해외과학 기술 동향
2013-01-01
보잉(Boeing)사는 상업용 항공수송 분야의 미래를 위한 프로젝트를 수행 중에 있다. 프로젝트와 관련된 이야기는 약 5년 전으로 거슬러 올라간다. 보잉사는 차세대 항공기 기술 학회에서 미래의 항공기가 어떤 형태가 될 것인가에 대한 질문을 청중에게 던졌다. 이에 누군가가 전기 항공기라고 대답했으며, 참석했던 일부 사람들은 이를 비웃었다. 그러나 보잉사는 그렇지 않았다. 그렇다면 배터리를 이용하는 항공기를 제작할 수 있을 것인가? 보잉사는 저배출 비행이 가능한 상업용 비행기 설계를 미래 항공기를 위한 도전과제로 받아들였다.
보잉사 연구 및 기술 부분(Boeing Research & Technology)의 Marty Bradley와 SUGAR(Subsonic Ultra Green Aircraft Research) 프로젝트의 연구원들은 보잉사의 하이브리드 전기 항공기인 SUGAR Volt에 대해 논의하였다. 이는 전통적인 액체 연료와 전기를 혼합한 형태의 차세대 항공기이다. 보잉사는 이러한 비행기가 에너지 효율적인 미래 상업용 항공수단이 될 것으로 보고 있다. Volt는 하이브리드 추진 시스템을 채용하여 항공유와 배터리를 같이 사용한다. 그리고 날개 길이가 더 크고 개방형 회전날개(Open-rotor)를 사용한다. 이 항공기는 공항에서 충전 후 비행을 한다. 충전된 전기는 비행 중 탄소 발생을 줄이기 위해 액체연료의 보조 또는 대체 역할을 한다.
듀얼 터빈 엔진은 전통적인 항공유에 의해 동력을 받는다. 그리고 순항고도(Cruising Altitude)에서 이 시스템은 동력원을 전기로 변경할 수 있다. SUGAR Volt의 긴 날개는 보다 높게 상승할 수 있으며, 날개는 공항의 게이트 공간에 적합하도록 접을 수 있다. 보잉사는 연료연소 절감과 ‘녹색’ 그리드 전력이 CO2 및 아산화질소 저감에 크게 기여한다고 밝혔다. 또한 하이브리드 전기 추진 시스템은 소음을 저감할 수 있다. SUGAR 연구팀은 하이브리드 전기 엔진 기술이 연료 연소, 온실가스, 아산화질소 배출, 소음 및 이착륙장 길이를 모두 줄이려는 나사(NASA)의 목표를 충족하기 때문에 획기적인 청정 기술이라 보고하였다. Bradley는 보잉이 2030~2050년 정도를 SUGAR Volt가 적용되는 시기로 보고 있다고 말했다.
2012년 초 Bradley는 “2030~2050년 사이에 이러한 차세대 항공기에 적합한 배터리가 등장할 것인가에 대한 불확실성은 많다. 그러나 우리는 지금보다 훨씬 높은 성능을 보여주는 배터리 회사의 실제품을 통해 가능성을 찾을 수 있었다”고 말한다. 보잉사의 SUGAR 팀은 NASA의 미래 상업용 수송콘셉트를 확인하기 위해 작업 중에 있다. 이 프로젝트 팀은 향후 몇 년간 다양한 콘셉트 및 기술 옵션들을 검토하고 있다. 여기에는 하이브리드 배터리-액체연료 터빈 추진, 연료전지, 연료전지-액체연료 터빈 하이브리드 추진 시스템, 저온성 연료(Cryogenic Fuel), 극저온 냉각 엔진과 관련 기술, 차세대 배터리 및 로터/터보프롭 기술 등이 포함되어 있다.
이러한 콘셉트 중 하나인 SUGAR Volt는 나사의 환경적 목표를 충족시킬 수 있는 가능성을 갖고 있다. SUGAR Volt는 일반적으로 사용되는 항공기 대비 이산화탄소 및 아산화질소 배출량이 적다. 하이브리드는 항공산업에 있어 자주 등장하는 콘셉트이다. 2011년 11월 보고서에 따르면, 이스라엘의 El Al 항공사는 20대의 보잉 737 항공기에 지상에서 이동을 위해 전기를 공급하는 전기 구동 유니트를 설치하기도 하였다. 다른 회사들도 유사한 아이디어를 검토 중에 있다.
블룸버그(Bloomberg)에 따르면, 항공사들은 새로운 기술을 지속적으로 연구하고 있으며, 이와 유사하게 지상 주행 관련 분야에도 관심이 많은 것으로 나타났다. Honeywell사와 같은 장치회사들은 항공기를 움직일 수 있는 전기 모터를 고안하고 있다. 이 전기모터를 이용하면 주 엔진이나 디젤 트렉터에 의지하지 않고도 항공기의 지상 이동이 가능하다. 불룸버그 비즈니스위크는 이러한 기술을 적용한 첫 번째 항공기가 향후 3년 이내에 생산될 것이라고 예상하였다.
키워드 : 하이브리드 전기 항공기, 이산화탄소, 추진 시스템
