(The Wright Spirit will be an electric 100-seat regional airliner. Slated to enter service in 2026, it'll either run on green hydrogen, or potentially an aluminum fuel cell. Credit: Wright Electric)
(Credit: Wright Electric)
전기차와 달리 전기 항공기는 배터리 무게 때문에 현재까지는 사실 좀 어려운 영역입니다. 최근 수소 연료 전지를 이용한 수소 비행기가 주목 받고 있으나 수소라는 꽤 위험한 연료를 탑재해야 하는 문제가 있습니다.
전기 비행기 스타트업인 라이트 일렉트릭 (Wright Electric)은 리튬 이온 배터리 대신 알루미늄 공기 배터리 (aluminum-air battery)를 사용한 전기 비행기를 제안했습니다. 알루미늄 공기 배터리는 기본적으로 알루미늄 제련 과정과 반대로 알루미늄을 산화 알루미늄으로 바꾸면서 전기를 내놓는 방식입니다. 당연히 충전이 가능한 2차 전지가 아닌 한 번 쓰면 끝인 1차 전지입니다.
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기본 화학식
음극 (Cathode) : O2 + 2H2O + 4e− → 4OH−+0.40 V
양극 (Anode) : Al + 3OH− → Al(OH)3 + 3e− − 2.31 V
한 번 쓰고 끝이라는 점 때문에 기본적으로 전기 자동차에는 적합한 방식이 아니지만, 전기 비행기라면 이야기가 다를 수도 있습니다. 산화 알루미늄을 알루미늄으로 만들기 위해 많은 전기가 필요한 것처럼 알루미늄이 산화 알루미늄이 되면 상당한 에너지를 전기의 형태로 방출하기 때문입니다.
알루미늄 : https://terms.naver.com/entry.naver?docId=5662846&cid=62802&categoryId=62802
알루미늄 공기 배터리의 에너지 밀도는 8,611.1 Wh/kg으로 리튬 이온 배터리와 비교할 수 없을 정도로 높으며 사실 제트 연료보다 약간 낮은 정도입니다. 부피로 보면 23,277.9 Wh/l로 제트 연료보다 더 높은데, 이는 기름보다 금속의 밀도가 더 높기 때문입니다.
알루미늄 공기 배터리의 또 다른 장점은 제트 연료나 수소와 달리 인화성이 없다는 것입니다. 수소의 경우 상온에서는 보관이 매우 까다롭고 만약 추락 등 사고 시 폭발 가능성이 매우 크다는 점이 큰 문제인데, 그런 위험성이 없다는 점 하나만으로도 상당히 매력적인 대안입니다.
다만 기체나 액체가 아니라 배터리 팩을 교환해야 하지만, 현재 항공기도 화물칸에 수화물을 많이 넣기 때문에 이는 목적에 맞게 개조하면 큰 문제는 아닐 것입니다. 문제는 대형 전기 팬 여객기가 언제 상용화가 가능하느냐와 경제성이 있는지입니다. 라이트 일렉트릭은 제트 연료 만큼 경제성이 있다고 주장하고 있으나 이는 좀 더 검증이 필요한 부분입니다.
라이트 일렉트릭은 2026년 첫 시제기를 선보일 계획인데, 실제로 알루미늄 공기 배터리로 비행하는 항공기를 볼 수 있을지 궁금합니다.
참고
https://newatlas.com/aircraft/wright-airliner-100-seat-aluminum-fuel-cell/
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