유인 태양광 비행기 Solar Impuls

  21세기 초 무인 비행기 및 태양 전지 (PV)  가 널리 개발되면서 이를 이용해서 고고도에서 태양에너지를 이용 장시간 비행할 수 있는 무인 비행기 계획이 여러 국가에서 추진되고 있다. 그 중에서 프랑스와 유럽에 기반을 둔  Solar impulse project 는 유인 비행을 염두에 두고 개발되었을 뿐 아니라 세계 최초로 태양 에너지만 이용해서 파일럿이 탑승한채로 지구를 일주할 계획을 세우고 있다. 금일 포스팅은 솔라 임펄스에 대한 이야기다.




 1. 솔라 임펄스 프로젝스의 시작




 솔라 임펄스 프로젝트를 이끄는 사람은 프랑스의 베르트랑 피카드 (Bertrand Piccard) 이다. 그는 프랑스의 발명가로 풍선을 이용해서 최초로 지구를 일주한 사람으로 알려져 있다. 2003년 피카드는 Ecole Polytechnique Fédérale de Lausanne (EPFL)사를 설립하고 투자자를 모아 솔라 임펄스 계획을 추진했다. 이 계획은 기존의 다른 태양 전지 무인항공기와는 달리 유인 비행을 염두에 두고 제작되었을 뿐 아니라 지구를 일주한다는 야심찬 목표를 설정했다.

(베르트랑 피카드.  CCL 에 따라 복사 허용 저자 표시   Photo courtesy of NVP User:nvpswitzerland )

 2. 프로토 타입 HB - SIA

 2003 년 부터 설계에 들어간 솔라 임펄스 프로젝트는 2006년 부터 2009년 까지 3년에 걸쳐 시뮬레이션 및 실험을 거쳐 첫번째 프로토 타입인 HB - SIA 를 제작했다. 참고로 EPFL 의 본사는 스위스에 있으며 이 명칭은 스위스의 항공기 코드이다.




 프 로토 타입인 HB - SIA 는 전기로만 비행하며 63.4 미터에 달하는 거대한 날개에 200 평방 미터의 태양 전지를 부착하고 1명의 파일럿이 탑승할 수 있었다. 날개 길이로만 보면 거의 에어버스 A340 급이다. 최대 이륙 중량은 2000 kg 이었는데 이중 450 kg 이 리튬 이온 배터리였다. 이 배터리는 90 kWh 의 전기를 저장할 수 있어 태양에너지를 공급받을 수 없는 밤에도 비행이 가능하다. 엔진으로는 4개의 10 마력 (7.5 kW) 의 전기 모터로 구동되는 트윈 블레이드 프로펠러가 달려있어 추진력을 제공한다. 순항 속도는 시속 70 km 로 크기에 비해 속도는 꽤 느린 편이다.




 HB - SIA 의 제원


General characteristics

• Crew: 1
• Payload: Lithium-ion batteries: 450 kg, (capacity: 200 Wh/kg = 90 kWh)
• Length: 21.85 m (71.7 ft)
• Wingspan: 63.4 m (208 ft)
• Height: 6.40 m (21.0 ft)
• Wing area: 11,628 photovoltaic cells: 200 m² (2,200 sq ft)
• Loaded weight: 1600 kg (3,500 lb)
• Max takeoff weight: 2000 kg (4,400 lb)
• Powerplant: 4× electric motors, 7.5 kW (10 HP) each
• Take-off speed: 35 kilometres per hour (22 mph)

Performance

• Cruise speed: 70 kilometres per hour (43 mph)
• Endurance: 36 hours (projected)
• Service ceiling: 8,500 m (27,900 ft) with a maximum altitude of 12,000 metres (39,000 ft)

 이 프로토 타입 항공기는 2009 년 12월 3일 성공적으로 첫 시험 비행을 한 이후 계속해서 2010년 7월 8일 마침내 26시간 주야간 연속 비행에 성공했다. 항공기는 아침 6시 51분에 이륙하여 그 다음날 9시 아침에 착륙했다. 유인 태양광 에너지 비행기가 밤사이에 충전된 배터리를 이용해서 계속 안전하게 비행할 수 있음을 입증해 보인 것이다.   (아래 동영상)






(26시간 연속 비행을 위해 이륙 중인 HB - SIA)

(솔라 임펄스 HB - SIA 의 콕핏 측면 사진 (위) 및 날개 사진 (아래)   CCL 에 따라 복사 허용  저자 표시  저자  :Matth1)

 (2009년 12월 3일 최초 시험 비행을 앞둔 솔라 임펄스 HB - SIA  CCL 에 따라 복사 허용  저자 표시  저자  :Matth1)






 2010 년의 성공적인 비행에 이어 이 프로토 타입은 2011년 5월 13일 스위스에서 벨기에이 브뤼셀까지 첫번째 국제 비행을 성공적으로 마쳤다.

 3. HB - SIB

  2012 년 등장할 이 모델이 바로 최초의 태양광 비행기 지구 일주 여행을 가능하게 할 항공기이다. 날개 길이는 무려 80 미터로 A380 보다 약간 길다. 최대 12000 미터에서도 비행이 가능하며 고고도에서 파일럿이 안전하게 비행할 수 있도록 모든 안전 조치를 한 이후 비행에 본격적으로 나설 예정이라고 한다.




 향 후 고고도 태양광 비행기 기술이 진보된다면 무인 정찰기 및 이동 기지국, 환경 감시 등 여러 영역에서 사용이 가능할 것이다. 이런 항공기들은 지상으로 착륙하지 않고 오랜 시간 하늘에서 체공할 수 있지만 한곳에서 머물면서 저고도 관측도 가능하므로 지구 궤도를 도는 인공위성과는 또 다른 이점이 있다. 또 현재로써는 상용 여객기 등에 활용하기는 힘들어 보이지만 유인기도 가능하다는 것을 실증해 보임으로써 미래 친환경 항공기 기술에 도움이 될 것으로 기대해 본다.




 공식 홈페이지 : http://www.solarimpulse.com/