항공기 연료는 초기 프로펠러 항공기의 가솔린 기반 연료에서 시작해, 제트 엔진용 등유 기반 연료, 그리고 최근의 친환경 지속가능 항공연료(SAF)까지 꾸준히 발전해 왔습니다. 연료 기술의 발전은 단순히 엔진 성능을 향상시키는 것뿐만 아니라, 연료 효율성을 높이고, 환경 영향을 줄이며, 항공 산업의 지속 가능성을 보장하는 데 중요한 역할을 합니다. 이번 글에서는 항공기 연료의 발전 과정과 그 특징을 살펴보겠습니다.
초기 항공기의 연료 – 가솔린 기반 연료
항공기 연료의 역사는 20세기 초, 라이트 형제의 비행기와 함께 시작되었습니다. 초기 항공기들은 자동차 엔진을 기반으로 개발되었기 때문에 가솔린을 연료로 사용했습니다.
1. 항공용 가솔린(Avgas)의 등장
항공기의 성능이 향상되면서 일반 자동차용 가솔린보다 높은 옥탄가를 가진 항공용 가솔린(Avgas, Aviation Gasoline)이 개발되었습니다.
- 특징: 높은 옥탄가(100LL 기준 100 옥탄), 낮은 증기압, 낮은 수분 함량
- 사용 기종: 경량 항공기, 프로펠러 기반 소형 항공기
- 한계점: 낮은 에너지 밀도, 고고도 비행에 부적합, 환경적 문제(납 첨가제 사용)
이후 제트 엔진이 등장하면서 항공유는 가솔린 기반에서 등유(Kerosene) 기반으로 전환되었습니다.
제트 항공기의 등장과 등유 기반 항공유
제트 엔진이 개발되면서 연소 안정성이 뛰어나고, 고온 환경에서도 성능을 유지할 수 있는 새로운 연료가 필요해졌습니다. 이에 따라 등유(Kerosene) 기반의 항공유가 등장했습니다.
2. 제트 연료(Jet Fuel)의 발전
- JET-A (미국 사용): 어는점 -40°C, 에너지 밀도 높음, 대형 상업용 항공기에 사용
- JET-A1 (국제 표준): 어는점 -47°C, 장거리 비행용으로 최적화, 글로벌 항공사 사용
- JP-8 (군용 연료): 미군에서 사용, 방빙제 포함, 극한 환경에서도 사용 가능
등유 기반 연료의 장점
- 가솔린보다 안전성이 높음 (증발 속도가 낮아 화재 위험 감소)
- 고고도에서의 연소 안정성이 뛰어남
- 에너지 밀도가 높아 장거리 비행에 적합
등유 기반 항공유는 현재까지도 민간 항공 및 군용 항공기의 표준 연료로 사용되고 있습니다.
지속가능 항공연료(SAF) – 친환경 항공연료의 도입
최근 항공 산업은 탄소 배출을 줄이고 지속 가능한 연료를 개발하는 데 집중하고 있습니다. 이에 따라 SAF(Sustainable Aviation Fuel, 지속가능 항공연료)가 주목받고 있습니다.
3. SAF(지속가능 항공연료)의 특징
SAF는 기존의 화석 연료 기반 항공유를 대체할 수 있는 친환경 연료로, 바이오매스, 폐기물, 합성 연료 등을 원료로 만듭니다.
SAF의 주요 유형
- 바이오 연료(Biofuel): 식물성 오일, 폐식용유, 목재 부산물 등을 활용
- 합성 연료(Synthetic Fuel, e-Fuel): 이산화탄소 포집 및 수소 기반으로 제조
- 폐기물 기반 연료(Waste-to-Fuel): 산업 폐기물, 가정 쓰레기 등을 활용
SAF의 장점
- CO₂ 배출량 최대 80% 감소 (생산 과정 포함)
- 기존 항공기 및 연료 인프라에서 사용 가능 (혼합 연료 방식)
- 연료 연소 시 미세먼지 및 황산화물 배출 감소
SAF의 한계
- 생산 비용이 기존 항공유보다 2~5배 비쌈
- 공급망이 아직 제한적이며 대량 생산이 어려움
항공기 연료의 미래 – 수소 & 전기 항공기
4. 수소 연료 (Hydrogen Fuel) 항공기
수소는 연소 시 물(H₂O)만 배출하는 청정 연료로, 미래 항공기의 핵심 연료 후보 중 하나입니다.
- 장점: 탄소 배출 없음, 높은 에너지 밀도
- 단점: 극저온(−253°C) 저장 필요, 항공기 설계 변경 필요
5. 전기 항공기 (Electric Aircraft)
전기 항공기는 배터리를 이용해 추진하는 방식으로, 현재 단거리 항공기에 적용되고 있습니다.
- 장점: 배출가스 없음, 저소음 운항
- 단점: 배터리 기술 한계 (에너지 밀도가 낮아 장거리 비행 불가능)
결론
항공기 연료는 초기 가솔린 기반에서 등유 기반, 그리고 지속가능 항공연료(SAF)와 수소·전기 연료로 발전해 왔습니다.
- 과거에는 가솔린(Avgas)이 사용되었으나, 제트 엔진 등장 후 등유(JET-A, JET-A1)가 표준이 되었습니다.
- 최근 SAF(지속가능 항공연료)가 항공산업의 주요 관심사로 떠오르고 있으며, 미래에는 수소 및 전기 항공기가 도입될 전망입니다.
- 지속 가능한 항공 연료 개발은 환경 보호뿐만 아니라, 연료 효율성과 경제성 측면에서도 중요한 의미를 가집니다.
항공업계는 향후 친환경 연료 도입을 가속화하며, 보다 지속 가능한 미래 항공 산업을 구축해 나갈 것입니다.