기존 정유공장만으로는 부족하다? SAF 전용공장이 필요한 이유

기존 정유공장에서 SAF를 만들 수 있는데, 왜 새로운 공장을 지을까?

지난 글에서는 SAF(Sustainable Aviation Fuel, 지속가능항공연료)가 왜 전 세계 항공산업과 정유업계의 핵심 사업이 되었는지 살펴봤습니다.

많은 사람들이 여기서 이런 의문을 갖습니다.

"기존 정유공장에서 SAF를 생산할 수 있다면 굳이 새로운 공장을 지을 필요가 있을까?"

실제로 초기 SAF 시장은 대부분 Co-processing 방식으로 시작됐습니다.

기존 Hydrotreater나 Hydrocracker에 바이오 원료를 일부 투입해 SAF를 생산하는 방식입니다.

투자비도 적고 기존 설비를 활용할 수 있어 가장 현실적인 방법처럼 보였습니다.

그런데 최근 Shell, bp, TotalEnergies, ENI, Neste 등 글로벌 정유사들은 하나같이 Dedicated SAF Plant(전용 SAF 생산공장) 건설에 막대한 투자를 하고 있습니다.

왜일까요?

정답은 생각보다 단순합니다.

Co-processing은 '시장 진입'에는 적합하지만, '대량 생산'에는 구조적인 한계가 있기 때문입니다.

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Co-processing은 훌륭한 시작이지만, 어디까지 가능할까?

 

 

 

 

Co-processing은 기존 정유설비를 활용한다는 점에서 매우 효율적인 방법입니다.

대표적인 바이오 원료는 다음과 같습니다.

• 폐식용유(UCO)
• 동물성 지방(Tallow)
• 식물성 오일
• 기타 바이오 기반 유지류

이러한 원료를 기존 수첨처리(Hydrotreating) 설비에 원유와 함께 투입하면 일정 비율의 SAF를 생산할 수 있습니다.

초기 시장에서는 매우 좋은 전략입니다.

• 신규 CAPEX가 작다.
• 공사 기간이 짧다.
• 기존 운전 경험을 그대로 활용할 수 있다.
• 제품 인증 경험을 빠르게 확보할 수 있다.

그래서 대부분의 글로벌 정유사들도 처음에는 이 방식으로 SAF 사업을 시작했습니다.

하지만 생산량이 증가하기 시작하면 이야기가 완전히 달라집니다.

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첫 번째 한계, 바이오 원료는 원유와 전혀 다른 물질이다

많은 사람들이 바이오 원료도 결국 '기름'이라고 생각합니다.

하지만 정유공정에서는 완전히 다른 원료입니다.

바이오 원료는 원유보다 산소(Oxygen)를 많이 포함하고 있으며, 불순물과 금속 성분의 특성도 다릅니다.

이 때문에 다음과 같은 문제가 발생합니다.

• 촉매(Catalyst) 성능 변화
• 촉매 수명 단축 가능성
• 압력강하(Pressure Drop) 증가
• 운전 조건 변경
• 제품 품질 관리 어려움

Co-processing 비율이 높아질수록 기존 공정이 설계된 운전 범위를 벗어나기 시작합니다.

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두 번째 한계, 수소(H₂) 사용량이 크게 증가한다

여기서부터는 일반 기사에서는 잘 다루지 않는 내용입니다.

바이오 원료는 산소를 제거하는 Hydrodeoxygenation(HDO) 반응이 필요합니다.

즉,

SAF를 많이 생산할수록 더 많은 수소가 필요합니다.

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현직 에너지관리 부서의 시각

정유공장에서 수소는 단순한 원료가 아닙니다.

수소 생산량이 증가하면

Hydrogen Plant Load 증가
            ↓
SMR Fuel 사용 증가
            ↓
Fuel Gas 소비 증가
            ↓
Steam 소비 증가
            ↓
전력 사용 증가
            ↓
Utility Cost 증가

 

SAF 생산은 단순히 항공유 하나를 만드는 프로젝트가 아니라 정유공장 전체 Utility Balance를 바꾸는 프로젝트가 됩니다.

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세 번째 한계, 기존 공정의 생산능력을 잠식한다

기존 Hydrotreater는 원래

• Diesel
• Kerosene
• Naphtha

등 기존 석유제품을 생산하기 위해 설계되었습니다.

그런데 SAF 생산량이 증가하면

기존 설비를 계속 점유하게 됩니다.

결국

• 기존 제품 생산 감소
• 병목(Bottleneck) 발생
• 정기보수 일정 영향
• 전체 생산계획 변경

까지 연결될 수 있습니다.

정유사 입장에서는 새로운 사업을 위해 기존 사업을 희생하는 구조가 됩니다.

장기적으로는 매우 비효율적입니다.

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네 번째 한계, 앞으로 필요한 SAF 물량이 너무 많다

현재 SAF는 일부 항공사만 사용하는 연료가 아닙니다.

국제적으로 SAF 혼합 의무가 단계적으로 확대되고 있습니다.

초기에는 1~2% 수준이라도 장기적으로는 두 자릿수 혼합 비율이 예상됩니다.

수십만 톤 규모의 SAF를 생산하려면 기존 Hydrotreater의 일부 용량만 활용하는 방식으로는 한계가 있습니다.

그래서 글로벌 정유사들은 Dedicated HEFA Plant를 건설하기 시작했습니다.

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Dedicated SAF Plant의 가장 큰 장점

전용 SAF 공장은 처음부터 바이오 원료만 처리하도록 설계됩니다.

장점은 생각보다 많습니다.

Co-processing	Dedicated SAF Plant
기존 설비 활용	전용 설비
초기 투자비 낮음	초기 투자비 큼
생산량 제한	대량 생산 가능
기존 공정 영향	기존 정유공정 영향 최소
운전조건 제약	SAF 최적 운전 가능
장기 확장성 제한	대규모 증설 가능

초기에는 Co-processing이 유리하지만,

장기적으로는 Dedicated Plant가 훨씬 높은 경쟁력을 갖게 됩니다.

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현직 에너지관리 부서의 시각

많은 기사에서는 Dedicated SAF Plant를 단순히 생산량 확대를 위한 투자라고 설명합니다.

실제 정유공장에서 더 중요한 이유는 따로 있습니다.

전용 공장을 건설하면

• 기존 Diesel 생산에 영향을 주지 않고
• Hydrogen Network를 별도로 설계할 수 있으며
• Steam Balance도 최적화할 수 있고
• Utility 공급능력도 함께 증설할 수 있습니다.

결국 Refinery 전체의 운영 안정성을 유지하면서 SAF 사업을 확대할 수 있다는 것이 가장 큰 장점입니다.

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글로벌 정유사들은 이미 방향을 결정했다

최근 글로벌 메이저 정유사들의 전략은 거의 동일합니다.

1단계

Co-processing

↓

시장 진입

↓

제품 인증

↓

공급 계약 확보

 

2단계

Dedicated HEFA Plant

↓

대량 생산

↓

수출 확대

↓

장기 공급 계약

 

초기에는 기존 설비를 활용하지만, 시장이 성장하면 전용 생산설비로 전환하는 것이 현재 글로벌 표준 전략이 되고 있습니다.

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마무리

SAF는 단순히 친환경 항공연료가 아닙니다.

정유사의 입장에서는

• 새로운 원료
• 새로운 공정
• 새로운 수소 수요
• 새로운 Steam Balance
• 새로운 Utility 전략

까지 모두 다시 설계해야 하는 거대한 프로젝트입니다.

그래서 글로벌 정유사들은 더 이상 Co-processing만으로는 미래 시장을 대응할 수 없다고 판단하고 있습니다.

앞으로 SAF 경쟁력은 누가 더 많은 SAF를 생산하느냐가 아니라, 누가 더 효율적으로 생산하느냐에서 결정될 가능성이 큽니다.

정유공장의 에너지 효율과 Utility 운영 능력이 SAF 시대의 새로운 경쟁력이 될지도 모릅니다.

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자주 묻는 질문(FAQ)

Q1. 기존 정유공장에서도 SAF를 생산할 수 있나요?

네. 초기에는 기존 Hydrotreater를 활용한 Co-processing 방식으로 SAF를 생산할 수 있습니다. 다만 생산량과 운전 조건에는 한계가 있습니다.

Q2. Dedicated SAF Plant가 필요한 가장 큰 이유는 무엇인가요?

대량 생산, 기존 정유공정과의 간섭 최소화, 수소·Steam 등 Utility 최적화, 장기적인 경제성 확보 때문입니다.

Q3. SAF 생산이 늘어나면 수소 소비도 증가하나요?

그렇습니다. 바이오 원료의 산소를 제거하는 Hydrodeoxygenation(HDO) 반응이 필요하기 때문에 기존 항공유 생산보다 수소 수요가 증가하는 것이 일반적입니다.

Q4. 앞으로 모든 정유사가 Dedicated SAF Plant를 건설하게 될까요?

모든 정유사가 동일한 전략을 선택하는 것은 아니지만, 대규모 SAF 공급을 목표로 하는 글로벌 정유사들은 전용 생산설비 투자 비중을 점차 확대하는 추세입니다.