전기차 다음은 전기항공기

최근 전기차의 보급이 급속히 확산되며 도로 위의 풍경이 변하고 있습니다. 이는 도시 내 환경오염 문제를 완화하는 데 기여하고 있습니다. 그러나 지구 온난화와 탄소 배출의 주범 중 하나인 항공 산업은 여전히 개선이 필요합니다. 미래에는 전기 항공기(전기 비행기)가 전기차처럼 우리의 일상에 깊이 자리 잡을 것입니다. 전기 항공기는 단순히 친환경적인 대안이 아니라, 도시 간 이동을 혁신하고, 소음 공해와 탄소 배출을 줄이는 데 중요한 역할을 할 것으로 기대됩니다.

전기 항공기의 개념과 필요성

전기 항공기란 이름 그대로 전기 에너지를 이용해 비행하는 항공기를 의미합니다. 오늘날 항공 산업은 막대한 양의 이산화탄소를 배출하며, 이로 인해 지구 온난화와 환경오염 문제가 심각하게 대두되고 있습니다. 이러한 문제를 해결하기 위한 대안으로 떠오른 것이 바로 전기 항공기입니다. 전기 항공기는 화석 연료를 사용하지 않기 때문에 비행 중 배출 가스가 거의 없으며, 에너지 효율성 측면에서도 기존 항공기보다 뛰어납니다.

 

이스라엘 전기 항공기 스타트업 ‘에비에이션 에어크래프트’가 만든 순수 전기 동력 여객기 ‘앨리스'

 

기존 항공기의 환경오염

기존 항공기는 상당한 양의 온실가스를 배출하는 주요 오염원 중 하나입니다. 예를 들어, 평균적으로 한 대의 항공기는 1km 비행당 약 285g의 이산화탄소(CO2)를 배출합니다. 이를 실제 항공편으로 환산해 보면, 뉴욕에서 런던까지의 비행(약 5,500km) 동안 승객 한 명당 약 1.6톤의 CO2가 배출됩니다. 이는 한 사람이 자동차로 약 6,000km를 운전하는 것과 비슷한 양입니다. 이러한 배출량은 항공산업이 전 세계 이산화탄소 배출의 약 2.5%를 차지하게 만들며, 지속적인 증가 추세에 있습니다.

전기 항공기의 구조와 작동 원리

전기 항공기는 주로 배터리, 전기 모터, 그리고 프로펠러로 구성됩니다. 배터리는 항공기에 필요한 전력을 공급하고, 이 전력은 전기 모터를 통해 프로펠러를 돌리는 데 사용됩니다. 현재 사용되고 있는 대부분의 전기 항공기들은 소형 비행기로, 배터리 용량의 제한 때문에 주로 단거리 비행에 적합합니다. 그러나 기술이 발전함에 따라 장거리 비행이 가능한 대형 전기 항공기의 개발도 진행되고 있습니다.

 

소형 전기 항공기들, 드론택시

 

전기 항공기의 주요 장점

전기 항공기의 가장 큰 장점은 환경적 이점입니다. 이산화탄소 배출이 거의 없기 때문에 항공 산업의 탄소 발자국을 크게 줄일 수 있습니다. 또한, 전기 항공기는 소음이 적어 도심 내 공항이나 도심 간 이동에도 유리합니다. 이는 공항 주변의 소음 공해 문제를 완화하는 데 도움이 됩니다. 더불어, 전기 모터의 효율성이 높아 연료비를 절감할 수 있으며, 유지보수 비용도 기존 항공기보다 낮을 수 있습니다.

전기 항공기의 도전 과제

하지만 전기 항공기는 아직 몇 가지 도전 과제에 직면해 있습니다. 가장 큰 문제는 배터리 기술입니다. 현재의 배터리 기술로는 항공기 운항에 필요한 충분한 에너지를 제공하기 어려우며, 이는 비행 거리와 화물 용량에 제한을 가합니다. 또한, 대형 항공기로의 전환을 위해서는 배터리의 에너지 밀도를 획기적으로 높여야 합니다. 이와 함께 배터리 충전 시간도 중요한 문제로, 항공기의 회전율을 낮추는 요인이 될 수 있습니다.

 

• 에너지 밀도: 현재 상업용 항공기가 사용하는 항공 연료(케로신)는 킬로그램당 약 12,000Wh(와트시)의 에너지를 저장할 수 있습니다. 반면, 현재 상용화된 리튬 이온 배터리는 킬로그램당 약 250-300Wh의 에너지를 저장할 수 있습니다. 이는 항공 연료의 에너지 밀도의 약 1/40에 불과해, 같은 거리를 비행하려면 배터리의 무게가 크게 증가하게 됩니다.
• 배터리 무게: 예를 들어, 1시간 비행을 위해 필요한 에너지를 제공하려면 현재 기술로는 약 20톤 이상의 배터리가 필요할 수 있습니다. 이는 소형 항공기에는 적합할 수 있지만, 대형 항공기에는 적용하기 어렵습니다.
• 충전 시간: 전기 항공기의 배터리를 충전하는 데 필요한 시간도 도전 과제입니다. 현재 전기차의 경우 완충까지 몇 시간이 걸리지만, 항공기용 대용량 배터리의 경우 충전 시간이 더 길어질 수 있어 공항에서의 회전율(이착륙 간 시간)을 저하시킬 수 있습니다.

전기항공기 상용화의 가장 큰 문제점은 배터리의 무게

 

현재 진행 중인 전기 항공기 프로젝트

전 세계적으로 다양한 기업과 연구 기관이 전기 항공기 개발에 집중하고 있습니다. 예를 들어, Airbus는 E-Fan X 프로젝트를 통해 하이브리드 전기 항공기 개발에 박차를 가하고 있으며, Rolls-Royce도 자사의 전기 항공기인 ACCEL 프로젝트로 주목받고 있습니다. 또한, Boeing과 NASA는 협력하여 더 크고 더 효율적인 전기 항공기를 개발하고 있으며, 스타트업들도 이 분야에서 혁신적인 기술을 선보이고 있습니다.

특히, 전기 수직 이착륙 항공기(eVTOL)도 큰 주목을 받고 있습니다. 이들은 도시 내에서 택시 서비스나 단거리 교통수단으로 사용될 수 있으며, 친환경적인 도심 교통망을 구축하는 데 중요한 역할을 할 것으로 기대됩니다.

 

Airbus의 E-Fans X (좌), NASA의 새로운 X-57 맥스웰 전기 항공기 (우)

 

전기 항공기의 미래 전망

전기 항공기는 아직 초기 단계에 있지만, 그 잠재력은 매우 큽니다. 항공 업계의 지속적인 투자와 연구를 통해 배터리 기술이 발전하고, 점점 더 많은 항공기가 전기화될 것입니다. 궁극적으로, 전기 항공기는 단순히 환경을 보호하는 것을 넘어, 항공 산업 전체의 패러다임을 변화시킬 가능성을 지니고 있습니다.

또한, 정부의 규제와 지원 정책도 전기 항공기 상용화에 중요한 역할을 할 것입니다. 탄소 중립 목표를 달성하기 위한 정책적 지원이 증가하면서, 전기 항공기 관련 인프라와 기술 개발이 가속화될 것으로 기대됩니다.

아직 해결해야 할 과제가 많지만, 지속적인 혁신과 투자를 통해 전기 항공기는 미래 항공 산업의 중심축이 될 것입니다.