전기 배터리 기술의 발전은 지상 활주를 하는 데 있어 제트 엔진의 열악한 성능을 해결하도록 도울 것이다.
하루에 8~10회 비행하는 전형적인 단일 통로 항공기는 하루에 무려 2.3 시간을 지상활주에 소비한다. 이는 항공기 엔진이 지상 이동에 최적화 되지 않았기 때문이며, 이로 인해 분당 최대 13kg의 연료를 사용하게 된다. 전기 활주는 이러한 연료 소비와 비용을 줄여 항공사, 공항 및 환경에 이점을 제공할 수 있다.
친환경 활주의 작동 원리
전기 활주 시스템은 착륙 장치에 내장된 전기 모터에 연결되어 있어 비행기가 제트 엔진을 사용하지 않고 연료를 아끼며 활주할 수 있게 한다. 또한 제동 역시 전기적으로 이루어져 지상 활주 이동 중 탄소 배출량도 줄어든다. 이 기술은 항공기가 자체 전력으로 자율적으로 활주 및 역할주 이동할 수 있도록 한다. 이 혁신은 에어버스 A320 및 보잉 737을 포함한 단거리 및 중거리 항공기를 대상으로 한다.
“EU가 자금을 지원하는 SUNSET 프로젝트는 전기 항공기를 위한 미래의 가장 혁신적인 기술 솔루션 개발에 기여하고 있다. 일반적인 목표는 에너지 소비, 배출량 및 운영 비용을 줄여 EU를 저공해 항공기 개발의 글로벌 리더로 만드는 것”이라고 Centum Adeneo의 혁신 부사장인 Xavier Benoit는 말한다. 프랑스에 본사를 둔 해당 전자 회사는 항공기가 활주로에 대기할 때 낭비되는 에너지를 회수하는 방법을 연구하고 있다.
활성화 기술
SUNSET 프로젝트에는 에너지 버퍼 역할을 하는 고에너지 밀도 모듈과 함께 양방향 전력 변환기가 포함되어 있어 항공기가 이동하는 데 필요한 APU의 에너지 양을 저장하고 이를 휠 엔진으로 되돌려 지상 연료 소비를 최적화한다. 항공기 엔진은 이륙, 비행 및 착륙 중에 작동되지만 지상에서는 작동이 중지된다.
해당 프로젝트의 연구원들은 전력 변환기, 고체 회로 차단기, 배터리 관리 시스템, 전력 컨트롤러 및 모든 관련 소프트웨어와 같은 글로벌 시스템에 포함된 모든 구성 요소를 개발하는 데 있어 먼 길을 달려 왔다.
그러나 그들의 획기적인 개념에도 문제가 없는 것은 아니었다. 가장 두드러진 점은 경량의 에너지 저장 모듈이 없다는 것이다. 연구원들이 사용하려고 했던 것들은 전기차 시장의 과도한 수요로 인해 우주항공 시장에서 사용할 수 없다.
“충분한 전력으로 양방향으로 작동해야 하는 최첨단 배터리는 과도한 무게를 발생시키고 그 둘레에 설비되는 에너지 저장 장치의 크기도 커지게 된다. 따라서 시연기에 저장된 에너지의 양은 에너지 저장 장치로서 원래 계획된 것보다 3.5배 더 많다”고 Benoit 부사장은 말하였다.
이제 프로젝트가 종료되면서 연구원들은 차세대 항공기에 고에너지 밀도 모듈을 내장할 때 극복해야 할 과제에 대한 명확한 견해를 갖게 되었다.
“우리는 비행 중 성능 향상뿐만 아니라 특히 단거리 비행과 관련된 지상 활주 시에도 중점을 두어 전기 친화적인 항공기의 부상에 기여하는 것을 목표로 하고 있다”고 Benoit는 강조한다.
단일 통로 항공기의 전력 변환기 및 에너지 저장 장치의 발전은 질소 산화물 배출량을 51%, 이산화탄소 배출량을 61%, 일산화탄소 배출량을 73%, 연소되지 않은 탄화수소 배출량을 62%까지 줄일 수 있다. Benoit는 "활주 단계에서 공항 주변 소음을 줄일 수도 있다"고 결론지었다.
