| KISTI 미리안 『글로벌동향브리핑』 2015-02-04 |
|
| 상업용 항공기가 완전히 전기모터만으로 전력을 공급받으려면 많은 연구가 필요하지만, 하이브리드 엔진 디자인을 통한 시험결과는 흥미로운 결과를 보이고 있다. 보잉(Boeing)사와 협력하는 케임브리지 대학교 연구진들은 영국에서 병렬 하이브리드 엔진을 장착한 비행기를 시험하고 있는데, 이것은 비행 도중에 축전지를 충전할 수 있는 최초의 시스템이다. 케임브리지 대학교의 보고서에 의하면, 이 시험 비행은 영국 노스햄톤 근처의 시웰 비행장(Sywell Aerodrome)에서 시행되었다. 이 시험내용에는 활주로를 따른 이륙과 1,500피트 이상 높이에서의 시험비행 평가 등이 포함된다. 이것은 병렬 하이브리드 전기 추진시스템 즉, 전기 모터와 가솔린 모터가 같이 동작하도록 설계된 시스템이다. 일부는 이 시험이 더 청정하고 탄소를 적게 배출하는 항공여행이라는 미래의 목표를 달성하기 위한 초기 단계라고 격려하지만, 엔지니어들은 휘발유만으로 사용되는 엔진보다 더 연료를 적게 사용하는 비행기를 제작할 수 있는 디자인을 검토하는 것이다. 이 프로젝트를 주도한 케임브리지 대학교 엔지니어링학과 폴 로버트슨(Paul Robertson) 박사에 의하면, 육지를 이동하는 자동차는 하이브리드 자동차를 현재 이용하고 있으며 그것에 대해 엔지니어들이 같은 성능과 연비를 어떻게 달성할 수 있는지에 대한 연구를 진행한 바 있다. 그렇지만, 비행기는 하이브리드 형태로 운행되는 비행기는 상업적으로 이용하지 못하는 것이 현실이다. 이러한 차이의 원인은 이것이 상대적으로 새로운 단계이기 때문이다. "축전지는 실제로 그렇게 우수한 성능을 가지고 있지 않다. 하이브리드 자동차는 10년 이상을 이용해 왔지만, 지금까지 하이브리드 또는 완전-전기 비행기의 개발을 막는 것은 바로 축전지 기술"이라고 밝히면서, 그는 비행기에서 이용 타당성이 존재하기에는 주어진 에너지 용량과 비교하면 축전지가 너무 무겁다고 말했다. "만약 당신이 단지 신속한 대충의 계산을 통해 축전지로 비행 과정의 모든 연료를 대체하고 모든 엔진을 교체할 수 있다면, 기껏해야 단 10분 이내의 비행 밖에 되지 않을 것이다." 그럼에도, 과학자들은 리튬 폴리머 축전지의 발견에 고무받고 있다. 로버트슨(Robertson) 박사는 "우리는 이 축전지가 가진 에너지 밀도가 현재에는 타당성이 있다는 사실을 확인했으며, 제한된 비행기이지만 하이브리드 비행기와 완전히 전기로만 움직이는 비행기에 대한 연구를 시작할 수 있다는 확신을 하고 있다"고 말했다. 연구진들은 경량의 1인석 비행기로 하이브리드 실증화장치를 제작했다. 이 비행기는 4-스트로크 피스톤 엔진과 전기 모터/제너레이터를 결합시켜 사용한다. 이 대학교 엔지니어링 학과에서 설계되고 디자인된 전력변환장치가 축전지 인입 및 출력 전류를 제어한다. 날개에 설치된 특수한 구성품 내에 16개의 대형 리튬-폴리머 축전지 셀 세트가 축전지 역할을 한다. 하이브리드 디자인을 사용하게 되면, 이륙과 상승을 위해 필요한 전력은 정속 운행을 할 때보다 상당히 높다. 이륙과 상승을 위해 매우 높은 전력 사용량을 가지게 되며, 일단 정속운행 높이에 도달하게 되면 전기력을 감소시켜 거의 제로 수준으로 낮추고 휘발유 엔진이 가장 효율적인 지점에서 작동한다고 로버트슨(Robertson) 박사는 말했다. 케임브리지 대학교도 비슷하게 설명하고 있다. "이륙과 상승 도중 즉, 최대 출력이 필요할 때는 엔진과 모터가 비행기에 출력을 공급하기 위해 서로 협력하지만, 일단 정속운행 높이에 도달하게 되면, 전기 모터는 축전지를 충전하기 위해 제너레이터 모드로 스위칭되거나 연료 소비량 최소화를 위해 모터 지원 모드로 사용될 수 있을 것이다. 같은 원칙이 하이브리드 자동차에서도 작용한다." 연구진들이 개발한 하이브리드 비행기는 기본적으로 테스트베드라고 로버트슨(Robertson) 박사는 말했다. 그들은 비행 데이터를 수집하고 그 데이터를 이론적인 컴퓨터 모델 평가를 위해 사용하고 전체적인 패키지들이 원하는 방식으로 작동되는지를 확인하고 있다. 또한, 그들은 다른 기술의 평가를 위해 유용한 테스트베드로 이 작업을 검토하는 중이다. 이 보고서에 의하면, 그들이 개발한 실증화시험용 비행기는 휘발유만을 사용하는 엔진을 가진 비슷한 비행기보다 연료를 30%까지 적게 소비한다. | |
