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2014년 12월 24일 수요일

하이브리드 항공기 - 미래의 대세가 될 수 있을까?


(하이브리드 경비행기. ) 

 내연 기관과 전기 동력을 합친 하이브리드 시스템은 이미 자동차에서는 빠르게 보급이 되고 있습니다. 하이브리드 자동차는 국내에서도 이제는 더 이상 낯선 존재가 아닙니다. 하지만 항공기에서는 이는 매우 도전적인 과제입니다. 현재 태양광 + 전기 에너지를 합친 전기 비행기를 개발하려는 시도는 계속 이어지고 있지만 현실적으로 쉽지 않은 부분이 있습니다. 


 문제의 핵심은 배터리의 에너지 저장 밀도가 낮다는 것입니다. 항공기는 중량을 줄일 수록 효율이 크게 개선되는데 화석 연료와 비슷한 에너지를 내는 배터리를 싣기 위해서는 비행기의 중량이 매우 커질 수 밖에 없습니다. 비슷한 문제가 자동차에도 있기는 하지만 항공기에서는 이 문제가 더 크게 나타납니다. 


 이런 이유로 현재 상용화 단계에 이른 유인 전기 비행기나 하이브리드 비행기는 보기 어려운 것이 사실입니다. 하지만 연구는 진행 중에 있습니다. 캠브리지 대학과 보잉사는 산학 협력을 통해서 하이브리드 항공기를 개발 중인데 이미 사실 이전에 전해드린 것처럼 에어버스 역시 하이브리드 항공기 개발을 진행 중에 있습니다. ( http://jjy0501.blogspot.kr/2014/05/Airbus-E-fan-electric-airplane.html 참조) 


 이번에 캠브리지 대학 팀이 공개한 것은 1인승 경량 비행기를 기반으로 개조한 하이브리드 항공기 입니다. 이 연구를 이끄는 캠브리지 대학의 폴 로버트슨 박사(Dr Paul Robertson of Cambridge's Department of Engineerin)에 의하면 이 하이브리드 항공기는 기존의 항공기 대비 30% 정도 연료를 적게 소모할 수 있다고 합니다. 




 (동영상) 

 사실 하이브리드 항공기는 기존의 항공기 보다 연료를 적게 소모해야 합니다. 그렇지 않으면 개발을 하는 이유가 없겠죠. 이 항공기는 리튬배터리를 사용하는데 항공기 이륙 처럼 에너지가 많이 필요할 때는 가솔린 엔진과 더불어 전기 모터로 항공기를 가속하고 일단 항공기가 순항 고도에 이르면 가솔린 엔진으로 항공기를 돌리게 됩니다. 이 때 전기 모터는 발전기로 전환되어 남는 동력은 전기로 저장합니다.


 이와 같은 방식을 통해서 경량 항공기의 연료 효율을 높이는 것은 가능하겠지만 과연 대형 항공기에도 적용이 가능할지는 아직 미지수입니다. 아무튼 향후 항공기의 연료 효율을 높이는 것은 매우 중요한데, 점차 항공기 부분에서도 온실 가스 규제가 강화될 움직임이 있기 때문입니다. 


 여기에 현재는 국제 유가가 하락 중에 있지만 역사적으로 보면 여러 가지 변수가 유가를 좌우하는 경향이 있기 때문에 미래는 장담할 수 없습니다. 물론 연료 효율적인 항공기를 만드는 것은 기름을 무료로 사용할 수 있는 경우를 제외하면 항공사의 수익과 직결되기 때문에 항공기 제작사에게는 가장 중요한 이슈였습니다.  


 일단 출발은 좋아 보이지만 과연 항공기에서도 하이브리드가 더 효과적일지는 약간 미지수이긴 합니다. 차량의 경우 도로에서 정지하거나 서행하는 경우가 많아서 하이브리드가 도심 주행시 매우 효율적이지만 항공기의 경우 공중에서 정지하거나 서행하지는 않기 때문입니다. 이번 테스트의 경우에는 아마도 배터리에 저장된 전력을 에너지가 많이 드는 이륙시 사용해서 효율을 높인 것 같지만 과연 경비행기가 아니라 대형 항공기에서도 비슷한 성과를 거둘 수 있을지 궁금합니다. 


 참고 



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