본 아티클은 2050년까지 항공산업 넷제로(net-zero) 목표 달성 전략을 다룬 시리즈의 첫 번째 아티클입니다. 해당 시리즈에서는 지속 가능한 항공 연료의 중요성, 신기술을 위한 산업 협력의 필요성, 진화하는 탄소상쇄 프로그램의 역할, 기술의 지속성과 효율성 개선의 필요성을 다룹니다.

 

 

2050년까지 탈탄소화를 달성하는 것의 난이도를 1에서 10의 척도로 본다면 항공산업의 경우에는 12와 같다. 하지만 탈탄소와는 비단 항공산업뿐 아니라 우리 모두에게도 12만큼의 중요성을 지닌다.

항공산업이 역사상 최악의 비즈니스 침체 상태에서 회복하기 위해 갖은 노력을 다하고 있는 중에도 업계 리더들은 탈탄소화의 필요성과 어려움을 분명히 인지하고 있다. 비록 항공산업의 탄소 배출량이 다른 업계 대비 최악의 사례는 아니지만, 조치를 취하지 않으면 전 세계 탄소 배출량에 기여하는 분량이 2050년이면 2% 내지 3% 증가할 수 있다. 업계의 한 임원은 “항공산업의 목표는 변하지 않았다”고 말한다. 코로나19 팬데믹을 계기로 대중은 기후 변화가 일으킬 수 있는 잠재적인 결과를 날카롭게 인식하게 되었고, 기후 문제가 점차 대두됨에 따라 고객과 직원, 주주와 정부까지 상황을 주시하고 있다. 최근 기후 운동가나 EU 정책 입안자들의 움직임은 이 사태의 긴급성을 더욱더 강조한다. 업계가 자발적으로 행동을 취하지 않는다면 외부에 의한 변화를 마주해야 할 수도 있다.

본 아티클에서 BCG는 2050년까지 항공산업 넷제로 목표를 달성하려면 무엇이 필요할지 간단히 살펴보려한다. 사실 간단한 내용은 결코 아니다. 변화에 필요한 요건으로 현존하는 기술의 발전 가능성, 부상하고 있는 신기술과 탄소 제거 기술의 전망을 살펴보면서, 이를 가속하려면 항공사들이 각기 혹은 공동으로 어떤 노력을 쏟아야 하는지 알아보자.

 

 

탈탄소화를 위해 현재 취할 수 있는 선택

 

항공산업 역시 넷제로를 달성하기 위해서는 다양한 솔루션을 적용해야 한다. (보기 1 참조) 그러나 다른 산업과 달리 항공산업은 대체할 수 있는 방안이 거의 없기 때문에, 비행기 운항을 멈추는 것이 아니고서야 탄소 배출을 완전히 막을 수는 없다. 그렇기에 항공기 탄소 배출을 줄이기 위해서는 어떠한 방식으로든 탈탄소화가 필요하다.

2050, 넷제로(net-zero)를 목표로 활주를 시작하는 항공산업의 솔루션 1

BCG의 분석에 따르면, 기술 및 운영 효율성을 개선하고 바이오 연료 사용을 늘리려는 노력을 계속할 경우, 2050년에는 탄소 배출량을 40~70%까지 줄일 수 있을 것으로 예상된다. 이러한 목표를 달성하기 위해서는 업계 공동의 노력이 필요하다. 바이오 기반의 지속 가능한 항공 연료(sustainable aviation fuel, SAF)를 채택하는 등 기술 및 운영 효율성에 있어 최적의 시나리오를 가정하더라도, 2050년 예상 탄소 배출량은 넷제로 목표와 30~60%가량의 차이가 발생한다. 이 격차는 대부분 새로운 기술로 해결해야 한다.

 

효율성

지난 10년간 항공산업은 기술 혁신 및 운영 관행 개선을 통해 유상여객킬로미터(revenue passenger kilometer, RPK)당 연료 소비량을 연평균 2.3% 절감했다. 하지만 항공사는 앞으로도 연간 연료 소비량을 최소 1.7% 절감해야 2050년까지 탄소 배출량을 40% 줄일 수 있다. 이를 위해서는 항공기 및 엔진 기술의 발전, 기존 플릿(fleet; 법인 및 다수 운송 수단) 항공기의 개조 및 업그레이드, 유럽단일영공(Single European Sky, SES) 이니셔티브와 같은 항공 교통 관리 개선, 더 효율적인 연속 상승/강하(continuous climb/descent operation, CCO/CDO) 운항 절차, 개선된 활주로 혼잡도 관리(surface-congestion management, SCM) 등이 요구된다. 또한 항공사는 네트워크 및 운항 계획에서 탄소 배출의 영향력을 훨씬 더 비중 있게 고려해야 하며, 수익 및 비용 지표의 목표 달성만큼이나 탄소 배출량 최소화 목표에도 무게를 실어야 한다.

여기에 코로나19 팬데믹이 사실상 도움이 되었다. 줄어든 항공 교통량으로 인해 많은 항공사에서 환경적 이익으로 이어질 비즈니스 결정을 내렸는데, 대표적으로 항공기 조기 퇴역, 효율성 향상을 위한 항공기 개조, 단일 엔진 지상주행이나 IT 및 시스템 업그레이드 등의 운영관행 개선, 합리적인 경로 변경 등이 있다. 이러한 움직임은 항공산업 가치 사슬 상의 모든 기업에 후회 없는 기회를 제공할 수 있다.

 

바이오 기반 SAF

탈탄소화를 위한 중요한 요소 중 하나는 바로 바이오 기반 SAF를 사용하는 것으로, 이는 항공사가 선택할 수 있는 몇 없는 입증된 업계 특화 솔루션이다. 이 바이오 연료 기술은 올바른 비율로 혼합하여 사용한다면 안전하다는 것이 증명되어 있으며, 항공기 기술 변화도 필요하지 않다. 실제로 기존 제트 연료(aviation turbine fuel, ATF)와 바이오 연료를 혼합하여 200,000회 이상 비행이 이루어졌다. 낙관적으로 전망하자면 바이오 연료를 활용할 경우 2050년까지 전 세계 목표량 격차를 10~30%가량 줄일 수 있을 것으로 예측되지만, 여기까지 도달하기 위해서는 아직 먼 길을 가야 한다. 바이오 기반 SAF의 비중은 오늘날 항공 연료 소비량의 0.01%에 불과하다. 단기적으로 봤을 때 가장 큰 난관은 수요다. 바이오 기반 SAF가 전통적으로 사용되어온 ATF보다 2~6배 더 비싸므로 항공사가 굳이 SAF를 사용할 이유가 없을뿐더러, 애초에 SAF를 생산하는 시설 자체가 거의 없다. 장기적인 어려움은 바로 공급의 문제다. SAF는 다양한 공급원료 및 생산 경로를 통해 만들어질 수 있지만, 규모를 확대할 수 있는 지속 가능한 원료가 있어야만 안정적으로 공급할 수 있다. 게다가 규모 확장이 가능하면서도 효과적인 바이오 기반 SAF에는 저탄소 공급망이 필요한데, 현재는 공급처가 넓게 분산된 탓에 이는 큰 어려움으로 남아있다.

바이오 기반의 지속 가능한 항공 연료(sustainable aviation fuel, SAF)는 항공사들이 선택할 수 있는 몇 없는 입증된 솔루션이다.

 

 

새로운 기술의 필요성

 

간단히 말하자면, 항공 효율성 개선이나 바이오 연료 가용성 증가만으로는 전 세계 항공산업의 넷제로 목표를 이룰 수 없다. 예상 탄소 배출량과 넷제로 목표 사이의 격차 30~60%를 메우기 위해서는 새로운 기술을 빠르게 발전시켜 채택해야만 한다. 아래는 현재 개발 중인 새로운 기술에 관한 BCG의 간략한 평가로, 관련 내용은 후속 아티클에서 더 자세히 다룰 예정이다.

 

합성 연료

합성 연료는 재생 가능한 전기, 물, 포집된 이산화탄소를 활용해 만든 기름으로 구성된다. 바이오 기반 SAF와는 달리 합성 연료는 경작지나 바이오 원료가 필요하지 않으며, 최대 100% 탄소 중립을 유지할 수 있다. 현재 생산량은 최소 수준이며, 예상 가격은 A1 제트 연료 대비 2~5배다. 현재 이 분야에서 기존 석유 및 가스 생산 업체의 투자와 더불어 스타트업 활동과 생산 시설 계획이 증가하고 있는 것으로 보인다. 합성 연료 분야에서 기술 혁신이 일어나고 생산 규모가 확대되면 2050년에는 합성 연료의 단가가 A1 제트 연료의 1.5배까지 크게 떨어질 수 있을 것으로 예상된다. 제트 연료의 탄소세 인상 가능성 또한 합성 연료의 가격 경쟁력을 높이는 데 도움이 될 수 있다.

 

전기 항공기

전기항공기의 등장은 큰 흥분을 일으켰지만, 이 분야 역시 기술적인 과제에 직면해 있다. 아메리칸 항공(American Airlines), DHL 익스프레스(DHL Express), 유나이티드 항공(United Airlines)과 같은 대형 항공사가 여러 스타트업에서 배터리형 항공기를 구매하겠다는 계획을 발표했지만, 전기항공기가 중 · 장거리 비행의 해결책이 되려면 배터리 기술이 크게 발전해야 한다. 애초에 배터리를 기반으로 장거리 비행이 가능한지에 대한 의문점 또한 수없이 제기되고 있다. 향후 몇십 년간은 전기항공기가 국내 단거리 비행 또는 시내 비행 수준으로 제한될 것으로 보인다.

 

수소 연료 전지

수소 연료 전지는 온실가스를 적게 배출하고, 중 · 장거리와 상관없이 운항할 수 있으므로 제트 연료의 대안으로서 지닌 잠재력이 매우 높다. 그러나 여기에도 기술적인 어려움이 남아 있다. 수소 연료 전지를 구현하려면 수소 생산 및 저장부터 가치 사슬의 전 단계에서 상당한 발전을 이뤄야 한다. 또한 수소 연료 전지에는 쿨링(cooling) 메커니즘이 필요한데, 이는 비행 거리가 길어질수록 더 어려워진다. 기술을 개발하는 과정에 긴 시간이 걸리는 점도 또 다른 난관이다. 기술 인증을 받기 전에 안전 표준을 충족하는지 확인하는 수많은 테스트를 거쳐야 하기 때문이다.

수소 연료 전지 개발은 긴 시간이 걸리는 과정으로, 안전 표준을 충족하는지 확인하는 수많은 테스트를 거쳐야 한다.

 

수소 연소 엔진

수소 연소 엔진은 수소 연료 전지와 비슷한 가능성을 보이지만, 수소를 비행기 연료로 사용하려면 많은 양의 수소가 필요하다. 이 기술은 아직 초기 단계에 있으며, 수소 생산, 저장과 같이 수소 연료 전지 개발과 같은 어려움을 안고 있다. 비행에 필요한 양의 수소를 저장하려면 항공기 엔진을 재설계하고 기체 구조를 재고해야 한다. 이러한 변화에는 수십 년이 걸린다.

 

 

탄소상쇄 솔루션의 역할

 

혁신적인 기술 발전이 없다면 대부분 항공기는 현존하는 탄소 배출 기술에 의존해야만 한다. 그렇기에 국제 민간 항공 기구(International Civil Aviation Organization, ICAO)의 국제항공 탄소상쇄 · 감축제도(Carbon Offsetting and Reduction Scheme for International Aviation, CORSIA)와 같은 탄소상쇄 협약이 넷제로 달성에 매우 중요한 역할을 할 것이다. 탄소상쇄란 탄소 배출 방지 또는 감소를 위한 탄소 제거 기술 및 프로그램을 의미한다. 넷제로 달성에는 탄소 제거 기술만을 사용하는 탄소상쇄 포트폴리오의 필요성이 높다.

탄소 제거 기술이란 나무 심기, 토양 탄소 격리 등의 자연적인 조치나, 공기 포집, 바이오 에너지-탄소 포집 저장(bioenergy with carbon capture and storage, BECCS) 등 공학적인 장치를 통해 대기에서 탄소를 포집 및 저장하는 것을 일컫는다.

자연 기반의 탄소 제거 기술은 현재 기로에 서 있다. 자연적인 조치는 저비용으로 광범위하게 운용되는데, 한정된 그루의 나무만 심을 수 있는 점 등 불가피한 제약 조건으로 인해 효과가 제한적이다. 또한 특정 조치의 경우 영향 측정, 보고 및 검증에 어려움이 있으며, 산불 위험이나 농업 관행 변화 등으로 인해 영구성에 대한 우려도 존재한다.

한편 공학적 탄소 제거 기술은 상당한 가능성을 보여주고 있다. 이 기술들은 영구적이고 측정 가능하며 입증도 가능해, 탈탄소화에 큰 역할을 할 차기 선두주자로 떠오르고 있다. 하지만 아직 개발 초기 단계이고 규모가 크지 않으며, 물리적 위치와 비용도 큰 문제로 남아 있다. 그렇기에 이를 지원해줄 정책 환경, 물리적 저장소의 근접성, 저렴한 저탄소 또는 무탄소 전력에의 접근성 등이 반드시 전제되어야 한다. 게다가 이 기술들은 개발 주기가 길다. 현재 진행 중인 몇몇 사업의 경우 초기 엔지니어링 및 설계 연구가 시작되어 시설이 가동되는 시점까지 약 5년 정도 걸릴 것으로 추정된다. 현재 시범 운영 중인 소수 프로젝트의 경우 각 50~100만 미터톤의 탄소를 포획할 수 있을 것으로 예상되는데, 대규모 탄소 제거를 위해서는 포집 용량을 크게 늘려야 한다.

탄소 제거 기술은 수많은 항공사의 지속 가능성 전략 가운데 중요한 요소로 남아 있으며, 오늘날 활용할 수 있는 몇 없는 솔루션이기도 하나이다. 그러나 이러한 장치들은 그 자체로는 효율성이 높지 않으며, 고객이나 규제당국의 입장에서는 일시적인 조치로 인식할 수 있는 위험도 있다. 또한 탄소 제거 기술은 궁극적으로 항공산업 및 기타 산업의 탈탄소화 문제에 대한 장기적인 솔루션은 아니다.

 

 

탈탄소화를 가속하기 위해 항공산업에 남겨진 과제

 

항공사는 현재 세 가지 전략상 고려 사항을 마주하고 있다. 첫 번째, 필요한 솔루션을 독립적으로 개발할 전문 지식이나 자본이 없다. 따라서 반드시 외부와 협력이 필요하다. 두 번째, 물론 각 항공사에서 자체적으로 결정을 내리고 리스크를 감행하겠지만, 여러 항공사가 모여 협력한다면 빠른 발전을 이룰 가능성이 훨씬 더 커진다. 세 번째, 2050년 넷제로 달성을 위해 즉각 행동을 취하고 향후 수십 년간 집중적으로 투자해야 하는데, 이는 비즈니스 사이클, 경영상의 변화, 합병, 그 외 미래에 닥칠 수 있는 그 어떤 변화를 겪으면서도 목표를 계속 유지해야 함을 의미한다. 단기적인 관점에서는 기술 및 운영 효율성의 개선과 함께 바이오 기반 SAF의 수요가 나날이 커지고 있음을 드러내는 것을 우선순위로 두어야 한다. 예를 들어, 법적 의무사항 이상으로 간접 탄소 배출량까지 줄일 수 있는 매력적인 바이오 기반 SAF 상품을 개발하여 고객들이 동참할 기회를 형성할 수도 있다(특히 B2B 분야). 또한, 새로운 기술을 시장에 출시하거나, 높은 수준의 탄소 제거 기술을 개발하기 위해서도 노력해야 한다. (보기 2 참조)

2050, 넷제로(net-zero)를 목표로 활주를 시작하는 항공산업의 솔루션 2

항공사들은 이미 경쟁을 잠시 뒤로 하고 안전 등 공동의 관심사를 해결하기 위해 협력한 이력이 있다. 따라서 탈탄소화에도 비슷한 접근법을 취하면서, 가장 큰 노력을 기울이고 있는 항공사 간에 왜곡된 경쟁 심리가 발생하지 않도록 공정한 경쟁의 장이 필요함을 인지해야 한다. 이와 같은 접근법에는 여러 가지 이점이 있다.

  • 우선순위를 통일하면 노력과 영향을 집중할 수 있다. 서로 협력하면 정보에 기반한 치열한 토론을 통해 우선적인 기술과 개입 방법을 통일할 수 있고, 이에 따라 부족한 자원을 적절히 할당할 수 있다.
  • 자원을 모으면 투자의 양과 규모를 늘릴 수 있다. 여러 항공사와 협력하여 자원을 모으면 개별적으로 행동하는 것보다 리스크에 덜 노출되고, 가장 유망하다고 판단한 기회에 의미 있는 자본을 투입할 수 있다.
  • 다른 생태계 구성원을 참여시키면 산업 전체가 전진할 수 있다. 항공기 및 엔진 제조업체, 연료 생산업체와 같은 항공산업 가치 사슬의 다른 참여자들은 R&D 자본을 할당할 때 시장 신호 파악을 위해 항공사로 눈을 돌리게 된다. 가치 사슬 전반에 걸친 협업은 규모를 확장하고, 모든 참여자가 합의된 우선순위 기술을 위해 노력하도록 이끌 수 있다.
  • 정책결정자에게 통합된 하나의 메시지를 전달하면 규제 변화를 가속할 수 있다. 바이오 연료와 같은 현존 기술과 합성 연료와 같은 새로운 기술의 발전을 추진하는 데는 정책 인센티브가 중요한 역할을 한다. 여러 항공사가 함께 전 세계 정책결정자를 향해 한목소리로 통합된 메시지를 전달해야 한다.

 

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항공산업은 기업, 경제, 가족, 국가를 연결하면서 현대인의 삶에 무척 중요한 역할을 하고 있다. 항공산업의 탈탄소화를 위해서는 업계의 자발적인 노력도 필요하지만, 우리 모두가 이들의 성공에 관심을 가져야 한다.

 

 

 

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