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2014. 7. 29. 14:12

2017년 전기비행기 상용화된다? 전기산업특집2014. 7. 29. 14:12

2017년 전기비행기 상용화된다?


전기배터리로 하늘을 나는 비행기!



최근 관련 업계에서는 2017년 전기비행기가 상용화될 전망이 제기돼 화제다.

프랑스 항공기회사 에어버스가 전기배터리를 에너지원으로 하는 비행기를 2017년께 상용화하겠다고 밝힌 것이 그 이유. 에어버스는 최근 영국 판보로 에어쇼에서 2인승 전기비행기 ‘E-Fan 2.0’을 시연했다. 이 회사는 2017년까지 E-Fan 2.0의 파일럿 트레이닝을 진행하고, 2017년께 4인승인 E-Fan 4.0을 내놓을 계획이라고 밝혔다.


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에어버스의 E-Fan 2.0, 전기비행기 상용화 첫 걸음


에어버스의 E-Fan 2.0은 2014년 초부터 공식적인 비행을 시작했다. 항공기의 무게는 500kg이다. 

전기비행기 상용화의 관건은 항공기 무게다. 배터리 무게 탓에 항공기의 무게를 줄이는데 한계가 있는 것이며, 항공기 무게는 비행시간과 운영비용, 운항거리 등에 영향을 미친다. 

E-Fan 2.0의 에너지량은 60kW다. 양 날개에 위치한 2개의 팬을 작동시킨다. 전기는 120셀 리튬폴리머 배터리에 저장되는데, 이것으로 약 한 시간을 비행할 수 있다. 

배터리는 수동으로 냉각되며, 별도의 냉각시스템 없이 모두 공기로 식힌다. 

에어버스는 전기비행기가 수년 내 온실가스 배출과 소음을 줄이는 주요방안이 될 것으로 보고 있다. 항공사가 항공기소음 규제에서 벗어나 더 많은 항공편 배치를 실현하게 될 거라고도 주장했다. 

프로토타입 E-Fan 2.0의 좌석은 앞뒤로 한명씩 앉는다. 에어버스는 양산 제품은 옆으로 나란히 앉는 형태로 생산할 계획이라고 밝히며, 데이터 확보를 위해 100대의 테스트 항공기를 만들 예정이라고 전했다.

동사는 또한 하이브리드 디자인을 연구중이다. 올해 판보로 에어쇼에서 2인승 항공기 DA36 E-Star 2.0가 시연됐다. 

향후 100% 전기로 작동하는 헬리콥터나 100% 전기 혹은 하이브리드  방식의 90인승 여객기를 만들 수 있을 것으로 예상하고 있다.




배터리 동력 전기비행기 e-지니어스(e-Genius)호


또한, 지난 2013년에는 배터리 동력 전기비행기 e-지니어스(e-Genius)호에 대한 연구가 독일 슈투트가르트 대학교(University of Stuttgart) 비행건설연구소(Institute for Aircraft Construction)에서 수행되었다. 

배터리 동력 전기비행기 e-지니어스는 2013년 9월 초, 녹색에너지 활용 비행대회에 참여해 Kornwestheim/Pattonville 비행장에서 슈트라스베르크(Straußberg)까지 560km 루트를 비행했다. 

e-지니어스는 데사우(Dessau)에서 재충전하기 위해 처음으로 일시적인 중지를 하기까지 최고의 기록을 얻게 되었다. 이전에는 배터리 동력 비행기가 393km의 거리를 비행한 공적을 달성한 비행기가 존재하지 않았기 때문이다.

e-지니어스는 아직 2인용 프로토타입이며, IFB Rudolf Voit-Nitschmann 교수는“우리는 e-지니어스 비행기가 안정되고 비행을 하는데 필요한 에너지를 녹색에너지에서 가져오며, 최소의 소음을 가지면서 정말 멋진 에너지 효율성을 보여줄 것이라고 믿고 있다. 이는 미래의 비행기에게 매우 중요한 기술이 될 것이다. 예를 들어, 터보 프로펠러(Turboprop) 비행기에 의해 주로 제공되고 있는 화물운송기에 적용되면 그 효과는 매우 클 것이다”라고 언급했다.


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200mph 이상의 속도로 전기비행기의 비행


전기 배터리를 통해 하늘을 나는 비행기는 에어버스의 E-Fan 2.0이 처음은 아니다.

지난 2012년 여름에는 기대 이상의 속도를 기록한 전기비행기가 등장해 화제를 모았다. 전기자동차의 선구자로 불리는 Chip Yates에 의해 만들어졌다. 

테스트 파일럿(Test Pilot: 테스트 비행사)으로서 전기비행기를 운전한 Yates는 수평비행 속도로 202.6mph에 도달했다. 이는 지난해 전기비행기 Cri-Cri가 세운 175mph를 능가하는 수치로, 프랑스(France) 파일럿인 Hugues Duval이 운전한 Cri-Cri 전기비행기는 파리 에어쇼(Paris Air Show) 동안 세계신기록을 세웠다. 이 비행기는 한 쌍의 35마력 전기모터와 리튬-폴리머 배터리(Lithium Polymer)를 사용하고 있다. 

테스트 파일럿인 Yates는 200mph 이상의 속도로 전기비행기를 비행한 최초의 사람이다. 전기비행기 Long-ESA는 전기항공기업인 FOTC(Flight of the Century)사에 의해 제작되었다. 뿐만 아니라, 비행을 위해 258마력의 전기모터를 사용했다. FOTC사는 Yates가 최고경영자이자 ‘공중 재충전 기술’의 개발을 위한 연구원으로 있는 곳이다. 이 기업 연구팀은 시범비행을 위해 Burt Rutan의 Long-EZ 비행기를 개량했다. FOTC사 부지에서 진행된 2개월 간의 성능 향상 작업에서 이 비행기의 가솔린(Gasoline) 전력은 전력에서 변환되었다. 

물론, 전기비행기 Long-ESA 비행기가 달성한 비행은 불과 16분에 불과하다. Yates가 배터리가 너무 낮은 상태에서 비행했던 것과 그가 기대한 것보다 금방 착륙을 한 것을 인정했을 때 장애가 존재한다. 



전기비행기의 강점, 무소음과 연료절감! But 개선할 점 존재해…


지난 2013년에 독일 지멘스와 에어버스 모회사인 이즈(EADS)가 선보인 2인승의 가스-전기 항공기는 900킬로미터(뉴욕에서 디트로이트까지의 거리)를 날았다. 

이 하이브리드 비행기는 전기 모터를 주로 쓰고 가스 엔진을 보조로 사용한다는 점에서 쉐보레의 볼트 자동차와 비슷하다. 이 비행기는 시중에 나와 있는 비슷한 사양의 민간 비행기에 비해 두 가지 뚜렷한 장점을 갖고 있다. 

첫째는 매우 조용하다는 것이고, 둘째는 연료를 약 25% 적게 쓴다는 점이다.

이런 성과는 앞으로 하이브리드 비행기의 개발을 촉진시킬 것으로 보인다. 지멘스의 하이브리드 항공기개발 책임자인 프랭크 안톤은 “2020년 이전에 하이브리드 전기항공기가 시장에 진입할 것이 확실하다”라고 강조했다. 

우선은 4인승 항공기 등장이 유력하지만 19인승도 가능할 것이라고 그는 덧붙였다. 안톤은 현재 비행기 연료의 절반만 사용하는 100인승 하이브리드 항공기도 등장할 것으로 예상했다.

보잉은 150인 이상 탑승할 수 있는 보잉737 크기의 하이브리드 항공기 콘셉트를 염두에 두고 있다. 물론 2030년 이전에 이것이 현실화할 것으로는 보지 않는다. EADS는 전기만으로 움직이는 항공기에 대한 콘셉트 디자인을 개발한 상태다.

불과 몇 년 전만 해도 비행기에 배터리를 장착한다는 아이디어는 농담으로 치부됐다. 배터리는 효율적이고 조용하기는 하지만, 액체 연료에 비해 에너지 저장량이 작아 실제 사용하려면 크고 무거운 배터리를 써야 하기 때문이다.

하지만 이제 두 가지가 변화됐다. 배터리가 저장할 수 있는 에너지의 양이 지속적으로 개선되고 있다. 휴대용 전자제품 및 전기자동차용 배터리 기술이 발전하면서 이런 흐름은 이어질 것으로 전망된다. 

한편, 전기 모터에는 또 다른 장점이 있다. 모터를 다른 장소에 장착해 공기 역학을 개선하는 데 사용할 수 있다는 것이다.

사실 전기비행기가 가 언제 등장할지는 배터리 개발에 달려 있다. EADS의 계획은 일반적으로 리튬 이온 배터리보다 약 다섯배 더 많은 에너지, 즉 1kg당 1000와트시를 저장할 수 있는 배터리를 필요로 한다. 리튬-공기, 리튬-황 같은 새로운 배터리 화학조성은 더 많은 용량을 제공할 수 있지만, 몇 가지 큰 도전 과제는 남아 있기 때문에 관련 업계에서는 모든 전기비행기는 2050년을 넘어서기 전까지 비행거리 1,600km를 넘지 못할 것으로 내다보고 있다.


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※ 출처 : EngNews (산업포탈 여기에) - 2017년 전기비행기 상용화된다?
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Posted by 매실총각