누구도 원하지 않던 폐기물이 항공 분야에서 가장 저렴한 연료가 된다

항공 부문은 탈탄소화가 가장 어려운 운송 부문입니다. 배터리는 장거리 비행에 사용하기에는 너무 무겁고, 수소는 대규모 생산까지는 아직 수년이 걸릴 것으로 예상되며, 이미 사용되고 있는 지속 가능한 연료들은 대부분 공급이 부족한 원료에 의존하고 있습니다. 따라서 저렴하고 풍부하며 진정으로 탄소 배출량이 적은 연료를 찾는 노력이 계속되고 있습니다. 브리스톨의 한 회사는 그 해답이 전 세계 모든 하수처리장의 끝자락에 있다고 생각합니다.

반딧불이 녹색 연료 이 회사는 업계에서 바이오솔리드라고 불리는 처리된 하수를 지속 가능한 항공 연료로 전환합니다. 영국 최초의 공장을 하위치에 건설 중이며, 위즈 에어와 약 10억 달러 규모의 구매 계약을 체결했습니다. 이 회사의 원료는 대부분의 사람들이 생각하고 싶어 하지 않는 폐기물입니다.

제거 과정을 통해 발견된 원료

파이어플라이 그린 퓨얼스는 신생 기업이지만, 그 설립 배경은 새롭지 않습니다. 창립자이자 최고경영자인 제임스 하이게이트는 2003년에 그린 퓨얼스라는 회사를 설립하여 90여 개국에서 폐유지를 활용한 바이오 연료 장비를 제작해 왔습니다. 하지만 그 과정에서 공급의 한계를 일찍부터 깨달았습니다.

하이게이트는 원료가 제한적이라는 사실을 일찍부터 인지했다고 회상합니다. 그의 말에 따르면, 회사는 "항공 산업 전체의 탈탄소화"라는 원대한 목표, 즉 "기가톤급"의 도전을 세웠습니다. "우리는 모든 폐기물, 모든 재료, 모든 공정을 검토했습니다."라고 그는 말했습니다. 하지만 각 방안은 세 가지 기준 중 하나에서 실패했습니다. 제조 비용이 너무 높거나, 지속가능성 기준을 충족하지 못하거나, 공정이 너무 복잡했습니다.

습식 바이오매스가 계속해서 유력한 후보로 거론되었습니다. 이러한 사고방식은 팀을 하수 처리로 이끌었고, 하이게이트는 그 아이디어가 어떻게 나왔는지에 대한 뻔한 추측을 재빨리 바로잡습니다.

"어느 날 아침 화장실에 앉아서 '이걸 연료로 만들 수 있겠다!'라고 생각한 게 아니었어요."라고 그는 말했다. "대량의 저렴한 SAF를 생산하기에 이상적인 원료를 찾아내는 데는 정말 오랜 시간이 걸렸습니다."

폐기물 처리 경로가 곧 폐쇄될 예정입니다.

바이오솔리드는 하수처리장에서 혐기성 소화 과정의 최종 산물입니다. 수년 동안 바이오솔리드는 농경지에 살포되어 왔습니다. 하지만 이제 그 방류 방식이 중단될 예정이며, 바로 이 점이 파이어플라이 프로젝트가 시기적으로 이상적인 이유입니다.

"현재의 폐기물 처리 방식은 영구 화학물질, 미세플라스틱, 금속 때문에 점점 사라지고 있습니다."라고 하이게이트는 말했습니다. "그래서 전 세계적으로 이러한 폐기물 처리 방식은 점차 퇴출되고 있으며, 심각한 문제로 대두되고 있습니다."

이러한 오염물질은 인체에서 나오는 것이 아니라 전체 하수 네트워크에서 유입됩니다. 하수 슬러지는 처리 과정에서 살아남은 물질들을 농축시키기 때문에 PFAS(일명 '영원한 화학물질')는 슬러지에 달라붙고, 미세플라스틱은 합성 섬유와 포장재에서, 금속은 주로 산업 폐수에서 발생합니다. 더욱 정밀해진 실험실 검출 기술과 엄격한 규제가 이러한 위험성을 따라잡았고, 일부 지역에서는 이제 관련 규제를 시행하고 있습니다. 토지 신청을 전면 금지합니다 잔류물이 먹이 사슬로 유입될 것을 우려하는 것입니다.

관련된 물량은 상당합니다. 영국은 생산합니다. 약 1.1만 톤의 건조 고형물 유럽연합(EU) 최대 생산국인 독일은 연간 약 1.85만 톤을 생산합니다. 미국은 훨씬 더 많은 약 7만 톤을 생산하는데, 이 모든 폐기물은 어딘가에서 처리되어야 합니다.

영국에서 하이게이트는 바이오슬러지가 2040년까지 필요한 지속가능 연료(SAF)의 약 3분의 1을 공급할 수 있을 것으로 추산합니다. 해외에서는 그 수치가 더 높습니다. 파이어플라이의 미국 파트너사인 바이오슬러지 처리업체 시나그로는 연간 1,600만 톤의 바이오슬러지를 처리합니다. 그는 "만약 이를 액체 연료로 전환할 수 있다면 미국의 SAF 생산량을 두 배로 늘릴 수 있을 것"이라고 말했습니다.

가축 분뇨와 기타 규제 대상 습식 폐기물을 추가하면 그 상한선은 더욱 높아집니다. 하이게이트는 "항공 산업 전체를 탈탄소화할 수 있다는 것은 정말 놀라운 일입니다."라고 말했습니다. "기본적으로 수백만 톤에 달하는 이러한 물질이 존재합니다."

그 중심에는 압력솥이 있다.

이 전환 공정은 1970년대에 개발된 수열 액화(HTL) 공정에 기반합니다. 하이게이트는 이를 설명하기 위해 일상적인 비유를 사용합니다.

"가장 간단하게 설명하자면, 압력솥과 같습니다."라고 그는 말했다. "습한 물질, 즉 습한 바이오매스를 넣고 비교적 높은 압력과 적당한 온도로 가열하면 물이 반응성을 띠게 되어 안에 있는 물질이 분해됩니다."

이 공정의 결과물은 화석 원유와 유사한 바이오 원유에 바이오 숯과 물이 더해진 것입니다. 이후 바이오 원유는 수소처리 과정을 거치는데, 이는 석유 산업에서 100년 넘게 시행해 온 정제 공정입니다. 하이게이트는 이러한 화학 반응을 자연적인 과정을 가속화한 버전으로 설명합니다.

"화석 연료를 생각해 보세요. 그것들도 결국 바이오 연료인데, 만들어지는 데 수백만 년이 걸릴 뿐입니다."라고 그는 말했습니다. "이것은 그 과정을 훨씬 더 빠르게 가속화하는 방법입니다."

크랜필드 대학교의 독립적인 분석에 따르면 탄소 절감 효과는 다음과 같습니다. 화석 연료 기반 항공유에 대한 반대 의견 92% 전 생애주기 기준으로 계산한 수치입니다. 이 수치에는 탄소 포집량이 포함되지 않습니다. 바이오차는 고정 탄소를 저장하고, HTL 단계에서는 포집 가능한 CO2가 방출되기 때문에 Hygate는 추가적인 여지가 있다고 봅니다. 그는 "이를 통해 탄소 중립 또는 탄소 네거티브 연료를 효과적으로 만들 수 있는 잠재력이 있다"고 말했습니다.

마이너스 원가 원료가 재무 방정식에 어떤 변화를 가져오는지

경제성은 원료가 현재 어디에 있는지에 달려 있습니다. 상수도 회사는 하수 슬러지 처리 비용을 지불하므로, 해당 물질을 인수하는 구매자가 생기면 증가하는 부채 문제를 해결할 수 있습니다. 이는 파이어플라이에게 마이너스 비용으로 원료를 확보할 수 있게 해주고, 항공사들이 대량으로 구매할 제품을 생산할 수 있게 해줍니다.

이와 관련된 파트너십은 위험을 줄이기 위해 구축되었습니다. 파이어플라이는 다음과 같은 계약을 체결했습니다. 위즈 에어와의 15년 장기 공급 계약 항공사는 앞서 500만 파운드를 투자한 데 이어, 52만 5천 톤의 지속가능 항공유(SAF)를 추가로 구매하는 계약을 체결했으며, 이 계약 규모는 약 10억 달러에 달하는 것으로 알려졌다.

하류 정제 공정은 독점 계약에 따라 셰브론 럼머스 글로벌 기술을 사용하여 운영됩니다.

상류 HTL 장치는 터키 엔지니어링 회사인 Altaca에서 공급합니다.

해당 상업용 플랜트는 하위치에 있는 기존 정유 시설 부지에 들어설 예정이며, 이 시설은 다음 회사가 소유하고 있습니다. 할터만 칼레스하이게이트는 해당 지역의 인프라 중 80%가 이미 구축되어 있다고 추정합니다.

그는 "검증된 기술을 활용하여 기술적 위험을 줄였다"고 말했다. 현재 시범 시설이 건설 중이며, 그의 말에 따르면 "올해 말 가동될 예정"이다. 하위치 공장은 2029년경 상업 생산을 목표로 하고 있으며, 스카이스피프티(SkiesFifty) 펀드가 주도하고 보잉이 투자자로 참여한 40천만 달러 규모의 투자 유치에 성공했다.

원료 우선, 연료는 그다음

정책이 파이어플라이에게 유리하게 바뀌었습니다. 영국의 SAF 임무는 이미 진행 중이며, 지속가능한 항공 연료법 2026년 3월에 법제화된 이 법안은 생산자에게 15년 계약 기간 동안 고정된 행사가격을 보장하는 수익 확실성 메커니즘을 도입했습니다. 하이게이트는 이러한 지원 없이도 작동하는 모델을 원하며, 따라서 이 접근 방식이 널리 적용될 수 있기를 바랍니다. 그는 "인센티브가 제공되는 시장에서 이러한 방식이 가능하다는 점이 매우 중요합니다."라고 말했습니다.

그의 설명에 따르면, 파이어플라이를 차별화하는 것은 수요의 방향입니다. 대부분의 SAF 기업들이 부족한 원료를 확보하기 위해 경쟁하는 반면, 파이어플라이는 오히려 원료를 처분하려는 공급업체들의 접근을 받습니다.

"저희는 원료 공급에 중점을 두고 있습니다."라고 하이게이트는 말했습니다. "SAF 생산에 대해 문의해 오는 사람들이 많습니다." 브라질의 사네파르를 비롯한 미국과 남미의 발전소들이 관심을 보이고 있습니다. "저희는 항공 산업의 탈탄소화를 위해 존재하지만, 실제로는 항공 폐수 처리라는 과제를 해결하고 있습니다."

하이게이트는 이런 패턴을 전에도 본 적이 있다. 그린 퓨얼스는 2003년 폐식용유의 동물 사료 사용 금지 명령 이후, 버려진 물질이 하룻밤 사이에 시장에 쏟아져 나오면서 급성장했다. 그는 바이오슬러지도 훨씬 더 큰 규모로 같은 논리를 따른다고 주장한다. "우리는 매일 바이오슬러지를 만들어내고 있습니다. 그 양은 엄청납니다."라고 그는 말했다.

감당할 가치가 있는 무게

하이게이트는 문제를 발견하고 해결책을 찾은 후로는 그 문제를 그냥 지나칠 수 없었다. "이 거대한 문제를 해결할 수 있다는 걸 깨닫고 나면, 그냥 넘어갈 수가 없어요."라고 하이게이트는 말했다. "갑자기 그 일에 완전히 몰두하게 되고, 감당하기엔 너무나 힘든 무게가 되죠."

항공 분야에서는 선택의 여지가 거의 없다. 그는 "싱가포르군(SAF) 외에는 항공 분야에서 할 수 있는 일이 없다"며 "하지만 현재로서는 차세대 싱가포르군은 사실상 없다"고 말했다.

파이어플라이의 예측이 맞다면, 전 세계 모든 국가에서 매일 발생하는 폐기물이 저탄소 항공유의 중요한 원료가 될 수 있으며, 동시에 수처리 업계의 골칫거리였던 폐기물 처리 문제를 해결할 수 있을 것입니다. 아무도 원하지 않았던 이 물질이 에너지 솔루션으로 각광받을 수도 있는 것입니다.