[논문]온실가스배출 감소와 연료절감을 위한 최적 운용절차 방안에 관한 연구

황정현; 이태광; 황사식

doi:10.12985/ksaa.2013.21.4.062

온실가스배출 감소와 연료절감을 위한 최적 운용절차 방안에 관한 연구
A Study of Optimized Operation for CO2 Emission and Aircraft Fuel Reduced Operation Procedures 원문보기

한국항공운항학회지 = Journal of the Korean Society for Aviation and Aeronautics, v.21 no.4, 2013년, pp.62 - 70

황정현 (한국항공우주연구원 항공안전기술개발사업단) , 이태광 (한국항공대학교 항공교통물류학과 대학원) , 황사식 (한국항공대학교 항공운항학과)

Abstract ▼ AI-Helper

As the aviation industry looks to the future, fuel saving and $CO_2$ emission reduction play a dominant role in meeting the business challenges presented by global financial uncertainty. The IATA and International Government effort to save fuels, and then save 4 billion gallons of fuel burned, while reducing $CO_2$ emissions by 34 million tons. The various reduction methods adapted airlines and airports. We focused on optimized flight operation procedures for saving fuel and reduction emission cases. IATA and Canada government research reports focused on four methods that Engine Core Washing, Portable Water Management, Single Engine Taxi, APU limit operation. Apply to domestic airlines fuel data, Engine Core washing was saving more than Twenty-four thousand tons $CO_2$ emissions.

주제어

AI 본문요약
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문제 정의

기후변화협약은 1992년 브라질 리우에서 개최된 UN 환경개발회의에서 체결되었고, 교토의정서는 1997년 12월 제3차 당사국총회에서 개최되었으며, 당사국은 2008-2012년 온실가스배출량을 1990년 수준보다 최소 5% 감축하는 것을 목표로 하였다. 특히, 우리나라는 2007년 제13차 COP 회의에서 2013년부터 의무 감축대상국이 되는 것에 합의하였다.
본 논문에서는 IATA와 국내 항공사의 연료 절감산출 자료 및 배출량 활동 계획에 관한 자료 조사 중 관련 자료가 각 항공사의 제한적인 자료인 관계로 Transport Canada의 연료절감 운용으로 소개가 되어 있는 표 3.3의 4가지 방안을 중심으로 효과분석을 해보고자 한다.
항공기 연료절감과 온실가스배출 감소를 위해서는 항공기의 성능과 운항방식, 외부환경 등의 요소들이 종합적으로 고려되어야 한다. 본 논문에서는 항공운송을 통한 국제사회에서 대두되고 있는 온실가스 배출 감소를 위한 IATA의 연료절감 효과가 좋은 사례를 통해 국내 항공사들의 연료 절감활동을 비교 분석하였으며, 이들 중 이행 가능성 여부를 판단하여 잠재적 연료절감 및 온실가스 배출 감소의 가능성을 예측하였다.
이에 국가 온실가스 배출통계를 위한 IPCC 가이드라인을 기준으로 한 국가의 온실가스 배출 목표설정 방식이 국제적으로 동일한 기준으로 설정될 수 있다. 이와 같이 온실가스 배출은 단순히 탄소세 부과만의 문제가 아닌 항공사의 연료사용절감 활동들을 연구, 분석하여 전 세계적인 관심사항이 되고 있는 이산화탄소배출과 연료절감을 위한 최적운용방안을 제시하고자 한다.

제안 방법

2012년 1월 유럽연합은 국내항공사에게 탄소세부과를 통보하여 국내 대형항공사들에게 각각 205만톤, 78만3,000톤의 탄소 배출 상한선을 제시했다. 또한, 이를 초과 배출한 탄소량에 대해 연간 단위로 정산해 배출권을 구매토록 하였다. 두 항공사가 부담하게 될 탄소세는 대략 60억원 규모로 추정 된다.

성능/효과

C, J 저비용항공사는 지난 2011년 6대의 B737NG 기종으로 약 12,000회 이상의 운항실적을 기록하였으며, 평균 지상활주 시간은 김포국제공항을 기준으로 C, J 저비용항공사의 평균 데이터를 조사한 결과 약 6∼7분가량으로 조사되었다.
국내 대형항공사는 연간 약 48,300ton의 APU 연료를 소비하였으며, APU 제한 운용 노력을 통한 감축량은 약 9,660톤에 달한다. 대형항공사의 APU 사용 제한 운용을 통한 배출량 감소 효율은 0.2%로 나타났으며, C 저비용항공사의 경우에는 대형항공사에 비해 적은 항공기 운영 및 배출량으로 인해 대형항공사에 비해 높은 0.46%의 배출량 저감 실적을 나타내었다. B737NG 기종만을 운용하는 C 저비용 항공사의 이행률을 IATA와 같은 25%로 가정하여 이행하였을 경우, 예상되는 배출량 저감량은 다음 표 3.
둘째, 항공업계가 탄소배출량 상한목표를 2020년부터 달성할 수 있도록 각국 정부와 항공업계가 공동으로 노력한다.
항공기에서 발생되는 이들 온실가스는 대기권과 성층권 하부에서 배출되며 이는 지상에서 배출되는 온실가스 수준과 증가되는 항공수요를 가늠할 때, 대기에 직접적인 영향을 미치는 정도가 더 클 수 있음을 의미한다. 제트 항공기가 지나가면서 발생하는 오염물질로 인해 나타나는 권운(Cirrus Clouds)의 경우, 기후변화에 미치는 영향과 발생여부에 관한 측정법에 대해 현재까지도 명확하게 해결이 나지 않았지만 이러한 형태의 구름이 배출가스에 의한 온실효과를 상당부분 증가시킨다는 결론을 도출하였다.
첫째, 2050년까지 연료 효율성을 연간 약 2% 씩 향상시킨다.

후속연구

C 저비용항공사는 안전 위해 요소 발생 가능에 따라 단일엔진 지상활주는 현재 시행을 하지는 않고 있으며, 추후 조종사들의 교육과 훈련을 통한 숙달을 통해 이행할 계획이다. 국내 저비용 항공사들이 사용하는 A320, B737NG 기종으로 단일엔진 지상활주 이행률을 IATA와 비슷하게 적용하여 40∼50%로 가정 및 적용하였을 때 예상 효과는 아래 표 3.
또한, 제시된 국내 공항 및 국제 항공사들의 연료절감 모범사례 등을 가이드화하여 서로 공유하고, 본론에서 검토와 제시된 분석들을 통하여 최적 운용절차를 적용한다면, 정시성과 안전성에서 세계적으로 인정을 받고 있는 국내 항공사들이 항공기 온실가스 배출 감축 및 연료 절감 활동에 크게 기여 될 것이라고 제언한다.
하지만, APU 사용제한의 경우, 공항시설의 GPS, GPU 등 지원장비의 추가확보가 되어야하며, 단일엔진 지상활주와 항공기 엔진세척은 장비와 시간, 인원 등 부가비용이 추가적으로 반영이 되어 항공기 운용시간, 정비시간이 올라가 항공사 경영 및 요금에 적지 않게 부담이 될 것으로 보인다. 이러한 현실적인 제한사항을 바탕으로 추후에는 경영쪽의 입장으로 비용환산을 통한 경제성 비교가 가능할 것으로 판단된다.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	2012년 1월 유럽연합이 국내항공사에게 제시한 탄소 배출 상한선을 초과하게 되면 어떻게 되는가?	2012년 1월 유럽연합은 국내항공사에게 탄소세부과를 통보하여 국내 대형항공사들에게 각각 205만톤, 78만3,000톤의 탄소 배출 상한선을 제시했다. 또한, 이를 초과 배출한 탄소량에 대해 연간 단위로 정산해 배출권을 구매토록 하였다. 두 항공사가 부담하게 될 탄소세는 대략 60억원 규모로 추정 된다.
	2012년 1월 유럽연합이 국내항공사에게 제시한 것은?	2012년 1월 유럽연합은 국내항공사에게 탄소세부과를 통보하여 국내 대형항공사들에게 각각 205만톤, 78만3,000톤의 탄소 배출 상한선을 제시했다. 또한, 이를 초과 배출한 탄소량에 대해 연간 단위로 정산해 배출권을 구매토록 하였다.
	2012년 유럽연합이 항공사들에게 부과하기로 한 것은 무엇인가?	2012년 유럽연합(EU)은 역내 27회원국에 취항하는 모든 역내외 국가 항공사들에 대해 이산화 탄소 배출 부담금, 이른바 탄소세를 부과하기로 하고 올해 1월1일부터 시행에 들어갔다. 지구온난화를 일으키는 이산화탄소 배출을 줄일 국제적 대책이 마련되지 않는 한 유럽연합은 유럽의 독자적인 ‘ETS(Emissions Trading Scheme :탄소배출권 거래시스템)을 유지할 것이라고 강조하였으며, 이에 따라 국내항공사에도 탄소세 부과를 통보받아 이제 국내에서도 유럽으로 비행하는 대형항공사들도 탄소세를 내게 되었었다.

참고문헌 (10)

김용석, 이주형, "저탄소 운항절차에 따른 연료저감 효과분석", 한국항공운항학회 춘계학술대회, 2013
한국항공진흥협회, "국제공항협회 수요예측(2010-2029), 2011
김용석, 신홍철, 이주형, 이강준, "저비용항공사 온실가스관리 표준모델 개발", 교통안전공단, 2011
노건수, "항공기 경제속도 적용에 관한 연구", 한국항공경영학회지 제 7권 제 3호, pp.27, 2009
고유리, "공항특성에 따른 저소음 운항절차의 적용", 한국항공대학교 대학원 석사학위논문, 2011
한재현, 박찬엽, "항공기 배출가스 규제의 국제 동향 및 배출저감 기술", 한국항공운항학회 춘계학술대회, p.29, 2007
신대원, 김용석, "강하비행시의 연료소모량 비교분석", 한국항공운항학회지, 2011, 제19권 2호, pp.58-63
NLR, Identification of Noise Sources on Civil Aircraft in Approach Using a Phased Array Of Microphones, 2004
J.P Clarke, N. T. Ho. L. Ren, J.A. Brown, K.R.Elmer, K.O. Tong and J.K. Wat, "Coutinuous Descent Approach : Design and Flight Test for Louisville International Airport", AIAA Journal of Aircraft, Vol. 41, No. 5, pp. 1054-1066, Sep-Oct, 2004

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IATA, Guidance Material and Best Practices for Fuel and Environmental Management, 2009

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