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NASA 개발 ‘리프테크’ 주행실험 굿! 이륙 채비

솔라임펄스2가 세계 일주 비행을 하고 있다. 낮에는 태양광 발전으로 얻은 전기로, 밤에는 리튬이온전지에 저장된 전기로 전기모터를 돌려 밤낮으로 비행할 수 있다. [사진 솔라임펄스]
비행기는 오랫동안 환경 문제의 주요 원인으로 꼽혀 왔다. 엄청난 소음과 다량의 항공유 사용 때문이다. 프로펠러를 쓰는 터보프롭 항공기이든, 제트엔진을 쓰는 제트 비행기이든 종류를 가리지 않았다. 1903년 12월 17일 미국의 윌버 라이트와 오빌 라이트 형제가 조종이 가능하고 공기보다 무거운 동력 비행기의 비행에 처음 성공한 이래 이 문제는 오랫동안 항공업계와 비행장 주변 주민을 괴롭혀 왔다.

친환경 전기비행기 시대 성큼

NASA가 개발한 무인 태양광-연료전지 전기비행기인 나사헬리오스. [사진 NASA]
소음·배기가스 거의 없고 정비도 간단
21세기 들어 세계 각국에서 이 문제를 근본적으로 해결하려는 노력이 급물살을 타고 있다. 저소음 전기모터로 구동하는 비행기가 속속 등장하면서 확실한 대안으로 떠오르고 있다. 엔진 굉음과 항공유 냄새가 사라진 첨단 친환경 전기비행기 시대가 우리 앞에 성큼 다가오고 있다. 전기비행기의 최신 개발 동향을 알아본다.

 미국 항공우주국(NASA)은 지난 3월 16일 차세대 전기비행기 리프테크(LEAPTech)의 지상주행실험을 시작으로 본격적인 운항시험에 들어갔다. 최첨단 과학기술을 중심으로 우주 비행에 주력하던 NASA가 축적된 항공기술을 바탕으로 미래 전기비행기 개발에 뛰어든 것이다. NASA의 참여는 미래 전기비행기 개발의 향방을 결정할 중요한 분수령으로 평가받는다.

 4명이 탈 수 있는 리프테크는 3650m 고도에서 시속 320㎞의 순항속도를 낼 수 있다. 전기모터만으로 비행하는 순수전기형은 370㎞, 항공유를 쓰는 엔진과 전기모터의 하이브리드형은 740㎞를 비행할 수 있다. 어느 정도 실용성을 갖춘 전기비행기다. 기존 항공기보다 소음과 진동이 훨씬 적으며 에너지 효율도 높고 배기가스도 거의 없는 것이 장점이다.

 리프테크는 기존 비행기와 모양·개념이 크게 다르다. 특히 주목할 점은 리프테크는 모두 19개의 전기모터를 달아 프로펠러를 구동하는 혁신적인 형태라는 점이다. 기존 비행기가 통상 1~4개의 강력한 엔진을 다는 데 비하면 획기적이다. 출력이 작은 전기모터를 여러 개 달아 비행에 필요한 출력을 얻는 획기적인 컨셉트를 적용한 첫 비행기다. 19개의 전기모터를 줄줄이 달다 보니 주날개의 폭은 9.4m에 이른다.

 전기모터는 출력이 클수록 무겁게 마련이다. 비행기에서 무게는 치명적인 요소다. 이 문제를 해결하기 위해 강력하고 무거운 1~2개의 모터보다 출력이 작은 가벼운 모터를 여러 개 장착하는 분산 시스템을 처음으로 채택한 것이다. NASA가 이를 적용한 만큼 이 같은 분산 시스템은 전기비행기의 표준이 될 가능성도 있다. NASA는 앞으로 엔진 효율과 비행 안정성을 획기적으로 높인 뒤 이를 유인기에 적용할 계획이다.

EU 항공기 공해 규제가 개발 촉진
메이저 항공기 제조업체를 포함해 항공업계가 전기비행기 개발에 적극적으로 나서는 것은 유럽연합(EU)의 정책적인 유도가 큰 영향을 끼쳤다. EU의 보편적 이익을 대변하는 초국가적 기구인 EU집행위원회(European Commission·EC)가 항공기의 환경을 강력하게 규제하는 정책을 펴고 있기 때문이다.

 EU 집행위원회는 2050년까지 항공기 온실가스 배출을 대거 줄이는 것을 목표로 하는 플라이트패스 2050(Flightpath 2050) 정책을 펴고 있다. 이에 따르면 비행기가 배출하는 이산화탄소는 지금의 75%, 산화질소는 90% 정도 감축해야 한다. 소음도 크게 줄여야 한다.

 문제는 새 환경 기준이 워낙 엄격해 이에 맞추기 위해서는 기존 제트엔진의 성능을 개량하는 것으로는 부족하기 때문이다. 따라서 항공유를 쓰지 않고 태양광이나 다른 에너지원을 사용하면서 전기모터로 구동하는 전기비행기를 개발할 수밖에 없는 상황이 된 것이다.

 전기비행기의 실용화는 항공업계 전반에 걸쳐 커다란 변화를 가져올 전망이다. 우선 비행 비용을 크게 줄일 수 있다. 전기모터를 가동하는 비행은 비싼 항공유로 내연기관을 가동하는 비행보다 연료비는 물론 정비 수요도 크게 줄기 때문이다.

 이에 따라 저비용 항공시대를 활짝 열 수 있을 것으로 기대된다. 태양광을 이용한 비행기의 경우 사실상 태양광발전기와 연료전지의 장비 비용만 들 뿐 연료 비용은 ‘0’이 된다. 하지만 친환경 전기모터의 가격 문제를 극복할 수 있다면 반값 비행시대가 열리는 것도 어렵지 않다.


채인택 중앙일보 논설위원 chae.intaek@joongang.co.kr

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