무게를 획기적으로 줄인 전기 비행기용 모터

(Credit: H3X)

전기 비행기가 전기차처럼 널리 보급되기 위해서는 무엇보다 배터리 용량은 늘리고 무게는 줄여야합니다. 하지만 전기 비행기에서 무게를 증가시키는 요소는 배터리만이 아닙니다. 전기 모터 역시 무게 당 출력에서 전통적인 항공기 엔진보다 떨어집니다. 따라서 전기 항공기 개발에서 가볍고 강력한 전기 모터가 중요합니다.

이 분야의 스타트업인 H3X Technologies는 역대 최고 무게대 출력인 13.3kW/kg을 달성했다고 주장했습니다. 이들이 개발한 HPDM-250 전기 모터는 15kg에 불과한 무게로 200kW의 출력을 지속적으로 낼 수 있습니다. 참고로 앞서 소개한 Magnix Magni500 ( https://blog.naver.com/jjy0501/221673463476 참고) 전기 모터의 경우 4.2 kW/kg의 지속 출력이 가능해 1/3 수준에 불과합니다.

이렇게 높은 무게 당 출력비가 가능한 이유는 인버터를 통합한 육각형 모양의 가벼운 본체를 3kg에 불과한 기어박스에 연결했기 때문입니다. 2만rpm으로 움직이는 본체와 1:4 비율의 기어박스는 효율이 92.9%에 달해 프로펄러에 전달되는 에너지가 거의 낭비되지 않고 추력으로 전환됩니다. 하지만 이것만으로 획기적으로 가벼운 전기 모터를 만들 순 없습니다.

또 다른 중요한 비결은 적층 제조 방식, 즉 3D 프린터로 출력한 구리 스테이터 코일(stator coil, 발전기나 전기모터에 들어가는 구리 코일)입니다. 이 구리 코일은 가볍고 강력할 뿐 아니라 냉각에도 유리한 구조로 무거운 냉각 시스템이 필요 없다고 합니다.

(엔진 영상)

하지만 아직 실제로 작동되는 실물을 보여준 것이 아니기 때문에 이런 주장은 한 번 걸러들을 필요가 있습니다. 작은 크기에 강한 출력을 내면 필연적으로 냉각은 그만큼 어려워질 수밖에 없습니다. 이미 항공기에 장착해 하늘을 난 마그닉스 엔진은 무게가 무거울 진 몰라도 발열을 충분히 감당할 수 있으며 항공기에 통합 가능하다는 사실을 입증했습니다. ( https://blog.naver.com/jjy0501/221983980952 참조) 아직 렌더링 이미지만 있는 H3X가 우월하다고 바로 믿기 어려운 이유입니다. 물론 실제로 보여준다면 믿을 수 있겠죠.

무게를 줄인 만큼 내구성이나 발열 제어에 의문이 들 수밖에 없는데, H3X가 이 문제를 멋지게 해결할 수 있을지 궁금합니다.

참고

https://newatlas.com/aircraft/h3x-electric-aircraft-motor-power-density/

https://www.h3x.tech/

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