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/

이 블로그의 인기 게시물

100 테슬라급 자기장 도달

미국의 로스 알라모스 국립 연구소 (Los Alamos National Laboratory) 에서 과학자들이 지금까지 인간이 개발한 가장 강력한 자기장을 발생시키는 장치 개발에 도전하고 있습니다. 자기장의 세기를 나타내는 방법으로 자기력선의 밀도를 나타내기 위해 단위 면적당 자기력선의 수를 표시하는 단위인 테슬라 (T) 가 있습니다. (1T = 1Wb/㎡ 웨버 (Wb) 는 자속의 단위) 의료용으로 사용되는 초전도체를 이용한 MRI 의 경우 1.5 - 3 테슬라급의 강력한 자기장으로 인체 내부를 볼 수 있게 만들지만 과학 연구용으로 이보다 더 강력한 자기장이 필요할 수 있습니다. 최근에 등장한 90 테슬라급 자기장에 이어 이번에 로스 알라모스 국립 연구소에서는 100 테슬라급인 100.75 T 를 실현 했다고 합니다. 이를 구현한 것은 18000 파운드 (8.16 톤 정도) 의 코일과 여기에 에너지를 공급할 1200 메가줄 (Megajoule) 급 모터 제네레이터등의 설비입니다. ( The 1,200-megajoule motor generator that powers the magnetic pulse. ) 이와 같은 연구를 통해 알아내고자 하는 것은 Quantum Phase transitions and new ultra high field magnetic states Electronic Structure determination Topologically protected states of matter 로 요약할 수 있다고 합니다. 아무튼 수 T 급 MRI 만 해도 자기장의 힘이 엄청난데 100 T 라니 엄청난 자기장이네요. 이는 지구 자기장 세기보다 200만배 강력한 (물론 좁은 범위에서 작용하는 자기장이라 지구 전체...

자세한 내용 보기

고대 양서류 이야기 (2) - 악어를 닮은 거대 양서류들

페름기에는 다양한 양막류가 진화해서 앞서 소개한 육상형 템노스폰딜리는 점차 설 자리를 잃게 됩니다. 하지만 양서류는 본래 자신의 서식지인 물과 습지에서 여전히 번성을 누렸습니다. 당시에는 악어류 같은 대형 양서형 파충류도 없던 시절이었기 때문에 이와 비슷한 생태학적 지위는 여전히 양서류의 몫이었습니다. 이들에 대한 이야기는 제 책인 포식자에서 비교적 간단히 다뤘는데, 오늘은 여기에 대한 보충 설명입니다. 책 정보: http://book.naver.com/bookdb/book_detail.nhn?bid=13347200 Yes 24: http://www.yes24.com/24/goods/58772859 11번가: http://books.11st.co.kr/product/SellerProductDetail.tmall?method=getSellerProductDetail&prdNo=1977867160 알라딘: http://www.aladin.co.kr/shop/wproduct.aspx?ItemId=134877825 교보문고: http://www.kyobobook.co.kr/product/detailViewKor.laf?ejkGb=KOR&mallGb=KOR&barcode=9788970447988&orderClick=LAG&Kc= 인터파크 : http://book.interpark.com/product/BookDisplay.do?_method=detail&sc.prdNo=279593764&sc.saNo=003002003&bid1=search_auto&bid2=detail&bid3=prd_img&bid4=001 영풍문고: http://www.ypbooks.co.kr/book.yp?bookcd=100843205&gubun=NV ...

자세한 내용 보기

이빨이 다시 진화한 개구리

( CT scans of Gastrotheca guentheri skulls revealed what appeared to be identical rows of teeth on both the upper and lower jaws, which researchers later confirmed through dissection. Credit: Florida Museum/Daniel Paluh ) 개구리는 2억년 전 진화 과정에서 이빨을 잃어버리고 큰 턱과 혀를 이용해 곤충 같은 작은 먹이를 잡아 먹는 방향으로 진화했습니다. 파충류나 포유류 같은 다른 사지류와의 경쟁에서 밀려 양서류가 쇠퇴하고 멸종하던 시기에도 개구리는 여전히 생존할 수 있었던 비결입니다. 이빨이 없는 덕분에 큰 혀를 발사하기 편해졌을지는 모르지만, 이빨이 없으면 종종 불편할 때가 있습니다. 씹는 대신 삼키기 때문에 음식을 씹을 수 없다는 점은 문제되지 않지만, 필사적으로 달아나려는 먹이를 잡기 힘들기 때문입니다. 이런 이유 때문에 일부 개구리는 이빨 같이 보이는 엄니 (fang)을 지니고 있으나 이는 사라진 이빨이 다시 난 것이 아니라 다른 부분이 진화한 것입니다. 이는 돌로의 법칙 ( Dollo's Law )으로 알려져 있습니다. 진화 과정에서 퇴화한 부분이 다시 생겨나지 않으며 대신 필요하면 다른 부분이 진화해 그 역할을 대신한다는 것입니다. 예를 들어 아가미가 사라진 사지 동물은 다시 물에 들어온다고 해도 아가미가 다시 생기진 않습니다. 대신 고래처럼 폐가 커져서 그 기능을 대신하게 됩니다. 하지만 모든 법칙엔 예외가 있기 마련입니다. 남미에서 발견된 멸종 위기 개구리 중 하나인 구엔터 유대류 개구리 ( Gastrotheca guentheri, Guenther's marsupial frog, dentate marsupial frog)는 완전한 형태의 이빨을 지니고 있습니다. 참고로 유대류 개구리라는 명칭은...

자세한 내용 보기

고든의 블로그 구글 분점

이 블로그 검색