항공기용 초전도 전기 모터를 개발하는 에어버스/도시바

(Concept of the Airbus/Toshiba superconducting aircraft motor)

자동차와 달리 비행기의 전동화는 사실 매우 어려운 과제입니다. 배터리의 에너지 밀도가 너무 낮기 때문입니다. 이런 이유로 수소 연료 전지가 대안으로 거론되고 있습니다. 액체 수소라는 매우 다루기 힘든 연료를 사용한다는 문제점이 있지만, 연료 효율은 사실 제트 엔진보다 우수하기 때문입니다. 하지만 생산된 전기로 모터를 돌리는데서 또 다른 문제가 발생할 수 있습니다. 엄청난 에너지로 모터를 돌리면 발열량이 상당해 감당이 어렵다는 것입니다.

이런 이유로 수소 연료 전지 항공기를 연구하고 있는 에어버스는 초전도 모터 기술을 염두에 두고 개발을 진행했습니다. 초전도체는 훨씬 비싸긴 하지만, 모터의 크기를 줄이고 효율은 높일 수 있어 항공기에 더 적합하기 때문입니다.

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최근 에어버스는 자회사인 에어버스 업넥스트 (Airbus UpNext)를 통해 도시바 에너지 시스템 앤 솔루션 (Toshiba Energy Systems & Solutions Corporation)과 협업하기로 결정했습니다. 에어버스의 항공기용 연료 전지 기술과 도시바의 초전도 모터 기술을 이용해 가볍고 효율이 높은 초전도 모터 프롭기를 개발하려는 것입니다.

(동영상)

구체적으로는 에어버스의 연료 전지 프롭 엔진인 크라이오프롭 (Cryoprop)과 도시바의 2MW급 프로토타입을 결합한 새로운 초전도 전기 모터 프로펠러 엔진을 개발하는 것인데, 초전도체는 헬륨으로 냉각하는 방식이라고 합니다. 처음에는 액체 수소를 이용하는 건가 했는데, 더 안정적으로 -250도의 온도를 유지하기 위해 헬륨을 사용하는 것으로 보입니다.

에어버스에 따르면 초전도 모터는 액체 헬륨 냉각 시스템과 단열 시스템을 감안해도 기존의 모터보다 3배나 가벼울 뿐 아니라 효율도 97%에 달한다고 합니다. 아무래도 MW급 전기 모터의 경우 몇 %만 열로 바뀌어도 거의 전기 난로나 다를 바 없는 상황인데, 초전도체는 저항이 없다보니 그에 따른 발열도 없다는 것이 가장 큰 장점일 것입니다.

과연 실용적인 초전도 전기 모터 항공기가 나올 수 있을지 궁금합니다.

참고

https://newatlas.com/aircraft/airbus-toshiba-team-create-superconducting-aircraft-motor/

https://www.airbus.com/en/newsroom/press-releases/2024-10-airbus-and-toshiba-to-partner-on-superconductivity-research

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