[논문 리뷰] Climate impacts of particle physics

K. Bloom, Véronique Boisvert외 6명|arXiv (Cornell University)|2022. 03. 23.

Climate Change Communication and Perception인용 수 12

한 줄 요약

이 백서는 새로운 시설 및 실험에 대한 배출량 보고 의무화, 가상 및 하이브리드 회의 촉진, 전 과학 분야의 탄소 감축 목표 설정을 통해 기후 영향 평가를 미국 입자물리 계획에 통합할 것을 제안한다. 표준화된 보고 체계, 탄소 중립화 계획, 공동체 전반의 참여를 통해 고에너지 물리학 분야가 글로벌 기후 목표와 일치하도록 하고, 주요 성과로는 이동에 따른 탄소 배출 감소와 기관의 책임성 향상을 기대한다.

ABSTRACT

The pursuit of particle physics requires a stable and prosperous society. Today, our society is increasingly threatened by global climate change. Human-influenced climate change has already impacted weather patterns, and global warming will only increase unless deep reductions in emissions of CO$_2$ and other greenhouse gases are achieved. Current and future activities in particle physics need to be considered in this context, either on the moral ground that we have a responsibility to leave a habitable planet to future generations, or on the more practical ground that, because of their scale, particle physics projects and activities will be under scrutiny for their impact on the climate. In this white paper for the U.S. Particle Physics Community Planning Exercise ("Snowmass"), we examine several contexts in which the practice of particle physics has impacts on the climate. These include the construction of facilities, the design and operation of particle detectors, the use of large-scale computing, and the research activities of scientists. We offer recommendations on establishing climate-aware practices in particle physics, with the goal of reducing our impact on the climate. We invite members of the community to show their support for a sustainable particle physics field (https://indico.fnal.gov/event/53795/).

연구 동기 및 목표

• 입자물리 연구 및 인프라의 탄소 배출량을 평가하고 완화함으로써 증가하는 기후 위기를 해결한다.
• 대규모 과학 프로젝트에 대한 사회적 감시 증가에 대응하기 위해 사전에 온실가스 배출량을 보고하고 감축한다.
• 기후 인식을 프로젝트 기획 및 기관 문화에 통합함으로써 입자물리학이 사회적 책임과 지속 가능성을 유지할 수 있도록 한다.
• 장거리 항공 운항 감소와 하이브리드/가상 회의 모델을 통해 과학적 협력을 공정하고 포용적으로 유지한다.
• 입자물리 활동 전반의 모든 범주에서 탄소 배출 측정 및 보고를 위한 표준화되고 투명한 지표를 확립한다.

제안 방법

• 신규 입자물리 시설 및 실험의 환경 영향 평가에 기후 영향 보고를 통합하여 건설, 운영, 계산, 이동을 포함한 전 과정을 평가한다.
• 미국 및 국제 연구소 간의 배출량 보고를 표준화하여 일관되고 비교 가능한 데이터 수집 및 기준 설정을 가능하게 한다.
• 투명하고 포용적인 절차를 통해 연구소, 실험, 개인 연구자 모두의 실질적인 공동체 기반 감축 목표를 도입한다.
• 장거리 항공 이동 감소를 위해 가상 및 하이브리드 회의 형식을 우선시하며, 장소 선정 시 비행 거리를 최소화하도록 최적화한다.
• 장기적 프로젝트 기획 및 비용 모델링에 탈탄소 전력(2040년 기준) 및 탄소 가격 책정과 같은 미래 기후 시나리오를 통합한다.
• 탄소 배출 감소를 동시에 유지할 수 있는 저비용 고품질 디지털 회의 플랫폼 개발을 지원한다.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 입자물리 프로젝트는 기획 단계에서 기후 영향을 어떻게 평가할 수 있는가?
• RQ2 입자물리 연구 및 인프라의 수명주기 동안 주요 온실가스 배출원은 무엇인가?
• RQ3 가상 및 하이브리드 회의가 과학적 협력과 포용성에 손상을 주지 않으면서 얼마나 많은 인원의 현장 이동을 대체할 수 있는가?
• RQ4 국제 입자물리 기관 간에 배출량 보고를 표준화하면 투명성과 책임성 확보에 어떻게 기여할 수 있는가?
• RQ5 입자물리 연구의 핵심 관행에 기후 책임을 통합하기 위해 필요한 기관 및 문화적 변화는 무엇인가?

주요 결과

• 현재 미국 인구당 연간 CO2 배출량(14.2 tCO2e/년)은 1.5°C 이하의 지구온난화를 억제하기 위한 필요 탄소 예산(1.1 tCO2e/년)의 10배 이상이다.
• 학회에서의 항공 운항은 배출에 크게 기여하며, 행사당 900~1,800 tCO2e의 배출량을 유발할 수 있다. 반면 채식 또는 오트식 요리 제공은 1,600인 규모의 학회에서 16~23 tCO2e의 배출 감소를 이끌 수 있다.
• 가상 회의는 라틴 아메리카 및 아프리카 등 소외된 지역의 참여를 증가시키며, 초록 제출에 대한 여성의 참여도를 높였다.
• 논문에서 인용한 연구들에 따르면 항공 이동 빈도와 학술 영향력(예: h-지수) 사이에 강한 상관관계가 없어, 항공 이동 감소가 과학적으로 정당화될 수 있다.
• 장기적인 입자물리 프로젝트는 향후 탄소 가격 책정 및 전력 탈탄소화를 고려해야 하며, 이는 총 프로젝트 비용과 실행 가능성에 영향을 미칠 것이다.
• 표준화된 배출량 보고 및 공동체 전반의 감축 목표는 분야의 기후 영향을 줄이기 위한 투명성과 책임성을 확보하는 데 필수적이다.