비행기의 비행운은 지구를 따뜻하게합니다 – 새로운 저연 연료가 어떻게 도움이 될 수 있는지 알려드립니다.

contrail 라인과 작게 묶은 권운 구름과 푸른 하늘. Contrail은 비행기의 비행 경로를 추적하지만 퍼져서 권운을 형성 할 수도 있습니다. 다니엘 알바흐/Shutterstock

항공이 담당하는 동안 모든 배출량의 2.4 % 전 세계적으로 화석 연료 사용으로 인해이 부문의 온난화 효과의 XNUMX/XNUMX는 CO₂ 배출 이외의 것에 의존합니다. 항공이 지구 온난화에 기여하는 가장 중요한 방법 중 하나는 비행기가 대기권 상층부에 생성하는 구름을 통한 것입니다.

그러나, 새로운 연구에서, 연구자들은 비행기가 일반적으로 태우는 등유에 대한 대체 연료가 도움이 될 수 있음을 보여주었습니다.

대기가 충분히 춥고 습한 순항 고도에서는 항공기의 뒤를 따라 비행운(응축 흔적의 약자)이 형성됩니다. 이것은 비행기 엔진의 그을음과 물 배출에서 처음 생성되는 얼음 결정으로 만들어진 구름입니다. 맑은 날 하늘에 흰색의 푹신한 줄무늬로 보았을 것입니다. 높은 고도에서 대기가 특히 춥고 습할 때 이 선 모양의 비행운은 몇 시간 동안 지속되어 흰 머리카락처럼 보이는 권운 구름의 거대한 웹을 형성하기 위해 퍼질 수 있습니다.

이 구름은 태양 복사를 우주로 반사시켜 대기를 냉각시키지만 지구에서 반사된 적외선 복사도 가둘 수 있습니다. 이 과정은 궁극적으로 온난화 효과가 냉각을 능가하기 때문에 대기를 따뜻하게 합니다. 이것은 계산 된 항공의 가장 큰 현재 온난화 효과가 될 것입니다. 역사적 CO₂ 배출량의 거의 두 배입니다.

비행운으로 인한 항공기의 기후 영향을 줄이는 것은 비행기 배기가스에서 나오는 그을음 입자를 최소화하는 데 달려 있습니다. 항공기 배기 가스는 그을음이 많이 포함되어 있기 때문에 연기가 자욱했습니다. 최신 엔진은 그을음 ​​배출의 무거움을 줄이도록 설계되었지만 형성되는 얼음 결정의 크기와 수는 많은 수의 그을음 입자에 따라 다릅니다. 비행기 배기가스를 청소함으로써 얻을 수 있는 것은 훨씬 더 많습니다. 미래의 노력은 연료 자체에 집중해야 합니다.

등유와 같은 항공기 화석 연료에 자연적으로 존재하는 나프탈렌과 같은 불순물을 방향족 화합물이라고 합니다. 이들은 그을음 ​​입자의 빌딩 블록을 형성하는 탄소 고리 모양의 화학 구조입니다. 바이오 연료 농작물과 폐식물성 기름으로 만든 합성 연료, 재생 가능한 전기, 수소 및 CO₂를 사용하여 만든 합성 연료는 비행 시 탄소 발자국을 줄이도록 설계되었습니다.

이 연료에는 방향족 불순물이 없습니다. 더 적은 그을음 ​​입자 태울 때 생성됩니다. 새로운 연구에서 연구원들은 비행 중 대기에서 더 적은(그러나 더 큰) 얼음 결정을 생성한다는 것을 발견했습니다. 이것은 차례로 비행운과 그들이 형성하는 권운을 지구를 덜 따뜻하게 만듭니다.

비행의 미래

현재 비행기는 등유 또는 등유-바이오 연료 혼합물로만 연료를 공급할 수 있습니다. 새로운 논문의 저자는 방향족 불순물이 적은 연료의 혼합물이 얼음 결정 형성을 50~70%까지 줄이는 것을 발견했습니다. 다른 논문에서 연구자들은 예측 이는 비행운의 전반적인 온난화 효과가 약 20%-50% 감소하는 것과 같습니다. 비행은 미래의 어느 시점에서 순수한 바이오 연료로 운행하는 것이 허용될 가능성이 있으므로 항공으로 인한 온난화의 잠재적 감소는 훨씬 더 클 수 있습니다.

새로운 연구 결과에 따르면 지속 가능한 혼합 연료는 항공의 CO₂ 배출량과 운운권운 생성을 낮추는 데 윈윈 상황을 제공합니다.

전기 비행과 같은 다른 솔루션은 매우 짧은 경로에서만 가능합니다. 수소 연료 항공기조차도 중거리를 관리하기 위해 개발될 수 있습니다. 두 기술 모두 전 세계 항공기에 도입되기까지 XNUMX년 이상이 소요될 것입니다. 장거리 항공은 가까운 미래에 액체 등유 유형 연료에 의존할 가능성이 높습니다.

또 다른 옵션은 조종사가 비행운이 형성될 가능성이 더 높은 대기의 일부를 피하는 것입니다. 하지만 비행별로 이 지역을 피하기 위해 탐색하면 비행 중 CO₂ 배출량이 증가할 것이 거의 확실합니다. 날씨 모델도 예측할 수 없다 비행운이 충분히 정확하게 형성되는 지역.

물론 바이오 연료와 합성 연료를 충분한 규모로 개발하고 보급하는 데 드는 재정적 비용은 클 것이고 비행 비용도 증가할 수 있습니다. 정부는 화석 기반 등유의 단계적 폐지를 의무화하고 항공사가 전환할 수 있는 큰 인센티브를 제공해야 할 것입니다. 그러나 비행을 탈탄소화하기에는 시간이 부족하며 이는 항공사가 업계의 전반적인 기후 영향을 줄이기 위해 즉시 개발할 수 있는 효과적인 옵션입니다.

저자에 관하여

David Simon Lee, 대기 과학 교수, 맨체스터 메트로폴리탄 대학교 항공 및 기후 연구 그룹 리더

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