폐식용유를 활용한 바이오 연료의 실제 활용 사례

폐식용유를 활용한 바이오 연료, 버려지는 자원을 에너지로 바꾸는 친환경 혁신

매일 수많은 가정과 식당에서 사용된 식용유가 하수구로 버려지고 있다. 하지만 이 폐식용유(waste cooking oil) 는 단순한 쓰레기가 아니라 새로운 에너지 자원으로 변할 수 있는 ‘숨은 보물’이다. 최근 전 세계적으로 지속가능한 에너지 전환이 중요한 화두로 떠오르면서 버려지는 식용유를 정제하여 바이오디젤과 항공연료로 재탄생시키는 기술이 빠르게 발전하고 있다. 폐식용유 기반 바이오 연료는 기존 화석연료 대비 이산화탄소 배출량을 80% 이상 줄일 수 있으며, 원유 수입 의존도를 낮추는 탄소중립형 대체 에너지로 평가받고 있다. 특히 유럽과 아시아를 중심으로 상용화가 본격화되면서 실제 산업 현장과 교통수단에서도 활발히 활용되고 있다.

 

이 글에서는 폐식용유를 활용한 바이오 연료의 원리, 제조 기술과 품질 향상, 국내외 실제 활용 사례, 그리고 미래 에너지 산업에서의 가능성을 구체적으로 살펴본다.

 

 

 

폐식용유를 바이오 연료로 전환하는 원리와 제조 기술

폐식용유를 바이오 연료로 만들기 위해서는 먼저 불순물을 제거하고, 지방산을 재구성하는 정제 과정이 필요하다. 폐식용유는 수분, 음식찌꺼기, 산화된 성분이 포함되어 있기 때문에 바로 연료로 사용할 수 없다. 이를 정제하기 위해 일반적으로 전처리 → 에스테르화 → 정제 → 품질검사 단계를 거친다. 가장 핵심적인 단계는 에스테르화 반응(Transesterification) 이다. 이는 폐식용유의 지방산 트리글리세리드(Triglyceride)가 메탄올과 반응해 바이오디젤(FAME, Fatty Acid Methyl Ester) 로 전환되는 과정이다. 이 반응에는 촉매로 수산화칼륨(KOH) 또는 수산화나트륨(NaOH) 이 사용되며, 생성된 부산물 글리세린은 화장품, 세제 등으로 재활용된다.

 

최근에는 효소 기반의 친환경 촉매 기술이 도입되면서 기존 화학촉매 방식보다 낮은 온도와 에너지로 더 높은 수율의 바이오 연료를 생산할 수 있게 되었다. 또한, 폐식용유의 산가(酸價)나 불포화도에 따라 연료 품질을 자동 조정하는 AI 품질 제어 시스템도 상용화 단계에 진입했다. 즉, 단순히 폐유를 정제하는 수준을 넘어 고품질·고효율의 대체연료 생산기술로 발전하고 있으며, 이는 에너지 산업 전반에 새로운 가능성을 제시하고 있다.

 

 

폐식용유 바이오 연료의 실제 활용 사례 – 전 세계와 국내 중심으로

폐식용유를 활용한 바이오 연료는 이미 세계 곳곳에서 상용화되어 실질적인 성과를 내고 있다. 특히 유럽연합(EU) 은 2009년부터 ‘재생에너지 지침(RED)’을 통해 교통용 연료의 일정 비율을 바이오 연료로 대체하도록 규제하고 있다. 영국의 UCO Biofuels 와 네덜란드의 Neste 는 폐식용유를 수거해 고품질 바이오디젤로 정제한 뒤, 대중교통 버스와 택시에 공급하고 있다. 런던 시내버스의 약 40%가 현재 폐식용유 기반 바이오디젤을 사용 중이며, 연간 약 4만 톤의 탄소 배출을 줄이고 있다. 항공 분야에서도 활용이 급증하고 있다. 네덜란드 KLM 항공 과 프랑스의 에어프랑스(Air France) 는 폐식용유 기반 SAF(Sustainable Aviation Fuel)을 항공유에 혼합해 탄소 배출량을 80%까지 줄이는 시범 운항을 성공적으로 수행했다. 미국의 United Airlines 역시 2025년까지 모든 국내선의 10%를 폐식용유 기반 SAF로 전환할 계획을 발표했다.

 

국내에서도 움직임이 활발하다. SK에너지와 GS칼텍스는 식당과 학교 급식소에서 수거한 폐식용유를 정제하여 바이오디젤 혼합 연료(B5) 로 판매하고 있으며, 한국공항공사는 인천공항 내 항공유 공급 라인에 폐식용유 기반 SAF 도입을 위한 실증 테스트를 진행 중이다. 이처럼 폐식용유 바이오 연료의 실제 활용 사례는 단순한 실험 단계를 넘어, 운송·항공·산업 에너지 전반으로 확장 중인 현실적 기술로 자리 잡았다.

 

 

폐식용유 바이오 연료의 한계와 미래 가능성

폐식용유 기반 바이오 연료는 분명한 환경적 장점과 기술적 가능성을 가지고 있지만 여전히 몇 가지 과제를 안고 있다. 

 

첫째, 원료 수급의 불균형이다. 식당이나 가정에서 배출되는 폐식용유의 양은 일정하지 않고, 수거 및 저장 시스템이 체계화되어 있지 않기 때문에 대량생산에 필요한 안정적 공급망 확보가 어렵다. 

 

둘째, 생산 단가 문제다. 폐식용유 정제 과정에서 세척, 탈수, 반응, 정제 등 여러 단계의 공정이 필요하며 특히 촉매와 에너지 비용이 높아 경유보다 리터당 단가가 비싸다. 하지만 기술 발전을 위해 국책과제로 선정하여 정부 지원이 병행된다면 이러한 한계는 빠르게 극복될 것으로 보인다. 

 

현재 유럽과 일본에서는 폐식용유 수거를 의무화하고 바이오 연료 생산 기업에 탄소 크레딧(Carbon Credit) 을 지급하고 있다. 또한 인공지능 기반의 공정 자동화, 저온 반응 촉매 개발, 폐유 수거 인프라 개선이 지속적으로 추진되고 있다. 무엇보다 폐식용유 바이오 연료는 ‘탄소 중립(Net Zero)’ 시대를 향한 전환 기술로 평가받는다. 이 기술은 화석연료 의존도를 낮출 뿐 아니라, 지역사회가 직접 참여할 수 있는 분산형 에너지 시스템을 구축할 수 있다는 점에서 의미가 크다. 결국 폐식용유를 활용한 바이오 연료의 실제 활용 사례는 단순한 친환경 실험이 아니라, 미래 에너지 산업의 핵심 축으로 자리할 가능성을 보여준다. 지속가능성과 효율성을 함께 잡는다면 버려진 기름 한 방울이 지구의 에너지를 살리는 혁신의 원천이 될 것이다.