젯 제로 (Jet Zero) 전략 - 1년의 기록

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젯 제로 (Jet Zero) 전략 - 1년의 기록

영국이 2050년까지 항공 분야의 탄소중립(Net Zero) 달성 방안을 정립한 젯 제로(Jet Zero) 전략이 시행된 지 1년이 경과되었다.

이 전략은 항공 여행의 이점을 유지하면서도, 탈탄소화를 통한 영국의 기회요소를 극대화하기 위해 보다 신속한 기술 개발에 중점을 두고 있다.

롤스로이스(Rolls-Royce)는 젯 제로 위원회(Jet Zero Council)의 일원으로서, 롤스로이스 운영 분야에서 2050년까지 탄소중립을 달성할 수 있도록 선도적 역할을 수행하는데 주력하고 있다. 위원회 출범 1주년을 맞아 이러한 지속적인 여정에서 롤스로이스가 기여한 바가 무엇인지 지난 한 해를 돌아보고자 한다.

롤스로이스의 기술 시험기, 울트라팬(UltraFan)

지난해 롤스로이스는 기술 시험기인 울트라팬(UltraFan)을 구현, 완성하고, 성공적으로 테스트를 완료했다. 완전히 새로운 엔진 아키텍처에 대한 테스트는 54년 만에 처음이며, 이는 업계와 정부 간 협력의 성과를 보여주는 중요한 사례이기도 하다.

시험기에 통합된 일련의 기술들의 성능을 확인하는 것은 현재와 미래의 항공 엔진의 효율성을 향상시키기 위한 중요한 과정이다. 울트라팬은 현재 서비스 중인 세계에서 가장 효율적인 대형 항공 엔진인 트렌트 XWB(Trent XWB)보다 10% 향상된 효율성을 제공한다.

단기적으로는 울트라팬 개발 프로그램의 기술을 현재의 트렌트 엔진으로 이전하여 고객들에게 훨씬 더 뛰어난 가용성과 신뢰성 및 효율성 옵션을 제공할 수 있다.

또한 장기적으로는 25,000 ~ 110,000lb 추력까지 확장 가능한 울트라팬 기술을 이용해 2030년대로 예상되는 새로운 협동체(Narrowbody) 및 광동체(Widebody) 항공기에 전력을 공급할 수 있는 잠재력을 제공할 수 있다.

수소를 이용한 세계 신기록 달성

롤스로이스는 지난해 11월, 세계 최초로 현대식 수소 항공 엔진의 시험 운영을 통해 항공 분야의 새로운 이정표를 수립했다.

풍력과 조력 발전으로 생성된 친환경 수소를 이용한 초기 개념 시험기로 지상 테스트도 실시되었다. 이는 미래의 탄소중립 항공 연료로서 수소의 가능성을 입증하는 중요한 이정표이자, 롤스로이스의 탈탄소화 전략을 보여주는 핵심 사례이기도 하다.

2023년 말까지 100% SAF를 준수하기 위한 롤스로이스의 지속적인 여정

탄소중립 미래를 위한 또 다른 기본적인 요소는 많은 수의 사람들을 빠르게 이동시킬 수 있는 유일한 고밀도 에너지 방식인 가스터빈 엔진이 현재 50%의 SAF와 50%의 기존 제트 연료 혼합을 허용하는 규정을 너머 100% 지속가능한 항공연료(SAF)로 동작할 수 있도록 보장하는 것이다. 롤스로이스는 2023년말까지 모든 트렌트 엔진은 물론, 비즈니스 항공기를 위한 상용 항공 엔진 유형에 이르기까지 100% SAF를 준수하도록 검증할 예정이다.

롤스로이스는 트렌트 1000 및 펄 700(Pearl 700)은 지상 리그에서, 트렌트 XWB와 트렌트 900 및 트렌트 1000은 공중에서 100% SAF로 테스트를 수행했으며, 지상과 공중에서 트렌트 및 펄 엔진에 대한 상당한 성과를 거두었다. 지금까지 롤스로이스 엔진에 100% SAF를 사용하는데 장애가 되는 기술적 문제는 발견되지 않았다.

롤스로이스는 자체 프로그램을 통해 BR710과 펄 15 및 트렌트 XWB-97 엔진에 대한 테스트도 올해 안으로 완료할 계획이다. 또한 올해 말, 트렌트 1000 엔진 기반의 버진애틀랜틱항공(Virgin Atlantic) 보잉 787이 100% SAF로 런던에서 뉴욕까지 비행하게 되면서 세계 최초의 대서양 횡단 탄소중립 비행에 롤스로이스가 동력을 공급하게 된다.

보잉의 짧은 흡입구

지난 수년 간 엔지니어들은 훨씬 더 많은 양의 공기가 엔진 뒤로 천천히 움직일 경우 엔진의 효율성이 개선된다는 점을 파악했다. 이는 바이패스 비율 (Bypass Ratio), 즉 코어를 통하지 않고 팬 스테이지만을 통과하는 공기의 비율을 말하며, 이 수치를 높이기 위한 움직임이 가속화되면서 전면 팬이 더욱 커지게 되었다.

또한 효율성 개선을 위한 이러한 노력은 배출량 감축 및 지속 가능성 개선 측면에도 성공적으로 기여하고 있다. 앞으로 수십 년 동안 장거리 항공 여행에 가스터빈 기술이 계속 필요하다는 점에서 이는 특히 중요한 성과이다.

그러나 이러한 발전 또한 문제점을 안고 있다. 팬이 커지면서 더 큰 나셀(Nacelle)이 필요하게 되었고, 이로 인해 무게와 항력이 증가하면서 부분적으로 효율성을 저하시키는 요인이 되었다.

롤스로이스는 보잉과 협력하여 FAA의 CLEEN(Continuous Lower Energy Emissions and Noise) 프로그램에 따라 더 짧고, 더 가벼운 흡입구 테스트를 진행했다. 트렌트 1000 엔진을 사용하는 롤스로이스 보잉 747 비행 테스트베드(Flying Test Bed)에서 진행된 비행 테스트를 비롯한 공동의 연구작업을 통해 약 0.5%의 연료 절감 가능성을 확인했다.

이륙, 순항 및 높은 고앙각(High-Angle-of-Attack) 운영 등을 포함해 총 7.5시간가량 소요된 테스트 비행에서 예상 성능 수준에 부합하는 공기역학적 성능이 확인되었다. 이 흡입구는 올해 초 처음으로 가동된 롤스로이스의 엔진 기술 시험기인 울트라팬의 향후 생산 버전을 위한 요구사항 중 하나가 될 가능성이 있다.

젯 제로 전략 출범 후 지난 1년의 진행상황 및 성과는 2050년까지 탄소중립 항공으로 나아가기 위한 다음 단계를 더욱 분명하게 보여준다. 이 문서의 전문은 여기에서 확인할 수 있다.

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Rolls-Royce develops and delivers complex power and propulsion solutions for safety-critical applications in the air, at sea and on land.






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