공항의 배출량과 관련된 우려가 증가하고 연료 가격이 상승함에 따라, 공항 운영자와 항공사들은 비행기 관련 배출량과 연료 소비를 줄이기 위한 다양한 방안을 연구해왔음. 비행기는 공항에서 주요 배출원 중의 하나로, 비행기 관련 배출량을 줄이기 위한 방법을 파악하는 것에는 폭넓은 관심이 있음.

미국에 전역에 걸쳐 상업용 서비스 공항에서 시행되어온 방안들 중 하나는, 제트연료(jet fuel)를 연소시켜 오염물질의 배출원이 되는 비행기의 보조동력장치(auxiliary power units, APUs)의 사용을 줄이기 위해 지상 기반의 전력, 난방 및 냉각 시스템을 공급하는 것임. 이 안내서는 실무자들로 하여금 가용한 대안 시스템의 타입과 관련된 배출량, 에너지 소비량, 공항에서 이러한 대안 시스템(alternative systems)을 시행하는 비용에 대해 더 잘 이해할 수 있도록 도울 것임.
 

보조동력장치는 기체에 위치한 엔진으로 비행기의 이동이나 추진 이외의 기능에 대한 에너지를 제공함. 보조동력장치는 일부 트럭뿐만 아니라 대부분의 대형 상업용 서비스 비행기에서 발견됨. 대부분의 상업용 비행기 엔진은 대형의 무거운 로터(rotors)를 가지고 있는데, 이는 자가 운영을 위해 충분한 공기 압축을 제공할 수 있도록 높은 회전속도로 가속화되어야 함. 비행기의 보조동력장치의 주요 목적은 주 엔진을 시동시키기 위한 동력을 제공하는 것임. 시간이 흐름에 따라, 비행기의 보조동력장치는 객실의 편안함을 위해 공기조화 및 난방을 제공하고 객실의 조명 및 항공 전자기기를 위한 전력을 공급하는 것으로 진화되어 왔음.

보조동력장치는 1900년대 초반 피스톤 동력의 비행기(piston-powered aircraft)에 처음 사용되었음. 1960년대 초반에, 대부분의 상업용 서비스 비행기는 보조동력장치를 갖추었음. 보조동력장치의 발명은 지상 설비와는 독립적이었음. 보조동력장치의 폭넓은 채택은 비행기로 하여금 외딴 지역으로 비행하고 지상의 전력이 가용하지 않은 외딴 지역에 서비스를 제공할 수 있도록 하였음.

비행기의 보조동력장치는 터빈 엔진(turbine engine)으로 비행기의 주 엔진과 같은 연료를 사용함. 일반적으로, 보조동력장치는 압축부(compressor section), 터빈부(turbine section), 보조추동부(accessory drive section)로 구성됨. 보조동력장치는 대부분의 비행기에서 꼬리부에 위치해 있으나, 보조동력장치는 비행기의 어느 부분에도 위치할 수 있음.

보조동력장치는 비행기 시스템에 전력을 공급하고 비행기가 주차해 있을 때 객실에 냉난방 서비스를 제공함. 보조동력장치의 사용 시간은 신속한 회전율을 가진 여객기에 대해서는 보통 20-25분 정이고, 지상인프라 시스템이 가용하지 않을 때 화물기에 대해서는 수시간에 달함. 겨울에 낮은 기온을 가진 공항에서는 비행기의 물이 얼지 않도록 막기 위해 조종사가 종종 보조동력장치를 더 많은 시간 동안 가동함.

비행기의 보조동력장치 사용을 줄이고 이를 통해 오염물질과 온실가스의 배출을 감소시키기 위해, 지상 기반의 동력이 가용해야 함. 대부분의 기후조건에서, 지상 기반의 동력시스템은 비행기의 보조동력장치 사용을 줄이기 위해 난방, 환기 및 공기조화(heating, ventilation, and air conditioning, HVAC) 능력을 갖추어야 함. 지상 기반의 동력과 HVAC 인프라가 공항에서 가용한 경우에라도 비행기 조종사는 비행기가 주차 위치에 도착했을 때, 비행기가 주차 위치를 떠나기 전에 보조동력장치를 일반적으로 사용한다는 것을 알아두는 것이 중요함. 보조동력장치는 비행기가 처음 주차 위치에 도착했을 때 대략 2분, 다시 출발하기 전에는 대략 5분 동안 사용되는 것으로 추정됨.

지상 기반의 대안 시스템의 HVAC 부분은 전조화 공기(pre-conditioned air, PCA)로 언급됨. 비행기의 동력은 주로 400 헤르츠(hertz)를 필요로 하지만, 일부 소규모 비행기는 28.5 볼트의 직류(volts direct current, VDC) 동력을 필요로 함. 따라서, 공항 터미널에 있는 일부 지상 동력시스템은 400 헤르츠와 28.5 VDC 모두를 제공하는 능력을 갖추고 있음.

새로운 승객 탑승용 다리(passenger boarding bridges) 또는 게이트(gates)가 구축될 때, 이들은 종종 주차된 비행기에 전력과 PCA를 공급하기 위한 대안 시스템을 포함함. 유사하게, 항공사의 니즈에 맞춰 일부 공항 운영자들은 이러한 대안 시스템을 가진 게이트를 개선하거나 항공사가 그러한 시스템을 게이트에 설치하는 것을 지원하고 있음. 이 안내서의 3장에서 논의되는 것처럼, 대안 시스템은 비행기의 보조동력장치와 비교할 때, 일반적으로 지역의 대기질과 온실가스의 전지구적 배출에 덜 영향을 미침.
 

이 안내서는 최초 사용자에 대한 정보와 숙련된 사용자에 대한 정보를 구분하여 구성하고 있음. 제 1장과 2장은 여러 다른 타입의 장비와 이들의 사용과 관련된 이슈들에 익숙치 않은 이들에 대해 기본서 타입의 정보를 제공함. 제 3장과 4장은 사용지점(point of use, POU)과 중앙 시스템에 대한 비용과 배출량을 계산하는데 사용될 수 있는 정보를 제공함. 제 3장과 4장은 또한 대안 시스템의 설계와 시행과 관련하여 다른 중요한 고려사항에 대해여 정성적인 정보를 제공함. 보조동력장치와 대안 시스템과 관련된 배출과 비용의 특성에 익숙치 않은 이들은 제 2장을 검토해야 함. 하지만 이러한 주제에 익숙한 이들은 바로 제 3장으로 넘어갈 수 있음. 핵심적인 가정, 축약어 목록, 유용한 웹사이트 목록, 자주 질문하는 내용(FAQs)도 안내서에 포함되어 있음.

이 안내서와 소프트웨어 도구(TEECAAS) 모두의 잠재적인 사용자는 대안적인 지상 동력, 난방과 공기 조화시스템의 시행을 포함하는 계획 단계의 평가를 수행하기를 바라는 공항 운영자와 컨설턴트임. TEECAAS는 계산에 중점을 두고 있고 안내서는 이슈와 방법에 대한 상세한 논의뿐만 아니라 기본서 타입의 정보를 제공함. 따라서, 이 안내서는 대안 시스템과 관련된 이슈를 더 잘 이해하기를 바라는 공항 관리인원이나, 정량적 평가를 수행하는 기술적 인원에 의해 사용될 수 있음.
 

이 장에서는 보조동력장치와 대안 시스템을 포함하는 다양한 시나리오에 대해 연료(에너지) 소비량, 배출량, 그리고 비용을 계산하기 위한 단계별 안내를 제공함. 연료 소비량과 배출량은 다음의 장치에 대해 계산될 수 있음: 비행기의 보조동력장치; POU 시스템; 중앙 시스템; 그리고 비행기 보일러를 가진 중앙 시스템.

보조동력장치에 대한 비용 데이터는 일반적으로 가용하지 않기 때문에 이 안내서는 대안 시스템에 대한 비용 계산만을 제공함. 디젤 연료를 사용하는 이동식 대안 시스템에 대한 배출량과 비용 데이터도 신뢰성있는 데이터의 부족으로 이 장에서는 다루어지지 않았음.

이 장은 배출량 계산 방법과 관련된 데이터 요구사항으로 시작함. 데이터 요구사항과 논의는 보조동력장치와 대안시스템에 대한 연료 연소/에너지 소비 및 배출량, 대안시스템에 대한 비용을 계산하기 위한 구체적 방법을 파악하는 개별 절로 이어짐.
 

계산된 연료/에너지 소비량, 배출량, 그리고 비용은 그 자체로 계획 단계에 사용될 수 있는 대략적인 추정치로 유용할 수 있음. 이러한 유용성은 이들이 비교될 때(즉, 여러 다른 시나리오에 대해 결과를 비교할 때) 더욱 증가함.

보조동력장치와 대안 시스템 사이에 연료/에너지 소비량과 배출량을 비교하는데 있어서, 다음과 같은 이슈가 고려될 필요가 있음. 첫 번째, 여러 다른 시간대나 기간이 사용될 수 있지만, 이 안내서는 결과를 연간 단위로 비교할 것을 제안함.

두 번째,대안 시스템이 가용하더라도 “보조동력장치 출발(APU Start)”과 “주 엔진 출발(Main Engine Start)” 동안 보조동력장치가 일반적으로 사용되기 때문에 이 두 가지 모드에 대한 연료 소비량과 배출량은 제거될 것임.

세 번째, 공항에서 국소적으로 발생하는 보조동력장치의 직접적인 배출량은 공항의 경계 밖에 있는 발전소에서 발생하는 간접적인 배출량과는 다른 영향을 미친다는 것을 이해할 필요가 있음. 이러한 경우네, 보조동력장치의 배출량만이 국소적인(local) 공항의 대기질에 영향을 미치고, 발전소의 배출량은 공항 근처에 있는 국소적인 대기질에 직접적인 영향을 미치지 않다고 가정됨. 발전소에서의 오염물질 배출량은 일반적으로 상세한 생애주기 평가로 고려되고, 발전소와 관련된 온실가스 배출량은 공항의 배출량 목록에서 간접적인 배출량으로 분류됨.

비용을 포함한 비교를 위해, 세 가지 고려사항이 또 있음. 첫째, 비용(즉, 유지 관리 비용)에 대한 시간은 일반적으로 예측된 생애주기(예를 들어, 15년)에 대해 수행되어야 함. 둘째, 대안 시스템에 대한 전체 비용이 비교될 수 있지만, 전체 비용에 영향을 미치는 인자들에 대한 더 나은 이해를 위해 자본, 운영 및 유지관리 비용 추정치는 보존하도록 제안됨. 셋째, 비용은 인플레이션과 다른 경제적 요인에 대해 조정될 수 있음.