바이오 항공유 대량 생산기술 개발

국방과학연구소는 식물성 오일인 팜유(Palm oil)를 이용해 바이오 항공유로 제조하기 위해 필요한 식물성 오일의 탈산소 반응, 분해 및 구조전환 반응용 고체촉매 개선 및 반응기술을 개발했다고 밝혔다.

이번 연구결과는 "Bio-jet fuel 터빈엔진 적용특성 연구('16.10~'20.07)"로 4년간의 핵심기술 응용연구를 통해 이루어낸 성과로, 석유계 항공유에 비해 탄소배출량이 낮은 식물성 오일을 원료로 Jet A-1(JP-8) 항공유를 혼합한 바이오 항공유를 대량 제조할 수 있는 기술이다.

바이오 항공유는 HEFA 공정으로, 팜유와 같은 유지의 전이에스테르화(Transesterification)를 통해 생성된 지방산 메틸에스테르(FAME, Fatty Acid Methyl Ester)에 수소첨가반응(Hydro-treatment)을 하여 파라핀 성분의 HVO(Hydro-treated Vegetable Oil, HVO)을 생산한다. 이렇게 생산된 순수 바이오항공유에 상용 Jet A-1 연료를 체적비율 50:50으로 혼합하여 제조하며, Jet A-1의 물성 규격치인 ASTM D1655의 물성규격을 만족하도록 제조되었다.

국방과학연구소는 연 5톤 규모의 Pilot Plant급 제조설비를 구축하였으며, 저/고온 분무 특성, 기초 연소특성, 연소효율을 확인하였다. 또한, 실제 군용 제트엔진에 적용하여 기존 Jet A-1 연료와 엔진적용특성을 비교하고 바이오 항공유가 대체연료로 사용될 수 있는지에 대한 가능성을 확인했다. 시험 결과, 엔진 추력, 비연료소모율, 배기가스 온도 및 기타 엔진 기능적인 면에서 유의미한 차이가 없는 것으로 분석되었다.

개발한 바이오 항공유 대량 제조 및 시험평가기술은 향후 바이오 항공유의 상용화 시 필요한 조건 검증용 데이터베이스를 확보하는데 기여하고, 석유대체 에너지원 자립화와 국가 차원의 탄소 배출 저감에 기여할 수 있다. 이를 통해 바이오 항공유가 기존 석유계 항공유를 대체하는 과정을 가속화할 수 있을 것으로 기대된다.