인공석유 (E-fuel) 란

인공석유(E-fuel) 란

E-fuel 이라고도 불리는 인공석유는 현대 에너지 산업에서 혁신적인 대안으로 주목되고 있습니다. 인공석유는 Synthetic Fuel의 한 종류이면서, 재생에너지를 이용하여 생산되는 E-fuel(Eletrofuel)에 해당하며, 이는 탄소 중립연료 분류됩니다. 환경 문제가 심화며 화석연료의 고갈이 다가오면서 E-fuel은 기존 내연기관을 있는 그대로 활용하면서 탄소 배출량을 줄일 수 있는 해결 방안으로 떠오르고 있습니다. 여기서는 E-fuel의 개념부터 생산 원리, 역사, 환경적 영향 그리고 미래 전망까지 알아보고자 합니다.

 

Fuel

 

E-fuel의 정의와 작동 원리

 

E-fuel은 이산화탄소와 수소를 결합하여 만들어지는 전기를 활용하여 생산되는 합성 연료를 의미합니다. 이 과정은 보통 세 단계로 구분할 수 있습니다. 먼저 이산화탄소 포집 단계 입니다. 이산화탄소는 대기나 공업 시설로부터 포집합니다. 두 번째는 수소 생산 단계 입니다. 수소는 물의 전기분해를 통해 얻을 수 있습니다. 이때 사용되는 전기는 재생 가능한 에너지원으로부터 생산되어야 합니다. 마지막으로 합성 단계 입니다. 포집된 이산화탄소화 생성된 수소를 결합하여 탄화수소 연료를 생성합니다. 이 방법으로 생산되는 E-fuel은 기존의 가솔린이나 디젤과 화학적으로 동일하기 때문에 현재 이용되는 내연기관 차량에도 그대로 사용할 수 있습니다. 이점이 바로 E-fuel이 갖는 가장은 큰 장점 중 하나이며, 별도의 새로운 인프라 구축이 필요 없이 바로 적용할 수 있다는 점에서 주목을 받고 있습니다.

 

E-fuel의 역사적 발전 과정

E-fuel의 역사는 1913년에서부터 시작됩니다. 독일의 프리리히 베르기우스가 석탄을 사용한 인공석유 제조에 성공한 것이 그 시초 입니다. 1925년 프란츠 피셔와 한스 트로프슈는 이 과정을 개량하여 피셔-트로프슈 공정을 개발했습니다. 제2차 세계대전 중에는 석유 공급이 쉽지 않았던 나치 독일이 이 기술을 적극적으로 활용했었습니다. 당시 생산된 합성 연료는 Ersatz(에어자츠)라고 불렸습니다. 1990년대 들어 친환경 모빌리티에 대한 관심이 높아지면서 다시 인공석유 기술도 주목받기 시작하였습니다. 특히 2000년대 후반에는 피크 오일 이론이 등장했고 이로 인하여 대체 연료에 대한 연구가 더욱 활발해졌습니다. 최근에는 기후변화 대응과 탄소 중립 목표 달성을 위하여 E-fuel 기술이 더 많은 관심을 받고 있습니다. 특히 항공이나 해운과 같이 전기에너지로 변화가 어려운 분야에서 E-fuel이 중요한 대체 수단으로 받아들여지고 있습니다.

 

E-fuel의 환경적 영향과 지속가능성

E-fuel은 탄소 중립적이라는 점이 가장 큰 장점입니다. E-fuel이 연소할 때 이산화탄소가 배출되는데, 이는 E-fuel을 생산 과정에서 포집된 이산화탄소의 양과 동일한 양입니다. 따라서 대기 중의 이산화탄소의 농도를 증가시키지 않습니다. 또한 E-fuel은 기존 화석연료보다 더 깨끗하게 연소합니다. 황 성분이 포함되어 있지 않아 대기 산성화를 줄일 수 있고, 미먼지 발생도 적습니다. 하지만 단점으로 E-fuel 생산 과정에서 많은 에너지가 필요한 점이 지적되고 있습니다. 이 에너지를 재생 에너지원으로부터 나온다면 문제가 없지만, 화석 연료에서 생산되는 전기가 이용되는 경우 환경적인 이점이 크게 줄어 듭니다. 지속가능성 관점에서 보면 E-fuel은 무한한 가능성을 지니고 있습니다. 대기 중의 물과 이산화탄소를 원료로 하기 때문에 자원 고갈의 우려가 없습니다. 또 기존 내연기관 차량과 동일한 인프라를 사용할 수 있어, 전기차로의 전환 과정에서 발생할 수 있는 자원 낭비를 줄일 수 있을 것으로 기대됩니다.

 

E-fuel의 생산 경제성과 미래 전망

E-fuel의 현시점에서 가장 큰 과제는 생산 비용입니다. 2024년 기준으로 E-fuel의 생산 비용은 일반적인 화석연료 생산 비용의 약 3~4배입니다. 그러나 기술의 발전과 대량 생산을 통해 E-fuel의 생산 비용을 지속적으로 낮아 질 것으로 예상됩니다. 경제성 확보를 위해서는 다음 두 가지 조건이 중요합니다. 먼저 높은 가동률 입니다. E-fuel 생산 시설은 초기 투자 비용이 높기 때문에 연간 3,000~4,000시간 이상의 가동이 필수적 입니다. 둘째는 저렴한 전기 비용입니다. 이는 재생에너지 생산이 풍부한 지역에서 생산이 유리합니다. E-fuel의 미래 전망을 밝은 것으로 보니다. 특히 친환경에 발맞추어야 하지만 전기에너지 적용이 어려운 분야인 항공, 해운, 장거리 화물 운송 등에서 E-fuel의 수요가 큰 폭으로 증가할 것으로 예상됩니다. 추가로 탄소세 도입 등의 환경 규제가 적용 된다면 E-fuel 비용의 단점이 상쇄되어  그 경쟁력은 더욱 좋아 질 수 있습니다. 주요 자동차 기업들도 E-fuel 개발에 매우 적극적인 모습을 보여줍니다. 포르쉐는 칠레에 E-fuel 생산 시설을 건설했고, 스텔란티스는 2800만대의 자동차에 E-fuel 적용을 승인했습니다. 이러한 기업들의 움직임은 E-fuel 시장의 성장 가능성을 보여주고 있습니다. 아직 초기 단계이지만 E-fuel은 지속 가능한 에너지 전환을 위한 중요한 대체 수단으로 자리를 잡고 있습니다. 기술 개발과 국가 및 단체의 정책적 지원이 이루어진다면, E-fuel은 미래 에너지 시장에서 중요한 역할을 할 것으로 예상됩니다.