2050년까지 항공 산업 탄소 중립 달성

산업 혁명 이후 산업은 화석 연료의 산화로 제공되는 열역학적 동력에 의존해 왔습니다. 이 산화 과정에서 온실 가스가 배출됩니다. 항공 산업이 2050년까지 기후 중립 운영을 목표로 전환하고 있으므로 업계는 지속 가능한 산업 개발 방식에 참여해야 합니다.

Siemens Digital Industries Software는 청정 항공 공동 사업(Clean Aviation Joint Undertaking)의 기술 협력업체로 선정되었으며 이를 통해 시뮬레이션과 테스트 개발에 참여하여 지속 가능한 항공 기술을 지원할 것입니다.

본 백서를 다운로드하여 항공 산업이 직면한 몇 가지 과제와 진행 상황에 대한 인사이트를 확보하십시오.

친환경 항공기 설계

친환경 항공기 설계 추진 작업이 증가하면서 진전되고 있습니다. 항공우주산업이 기후 변화에 미치는 영향에 대한 우려가 커지면서 항공 회사는 친환경 또는 지속 가능한 항공기를 설계하기 위해 화석 연료의 대안을 모색하고 있습니다. 추진할 수 있는 옵션에는 식물 기반의 지속 가능한 항공 연료 및 전기화가 포함되어 있습니다. 주목받는 옵션은 수소입니다.

수소는 천연 가스와 가솔린보다 에너지 밀도가 크고 연소 후 부산물로 물만 생성합니다. 그러나 수소를 항공 연료로 널리 채택하려면 친환경 수소를 생산하고 수소 연료 항공기를 설계하는 데 수많은 과제를 해결해야 합니다.

지속 가능한 항공 연료: 급격한 변화

지속 가능한 항공 연료로의 전환은 업계에 급격한 변화를 초래합니다. 액체 수소 추진과 같은 새로운 응용 기술을 다룰 때 시뮬레이션 및 테스트는 모든 관련 물리적 동작(연소, 증발, 흐름 체계, 부력, 재료 취성 등)을 캡처, 측정 및 활용해야 합니다. 이를 위해서는 기본 물리학에 대한 지식, 새로운 모델의 공식화, 고품질 실험 결과에 대한 접근, 전문성 등이 필요합니다.

개발을 가속하려면 광범위한 테스트 기능 외에도 훨씬 더 효율적이면서도 상호 결합된 대규모 시뮬레이션 계산이 필요합니다. 따라서 지속 가능한 항공으로의 전환과 같은 변화를 실현하려면 시뮬레이션 및 테스트에서 야심 찬 이니셔티브를 추진해야 합니다. 디지털 트윈은 이러한 문제를 해결하는 데 중요한 도구로서 차세대 수소 동력 항공기와 이에 동력을 공급하는 친환경 수소 생산 시설의 설계를 지원합니다.

일반적으로 최고의 중량 및 체적 에너지 밀도를 지닌 연료는 탄산 연료이며, 이를 대체할 수 있는 비탄산 연료는 없습니다. 탄산 연료의 기후 중립성을 위해서는 연료 생산 과정과 CO2 감축을 고려하여 평가해야 합니다. SAF(Sustainable Aviation Fuel)는 이러한 대안을 따라 바이오 소싱 및 오일 재활용을 통해 연료를 생산하고 이를 사용할 수 있도록 가스 터빈 및 연료 시스템을 조정하고 있습니다.

친환경 항공기 분야의 가속화

친환경 항공기 분야를 가속하려면 디지털 기술로 혁신을 강화해야 합니다. 항공 수소 기술의 개발은 현재 연구 중인 여러 기술보다 훨씬 멀리 내다보고 있으며 향후 20년 내에 상용화하는 것을 목표로 하고 있습니다. 이 기술은 구조, 시스템, 감항성, 안전, 오퍼레이션, 가치 사슬, 제조 등과 같은 거의 모든 항공 공학 영역에 영향을 미치는 중대한 변화를 요구하는 동시에, 항공 공학과 관련한 고유하고 새로운 과제를 제시합니다. 산업 성숙도를 빠르게 달성하려면 가능한 모든 연구 개발(R&D) 방식과 도구를 신속하게 탐색해야 합니다. Simcenter 솔루션을사용하여 지속 가능한 기후 중립 항공기로의 전환을 가속하는 방법을 알아보십시오.

새로운 구조와 공기역학

2050년을 목표로 한 기후 중립을 달성하려면 R&D(연구 및 개발)를 병행해야 하고 엔지니어링 시간을 단축해야 합니다. 이 과정에서 새로운 방식 및 컴퓨팅 성능과 새로운 디지털 기술을 하나로 결합해 미래 지향적인 기후 중립 항공 개발을 크게 개선할 수 있습니다.

수소 연료(액체 또는 압축 상태)를 채택하고 하이브리드로 전환하면 추진 시스템뿐만 아니라 전체 항공기 구조에도 영향을 미칩니다. 이러한 전환에는 다음이 포함됩니다.

• 수소 동력 항공기 통합
• BWB 구성
• 건식 날개 구성
• 구조와의 상호 작용 혁신