과학이야기

전세계적으로 친환경 비행기 개발이 이루어 지고 있는 가운데 전기추진식 비행기가 떠오르고 있다.

배터리 vs 기름

현재까지 전기 비행기 개발에서 가장 큰 단점이 바로 배터리 문제이다. 옛날에 비해서는 배터리 기술이 발전했지만 아직까지는 기름(화석연료)에 비해서 단위무게에 대한 에너지 효율이 낮다. 지금까지 개발된 배터리라 하더라도 비행기 단위무게 당 에너지가 기름의 1/40 정도의 수준에 지나지 않는다. 기름을 사용하는 여객기 성능에 근접하려면 많은 무게의 배터리가 비행기에 탑재되어야 한다. 

하지만 전기추진식 비행기 개발이 비관적이지는 않다. 현재까지 전세계적으로 이러한 배터리의 단점을 해결하기 위한 연구가 진행중이고 눈에 보일만한 결과들도 나타나고 있다.

도심형 전기 비행택시?

지금까지 전기추진식 비행기 개발에 성과를 보이고 있는 것중에 하나가 에어버스다. 독일의 기업인 지멘스와 팀을 만들어 전기비행기 연구 프로그램을 추진중이다. 지난 2015년 E-FAN이라는 비행기가 전기동력을 이용해서 영국해협을 횡단한적이 있다. 에어버스는 이를 기반으로 도심내에 이동을 위한 Vahana, CityAirbus와 같은 획기적인 개념의 전기비행기를 내놓았다. 이중에서 Vahana는 에어버스의 실리콘밸리 사업부인 A3이 연구개발한 무인전기비행기로 승객 또는 소형화물을 도심내에서 운송하도록 설계된 비행기다.

일단 Vahana는승객 모듈은 2세트의 주날개 사이에 있고 각 주날개에는 엔진 4개가 탑재된다. 수직이착륙 능력으로 건물과 건물 사이로 비행할 수 있어 지상기반 도심 수송기능의 대안이 될것으로 예상된다. Vahana에는 장애물을 피하고 복잡한 도심 환경에서 비행할 수 있도록 하는 기술도 개발되었다. Vahana 개발팀이 2018년 1월31일에 비행에 첫성공을 하면서 도심 상공을 비행하는 전기추진식 비행택시 시대를 앞당겼다. 

에어버스에 따르면 CityAirbus도 Vahana와 마찬가지로 자율비행과 수직이착륙 방식을 갖춘 모델이다. 그 대신 CityAirbus는 Vahana보다 최대 4명까지 탑승이 가능하다. 현재 에어버스는 2메가와트 출력을 낼 수 있는 비행기의 개발을 계획하고 있다. 하지만 아직까지 기름을 사용하는 여객기의 대안으로는 못믿치지만 E-FAN의 30킬로 와트보다는 60배 이상 강력한것 자체로 의미가 있다.

하이브리드 전기비행기?

보잉은 실리콘 밸리의 JetBlue Technology Ventures와 함께 시애틀 스타트업 기업인 Zunum Aero에 투자하였다. Zunum Aero이 개발 중인 하이브리드 전기비행기는 가족 단위 크기의 항공여행과 혼잡한 대형 공항을 피해서 미국내 수많은 미활용 비행기장을 이용한 조용하고 경제적인 비행이 가능한 모델이다. 초반에는 12명의 승객을 태우고 1130km를 비행할 수 있었지만 확장성을 염두해 두고 설계하여 이후에 항속거리가 긴 비행기를 개발한다는 계획이다. 더욱이 하이브리드로 시작하지만 이후 새로운 배터리 기술을 적용하게 된다면 전기추진 방식으로 완전히 전환될 수 있도록 설계되었다.

단거리 리저널용 전기 비행기? 

이스라엘의 스타트업체인 Eviation Aircraft는 단거리 리저널기 시장에 초점을 두고 있다. Eviation Aircraft는 160~965km범위내에서 비행하기 위한 9인승 자율비행 전기항공기를 내놓았으며 최대 항속거리는 늘리는데 연구중이다. Eviation Aircraft는 지방에 작은 공항을 활용하는 구상이며 Zunum Aero같은 시장을 노리고 있다. 이에 대해서 Eviation Aircraft의 CEO인 요하이는 '같은 시장을 놓고 몇개의 업체가 서로 다른 방식으로 사업을 할 여유가 있다'고 말했고, 'Zunum Aero이 비행거리를 좀 더 얻기 위해 하이브리드 기술로 시작하지만 전기비행기는 이미 기술적인 요구를 충족시킬 수 있는 준비가 되어있다'고 설명했다.

전기모터 비행기?

미국 항공우주국 NASA의 X-57 Maxwell은 기존의 전기비행기 설계의 틀을 깨버렸다. 특이한 형상의 X-57은 14개의 전기모터로 작동하는 분산형 추진장치를 이용하여 모든 모터들은 특수하게 설계된 고익에 장착된다. 윙팁에 달린 2개의 모터가 윙팁에서 일어나는 와류현상에 의한 항력을 줄여주고 고속으로 비행할 때 효율을 대략 500% 높인다. 

훈련용 전기비행기?

슬로베니아 회사인 Pipistrel의 2인승 훈련용 전기비행기 Alpha Electro의 시제기 1호는 WATTsUP이라고 부른다. 이 비행기는 다른 전기비행기 설계처럼 특이한 외형은 아니지만 이미 양산단계까지 도달하였고 시장에 출시되었다. 지멘스가 개발한 60킬로와트 출력의 전기엔진을 탑재하는 Alpha Electro는 1시간 동안 비행을 할 수 있다. 비록 장기간 비행은 아니지만 훈련비행을 위해서는 충분하다. 제작사에 따르면 가격이 129,800달러인 Alpha Electro는 스마트폰과 같은 방식으로 배터리를 충전할 수 있기 때문에 조종사 훈련비용을 많이 줄일 수 있다. 그리고 Pipistrel은 X-57의 시스템을 납품하고 있으면 Uber와도 함께 도심속 이동용 전기 수직이착륙기를 연구중이다.

완전 전기추진식 여객기?

미국의 스타트업 회사인 Wright Electric은 완전 전기추진식 여객기를 개발하기 위하여 유럽의 저비용 항공사인 EasyJet과 파트너쉽을 맺었다. Wright Electric의 프로젝트는 최대 540km를 비행할 수 있는 120~185석급의 여객기를 만드는 것을 목표로 잡았다. 이는 런던-파리, 뉴욕-보스턴과 같이 수요가 많은 단거리 노선을 운항하기에 충분한 비행거리다. Wright Electric는 향후 기술이 발전한다면 비행거리와 탑승인원을 더 높이고 모든 비행 계열기를 생산한다는 계획을 가지고 있다.