상업용 교통수단 배출가스를 줄여 제로 목표 달성
After decades of debate, last year’s COP26 Conference in Glasgow united the world in one truth: climate change is the existential crisis of our time. And we are at a critical moment in this fight; with data clearly illustrating a ceiling of 900 giga tons of CO2 to keep global warming below 2o Celsius1. Meanwhile, the transportation sector continues to be at center stage, becoming the biggest contributor to greenhouse gas (GHG) emissions in the United States, surpassing even electricity generation. But just as history has always been punctuated by innovation, we have the necessary solutions to reverse our path if we are brave enough to face the problem head on and act with decisive purpose.
탄소는 우주에서 가장 풍부한 원소 중 하나이며 기후 위기 진원지 중 하나이며 온실가스의 3분의 1을 구성합니다. 과학계에서는 인공 탄소 배출이 인류를 반환할 수 없는 지점으로 밀어붙이고 있다는 것은 의심의 여지가 없지만, 이러한 배출량의 근원은 여전히 상당한 손가락 가리키기의 대상이 되고 있습니다. 맑은 렌즈를 통해 변화하는 세상을 보려 할 때, 근본적인 패러다임이 나타납니다. 경제 번영의 증가는 탄소 배출량 증가의 영향력 있는 원동력이며, 기후 변화에 대처하기 위해서는 반드시 해결해야 합니다.
세계 경제가 성장하면서 우리는 2018억 명 이상의 사람들을 극한의 빈곤에서 벗어나고 중산층을 확장했습니다. 예를 들어 브루킹스 연구소는 전 세계 인구의 절반 이상이 중산층과 부유층 가정에 거주하는 첫 해로 10년을 맞이했습니다. 이러한 성장하는 경제 번영은 무역, 인프라 개발 및 산업 활동을 자극했으며 불행히도 탄소 배출량의 증가를 촉진했습니다. 번영과 탄소 배출 사이의 이러한 본질적인 연결고리는 건강한 경제 성장과 건강한 행성이 공존할 수 있을까 하는 질문을 던져줍니다. 예, 탈탄소화에 대한 투자는 우리 세대에게 가장 유망한 성장 기회 중 하나입니다. 그 발전은 우리 사회를 더욱 번영시키고 지구가 더 건강하게 만들 수 있습니다.
탄소 배출가스 제거를 향한 커민스의 여정을 강조하는 Destination Zero로의 여정은 운송 및 이동성을 위한 포괄적인 기술 로드맵에 뿌리를 두고 있습니다. 이 기술 로드맵은 세 가지 주요 구성 요소로 구성됩니다. 배터리 전기 및 연료 전지 전기, 저탄소-제로 연료, 전환 기술로서 연료 불가지론 파워 트레인 플랫폼과 같은 배출가스 제로 기술.
No.1: 배터리 전기 및 연료 전지 전기와 같은 제로 배출 기술
오늘날 배터리 전기 및 연료 전지 전기 솔루션은 엄선된 상업용 운송수단 사용 사례를 위해 경제적이고 운영적으로 실행 가능합니다. 이러한 제로 탄소 기술은 탱크에서 휠 관점으로 탄소를 방출하지 않기 때문에 이미 현지의 배출가스 및 공기 품질 문제를 돕고 있습니다. 또한, 배터리 전기 버스에 사용되는 재생 전기와 같이 에너지원이 녹색일 때, 이러한 기술은 휠에서 휠까지의 관점에서 탄소 배출을 제로로 제공할 수 있습니다. 커민스는 이미 모든 전기 응용 분야를 위해 학교 및 대중교통 버스 제조업체와 협력하고 있으며, 연료 전지 전기 기술로 구동되는 상업용 열차도 있습니다.
커민스는 인상적인 기술을 보유하고 있지만, 전기화의 주요 장애물에 직면한 상용 운송 분야는 여전히 많습니다. 이러한 어려운 응용 분야의 핵심 요소는 경제 생존, 사명 성취 및 인프라 지원입니다. 한 가지 생각은 배터리 전기 또는 연료 전지 전기 기술이 성숙할 때까지 기다리는 것입니다. 그러나 탄소 배출을 계속 방출하는 날마다 피해를 되돌리기가 더 어려워집니다. 방출되는 탄소의 모든 그램은 기후 변화에 기여합니다. 미국에서만 중형 및 대형 트럭이 2일 매일 1백만 미터톤의 CO2를 배출합니다. 상용 운송 분야를 전기화하기 어려운 이러한 용도로, 오늘날 탄소 배출을 크게 줄이거나 완전히 제거하는 옵션이 있습니다. 즉 탄소 배출량이 낮거나 제로에 이르지 않습니다.
No.2: 탄소 배출량을 낮추지 않고 휠에서 휠까지 배출가스를 줄입니다.
저탄소에서 제로까지의 연료는 동력을 생산하는 데 사용되는 디젤 연료보다 휠에서 휠까지 탄소를 더 적게 방출합니다. 저탄소 연료에서 제로까지의 연료를 네 그룹으로 분류합니다.
첫 번째는 저탄소 연료입니다. 이러한 연료는 연소 시 여전히 탄소를 방출하지만 디젤 연료보다 탄소를 더 적게 방출합니다. 두 번째는 탄소 중립 연료입니다. 이러한 연료는 연소 시 탄소를 방출하지만 탄소 배출량은 다른 활동에 의해 완전히 상쇄됩니다. 세 번째는 제로 탄소 연료입니다. 이러한 연료는 연소 시 탄소를 전혀 방출하지 않습니다. 예를 들어, 녹색 수소는 제로 탄소 연료입니다. 네 번째는 탄소 음극 연료입니다. 이러한 연료는 연료 생성 및 소비의 영향으로 온실가스 배출량이 순감소되는 연료입니다.
탄소가 적고 제로로 붐비는 이 분야에서 가장 영향력 있는 수소, 천연가스, 바이오디젤은 거의 없을 것입니다. 이 세 가지 외에도 전자 연료라고도 하는 합성 연료는 향후 지배적인 요소로 등장할 수 있는 흥미로운 추가 기술입니다.
Hydrogen is an increasingly popular energy carrier. This is primarily because it is a zero-carbon fuel when produced using renewable energy sources like solar, wind and hydropower to electrolyze water. Hydrogen can fuel vehicles through an internal combustion engine or hydrogen fuel cell and deliver impressive reductions in carbon emissions. A model year 2027 Class 8 sleeper cab semi, powered by a hydrogen engine and fueled by green hydrogen, would save 1,437 metric tons of CO2 over its life versus its diesel-powered counterpart3. These are impressive environmental gains, but hydrogen faces two primary roadblocks today: infrastructure readiness and the abundant availability of green hydrogen – a zero carbon fuel well to wheel.
수소와는 달리 천연가스는 화석 연료이지만 디젤과 같은 다른 화석 연료보다 탄소가 적습니다. 천연가스는 또한 탄소 제로 기술의 기반 시설이 계속 발전함에 따라 현재 중요한 배출 감축을 제공합니다. 특정 사용 사례에서 재생 가능한 천연가스(RNG)도 탄소 음극일 수 있습니다. 예를 들어, 유기물의 분해로 생성되는 RNG는 그렇지 않으면 메탄 배출을 방출하도록 방치되고 탄소 강도가 음극을 낳습니다. 한편, 탄소 배출을 줄이는 천연가스의 역할에 대해 두 가지 논의가 진행 중입니다. 첫째, 천연가스의 테일 파이프 배출 이득의 일부가 파이프라인을 통한 메탄 누출로 상쇄된다는 사실이 널리 받아들여지고 있습니다. 둘째, RNG의 음극 탄소 강도를 뒷받침하는 수학입니다. 모든 RNG가 음극 탄소 강도를 가지고 있는 것은 아니라는 것을 인식하는 것이 중요합니다. 후속 RNG 사용으로 온실가스 배출량이 순감소되는지 확인하려면 포획된 메탄의 출처와 RNG 운송의 효율성을 평가해야 합니다.
바이오디젤은 주로 지방과 식물성 오일에서 생산되는 재생형 연료입니다. 바이오디젤을 생산하는 데 사용되는 식물은 대기 중의 탄소를 흡수합니다. 바이오디젤은 연소 시 동일한 탄소 원자를 대기로 되돌려 주기 때문에 탄소 중립으로 간주됩니다. 4 실질적으로 이러한 작물을 재배하고 바이오디젤을 생산하는 동안 생성되는 배출량도 고려해야 합니다. B20은 이미 오늘날 많은 엔진을 탑재하고 있습니다. 배출가스 저감의 다음 단계는 B40 엔진과 순수 바이오디젤 B100 엔진을 탑재하는 것입니다.
합성 연료 또는 전자 연료는 다양한 형태로 제공됩니다. e-디젤과 e-가솔린은 상용 운송 분야에 더 적합한 두 가지 요소입니다. 이러한 연료는 CO2 및 녹색 수소를 사용하여 생성할 수 있습니다. 따라서 원래 대기로 다시 생성하기 위해 사용되었던 탄소를 방출하기 때문에 탄소 중립입니다. 또한 기존 연료 기반 시설도 활용할 수 있습니다. 현재 이러한 연료에는 높은 비용과 제한된 가용성이라는 두 가지 장애물이 있습니다.
인프라 준비는 저탄소에서 제로까지의 연료의 채택을 증가시키기 위한 일반적인 장애물입니다. 한편, 연료 충전소 및 기타 인프라의 광범위한 네트워크가 필요하지 않은 상업용 운송 응용 분야가 있습니다. 예를 들어 중형 및 중장비 트럭을 운영하는 차량대는 고정 경로에 배치된 소량의 연료 스테이션을 사용하여 여정을 만들 수 있습니다. 이렇게 하면 필요한 인프라 구축을 촉진할 수 있습니다.
오늘날 이러한 저탄소-제로 연료는 탈탄소화 노력을 진전시키고자 하는 사람들을 위해 공급됩니다. 또한 친숙한 기술인 내연기관의 도움을 받아 사용량을 확장할 수 있지만 혁신적인 트위스트를 통해 연료 불가지론 엔진 플랫폼을 사용할 수 있습니다. 이러한 플랫폼은 저탄소에서 제로까지의 연료의 이점을 실현하는 데 도움이 되는 수단입니다.
No.3: 연료 불가지론 엔진 및 파워 트레인 플랫폼은 저탄소에서 제로로 연료의 사용을 확장할 수 있습니다.
연료 불가지론 엔진 플랫폼에는 공통 기본 엔진에서 파생된 일련의 엔진 버전이 있습니다. 엔진의 하단부도 동일하게 보이며, 고유한 실린더 헤드는 다른 저탄소 또는 제로 탄소 연료를 수용하도록 설계되었습니다. 각 엔진 버전은 디젤, 프로판, 천연가스 또는 수소를 포함한 특정 유형의 연료를 사용하여 작동합니다. 이 엔진은 기존 기술을 활용하고 저탄소 및 제로 탄소 연료를 사용하여 온실가스 배출량을 줄일 수 있습니다. 오늘날의 디젤 엔진에는 친숙한 작동 관행, 차량 설치 및 성능 특성이 있습니다. 이러한 연료 불가지론 플랫폼은 배터리 전기 및 연료 전지 전기 솔루션이 아직 재정적으로 또는 운영상 실현 가능하지 않은 경우에 이상적입니다. 이 엔진은 처음부터 연료 불가지론 내연 엔진을 개발한 업계 최초의 제품입니다. 미래를 제로로 나아가면서 올바른 응용 분야에 적합한 엔진을 혼합하고 일치시키기 위한 노력입니다.
또한 기술 로드맵 내의 이 세 가지 구성 요소가 바이너리 선택이 아니라는 점을 기억해야 합니다. 배터리 전기 솔루션과 연료 불가지론 파워 트레인 플랫폼을 결합하여 올바른 사용 사례를 위한 하이브리드 솔루션을 만들 수 있습니다.
기후 변화는 우리 시대의 실존적 위기이며, 전 세계의 점점 더 많은 정부와 기업들이 이미 탄소 제로 또는 부정을 약속했습니다. 이러한 솔루션은 향후 수십 년 동안 이 여정에서 실행 가능한 경로를 제공합니다. 그러나 최종 사용자는 여정에서 가시적인 조치를 취하는 것을 기다리면 안됩니다. 지금은 탈탄소화해야 할 때입니다. 지구는 기다릴 수 없습니다. 이제 최종 사용자는 목적지 제로로 가는 고유한 경로를 전세내는 데 필요한 도구와 혁신을 갖게 되었습니다.
참조:
1년 기후 변화에 관한 정부 간 패널. (2021년 8월) 기후 변화 2021, 물리 과학 기초 [PDF 파일]. https://www.ipcc.ch
2년 미국 환경보호국. (2021년 12월) 미국 교통 부문 온실가스 배출량 [PDF 파일]. https://www.epa.gov/
3년 중형 및 중장비 차량 준수를 위해 미국 EPA의 온실 가스 배출 모델(GEM)을 사용하여 실시한 분석. 연간 19톤의 탑재하중, 120,000,000마일 사용으로 추정됩니다. https://www.epa.gov/
4년 미국 에너지 정보국. (n.d.). 바이오 연료는 바이오매스 기반 디젤과 환경에 대해 설명했습니다. [웹 페이지]. https://www.eia.gov/
스리칸스 파드마나반
스리칸스 파드마나반은 커민스의 4개 사업부 중 최대 규모인 엔진 비즈니스 부사장 겸 사장입니다. 이 직책에서 그는 디젤과 천연가스에서 하이브리드 및 전기 파워 트레인에 이르기까지 다양한 포트폴리오를 통해 고객 중심 혁신의 한계를 뛰어넘어 커민스를 최고의 파워트레인 공급 업체로 꼽습니다. 커민스에서 30년 이상 근무한 Srikanth의 소식을 더 읽어보세요.
