라서 메탄올 합성촉매를 평가할 때는 높은 이산화탄소 전환율과 메탄올 선택도는 물론, 장기 내구성과 산업 규모 생산에 적용할 수 있는 스케일업(Scale-up) 가능성도 고려해야 합니다. 최근 e-Methanol 프로젝트들이 상용화 단계로 이동하면서 실험실 수준의 성능보다 실제 생산 환경에서도 동일한 성능을 구현할 수 있는지가 중요한 경쟁력으로 부상했습니다.

결국 좋은 메탄올 합성촉매란 실험실 성능을 넘어 산업 규모에서도 높은 효율과 안정성을 유지할 수 있는 촉매입니다.

희성촉매의 CCU 기반 메탄올 합성용 촉매 개발

희성촉매는 탄소중립 연료 생산을 위한 메탄올 합성촉매 기술 개발을 추진하고 있습니다. 2025년 한국에너지기후변화학회 춘계학술대회에서는 「탄소중립 연료 생산을 위한 메탄올 합성용 촉매 개발 및 대량 생산」 연구를 발표해 우수논문발표상을 수상했습니다.

해당 연구는 이산화탄소를 활용하는 CCU(Carbon Capture and Utilization) 기반 메탄올 생산 기술에 관한 것으로, 공침법 기반 구리(Cu), 아연(Zn), 알루미늄(Al) 촉매를 개발하고 전구체 조성을 최적화해 촉매 활성을 높인 것이 특징입니다. 또한, 지르코늄을 도입해 촉매 표면의 산소 공공(Oxygen Vacancy)을 형성하고 이산화탄소 흡착 및 활성화 능력을 향상시켜 중온 조건에서도 우수한 이산화탄소 전환율과 메탄올 선택도를 확보했습니다. 실험실 규모를 넘어 산업 규모 생산 공정에서도 동일한 성능을 유지해, 상용화 가능성도 확인했습니다.

✅ 희성촉매, 메탄올 합성 촉매 연구로 한국에너지기후변화학회 우수 논문상 수상

희성촉매는 2026년 ISCRE29 & APCRE11에서도 메탄올 합성촉매를 주요 전시 제품으로 소개했습니다. 현장에서는 메탄올 생산 기술과 탄소중립 연료 관련 솔루션에 대한 관심이 이어졌으며, 이산화탄소 활용 기반 공정에 대한 산업계의 수요도 확인할 수 있었습니다.

✅ 희성촉매, ISCRE29 및 한국연소학회서 부스 전시 진행

탄소를 연료로 바꾸는 시대

SAF 시장은 현재 HEFA 중심으로 성장 중이지만, 장기적으로는 원료 다변화와 탄소순환 연료 체계 구축의 중요성이 더욱 커질 것으로 전망됩니다. 이러한 변화 속에서 e-Methanol은 e-SAF 생산을 위한 핵심 중간체로, 메탄올 합성촉매는 생산 효율과 경제성을 결정하는 핵심 기술로 주목받고 있습니다.

희성촉매는 앞으로도 촉매 설계와 제조, 대량 생산 역량을 바탕으로 e-Methanol과 e-SAF 시장의 변화에 대응하며, 지속가능한 에너지 전환에 기여하겠습니다.

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FAQ

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Q1. e-SAF란 무엇인가요?

e-SAF는 재생에너지 기반 전력으로 생산한 그린수소와 포집한 이산화탄소를 활용해 생산하는 합성 항공연료입니다. 기존 화석연료 대신 전기와 이산화탄소를 원료로 사용하기 때문에 전 과정에서 탄소배출을 줄일 수 있습니다.

Q2. e-SAF와 기존 SAF의 차이는 무엇인가요?

기존 SAF는 폐식용유, 동물성 지방, 바이오매스 등 생물 기반 원료를 활용하는 경우가 많습니다. 반면 e-SAF는 재생에너지 기반 수소와 포집된 이산화탄소를 원료로 사용합니다. 이를 통해 바이오 원료 공급의 제약을 극복하고 이산화탄소를 자원으로 활용하는 탄소순환(Carbon Circularity) 연료 체계를 구축할 수 있습니다.

Q3. e-Methanol은 어떻게 생산되나요?

e-Methanol은 포집한 이산화탄소와 그린수소를 반응시켜 생산합니다. 이 과정에서 메탄올 합성촉매는 이산화탄소를 활성화해 메탄올로 전환합니다. 생산된 e-Methanol은 해운과 화학 원료로 활용되며, MTJ 공정을 거쳐 e-SAF 생산에도 활용할 수 있습니다.

Q4. 메탄올 합성촉매는 왜 중요한가요?

메탄올 합성촉매는 이산화탄소와 수소를 메탄올로 전환하는 과정의 효율과 경제성을 결정하는 핵심 기술입니다. 이산화탄소는 화학적으로 매우 안정적인 분자이기 때문에 촉매 없이 효율적인 전환이 어렵습니다. 따라서 높은 이산화탄소 전환율, 메탄올 선택도, 장기 내구성을 확보할 수 있는 촉매 기술이 중요합니다. 특히 e-Methanol 생산 규모가 확대될수록 촉매 성능은 생산 비용, 공정 안정성, 상용화 가능성에 직접적으로 영향을 미칩니다.