전력이 항공을 변화시킬 것입니다

전기 추진 기술은 오늘날 항공우주 산업의 가장 큰 트렌드 중 하나입니다. 그림 제공: NASA

바하나(Vahana) 등 현재 개발 중인 수직 이착륙 항공기는 전기 모터로 운용된다. 그림 제공: Airbus A3

LightningStrike는 분산 전기 추진 시스템을 사용하여 24개의 덕트 팬을 구동합니다. 그림 제공: Aurora Flight Sciences Corp.

Starc-ABL은 연료 효율성, 소음 및 온실가스 배출을 개선하기 위해 동체 후방에 장착된 전기 터보팬을 사용할 예정입니다. 그림 제공: NASA

이 새로운 유형의 전기 모터는 무게가 50kg에 불과하지만 연속 출력은 260kW를 제공합니다. 사진 제공 지멘스

E-Fan은 동체 중앙에 장착된 두 개의 전기 덕트 팬을 갖추고 있습니다. 사진 제공: 에어버스

NASA의 엔지니어들은 14개의 전기 모터를 사용하여 날개에 통합된 프로펠러를 회전시키는 실험 비행기를 개발하고 있습니다. 그림 제공: NASA

오늘날 하이브리드 전기 자동차를 언급할 때마다 대부분의 사람들은 자동으로 자동차, 버스, 트럭을 떠올립니다. 하지만 하늘 위에서도 이 기술은 항공우주 엔지니어들로부터 많은 관심을 받고 있습니다. 이는 전기 시스템이 기존 시스템보다 친환경적이고, 가볍고, 조용하고, 에너지 효율적이기 때문입니다.

전기 추진 기술은 오늘날 항공우주 산업의 가장 큰 트렌드 중 하나입니다. 목표는 날아다니는 프리우스나 테슬라와 동등한 것을 개발하는 것이다. 그러나 말처럼 쉽지는 않습니다.

전기 항공기는 성능, 신뢰성, 안전성, 무게 등 엔지니어에게 수많은 과제를 안겨줍니다. 또한 배터리, 제어장치, 전자 장치, 발전기, 모터, 슈퍼커패시터, 배선 장치 등 새로운 종류의 부품과 항공기 설계 및 조립에 대한 다른 사고 방식이 필요합니다.

소수의 완전 전기 유인 항공기가 이미 성공적인 테스트 비행을 완료했습니다. 다른 많은 비행기들은 현재 다양한 개발 단계에 있습니다.

Airbus, Boeing, General Electric, Honeywell, Rolls-Royce 및 United Technologies를 포함한 상업용 항공우주 부문의 모든 주요 기업은 R&D 노력에 수백만 달러를 쏟아 붓고 있습니다. 구글, 테슬라, 우버 등 실리콘밸리 기업에서도 관심을 끌고 있다.

Airbus Group의 기업 기술 담당 최고 운영 책임자(COO)인 Andy Anderson은 “하이브리드 전기 비행은 우리 시대의 가장 큰 산업 과제 중 하나를 나타냅니다.”라고 말합니다. “우리의 목표는 탄소 배출이 전혀 없는 항공기 설계를 만드는 것입니다. 우리는 향후 30~40년 내에 항공 분야에서 화석 연료 사용을 줄이고 가능하면 제거할 수 있기를 바랍니다.”

일부 회사는 입을 다물고 있지만 Airbus는 전기 추진 시스템에 대한 연구를 공개적으로 홍보하고 있습니다. 2015년에 회사는 E-Fan 항공기가 영국 해협을 횡단하는 최초의 전기 동력 비행을 하면서 항공 역사를 만들었습니다.

실험용 비행기는 동체 중앙에 장착된 두 개의 전기 덕트 팬을 갖추고 있습니다. 전력 공급을 위해 날개에 위치한 1,100개 이상의 리튬 이온 배터리 셀을 사용합니다.

NASA의 엔지니어들은 또한 전기 아키텍처의 장단점을 탐구하는 여러 프로젝트를 진행하느라 바쁩니다. 예를 들어, 내년쯤에는 X-57이라는 소형 배터리 구동 비행기를 조종할 계획입니다. 14개의 전기 모터를 사용하여 초박형 날개에 통합된 프로펠러를 회전시킵니다. 목표는 2인승 비행기가 175mph로 순항하는 데 필요한 에너지 양을 극적으로 줄이는 것입니다.

또한 NASA 엔지니어들은 전기 시스템에 사용되는 재료 유형을 조사하고 있습니다. 예를 들어 내부 도체, 주변 절연체, 케이블 및 전선에 대한 연구를 수행하고 있습니다. 또한 엔지니어들은 전기 모터의 설계와 전력 전자 장치의 아키텍처를 연구하는 동시에 자성 재료와 반도체를 개선하여 모터와 전자 장치를 더 가볍고 효율적으로 만들고 있습니다.