Inventory of global emissions by launchers for 2024
이 논문은 기후 및 대기 화학 모델링을 지원하기 위해 2024년 223회 미션에서 발생한 131킬로톤의 로켓 발사 배출량을 정량화하고, 이들의 화학적 조성과 대기층별 수직 분포를 상세히 기술한 포괄적인 격자형 전 지구 데이터셋인 IGEL 2024를 제시한다.
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우리 머리 위의 하늘을 거대하고 보이지 않는 바다라고 상상해 보세요. 바다에 해류, 온도 층, 그리고 섬세한 생태계가 있는 것처럼, 우리의 대기도 지구를 살기 적합한 상태로 유지하는 복잡하고 살아있는 시스템입니다. 오랫동안 우리는 자동차, 공장, 발전소가 이 바다에 오염 물질을 쏟아부어 화학 성분을 변화시키고 지구를 따뜻하게 만들고 있다는 사실을 알고 있었습니다. 하지만 최근 추적하기 더 어려워진, 빠르게 성장하는 새로운 오염원이 등장했습니다. 바로 로켓입니다. 로켓이 발사될 때마다 엄청난 양의 배기가스 구름을 하층 대기, 중층 대기, 심지어 우주 근처의 희박한 공기까지 뚫고 수직으로 쏘아 올립니다. 과학자들은 이 고고도 배기가스가 우리가 아직 완전히 이해하지 못한 방식으로 오존층(태양의 자외선 차단제)과 기후를 교란할 수 있다고 걱정하기 시작했습니다. 이를 파악하기 위해서는 먼저 무엇이, 어디에서, 얼마나 방출되는지에 대한 정말 정확한 지도가 필요합니다.
여기서 새로운 연구가 등장하는데, 이는 2024년을 위한 '우주 회계사' 역할을 합니다. 독일 항공우주센터(DLR)와 브라운슈바이크의 한 대학교 연구팀은 2024년용 '발사체별 글로벌 배출량 목록(IGEL)'이라는 것을 만들었습니다. 이것을 2024년에 발생한 모든 로켓 발사를 기록한 고해definition 3D 지도라고 생각하면 됩니다. 연구진은 단순히 추측하는 대신, 25종의 서로 다른 발사체의 로켓, 엔진, 비행 경로를 컴퓨터상에서 재구축하여 연료가 정확히 얼마나 연소되었고 꼬리 부분에서 무엇이 나왔는지를 시뮬레이션했습니다. 그들은 223번의 발사를 추적했으며, 이는 그해 우주 임무에서 연소된 모든 연료의 95% 이상을 포괄합니다.
연구팀은 2024년에 로켓들이 하늘에 총 110킬로톤의 '1차 배출물'(엔진에서 직접 나오는 물질)을 쏟아부었다는 것을 발견했습니다. 그 후 이 배기가스가 공기와 섞이고 약간 변하면 131킬로톤의 '최종 배출물'이 됩니다. 이 오염 물질의 가장 큰 부분은 이산화탄소(CO2)와 수증기(H2O)이며, 이들이 전체의 거의 90%를 차지합니다. 하지만 더 위험한 물질들도 존재합니다. 약 700톤의 블랙 카본(그을음), 720톤의 질소 산화물, 그리고 810톤의 산화 알루미늄(고체 로켓에서 나오는 흰색 가루)이 그것입니다.
이 지도가 특별한 이유는 단순히 "로켓이 오염을 일으킨다"라고 말하는 데 그치지 않고, 그 오염이 정확히 어디에 도달하는지를 보여주기 때문입니다. 배기가스의 약 40%는 대류권(우리가 살고 날씨가 발생하는 가장 낮은 층)에서 방출되며, 30%는 성층권(오존을 보유한 중간 층)에서, 나머지 30%는 그보다 더 높은 곳으로 올라갑니다. 또한 연구는 로켓의 종류가 매우 중요하다는 점을 강조합니다. 예를 들어, 새로운 거대 로켓인 스타쉽(Starship)은 단 4번의 테스트 비행만 수행했음에도 불구하고 그해 연소된 연료의 엄청난 부분을 차지했습니다.
연구진은 이것이 모든 연기의 구름을 직접 측정한 것이 아니라, 사용 가능한 최선의 데이터를 기반으로 한 시뮬레이션임을 인정합니다. 그들은 모든 로켓의 꼬리를 측정할 수 있는 센서가 우주에 떠 있지 않기 때문에, 수학과 물리 모델을 사용하여 배기가스가 상승하면서 어떻게 변하는지를 추측해야 했습니다. 그러나 그들은 자신들의 작업물을 실제 비행 데이터와 대조하여 검증했으며, 그들의 지도가 현실과 매우 잘 일치한다는 것을 확인했습니다. 이 상세하고 공개된 데이터셋을 제공함으로써, 그들은 기후 과학자들에게 강력한 새로운 도구를 건네주고 있습니다. 이제 과학자들은 로켓이 대기에 어떤 영향을 미치는지 추측하는 대신, 이 구체적이고 정확한 데이터를 자신들의 기후 모델에 대입하여 고속 배기가스가 어떻게 지구의 화학 성분을 변화시키고 있는지 정확히 알아낼 수 있습니다. 이는 우리가 별들을 향해 나아가는 여정의 환경적 비용을 이해하기 위한 결정적인 첫걸음입니다.
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