수소비행기

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분류


1. 개요
2. 원리
3. 효능
4. 역사
4.1. 비행선
4.2. 비행기
5. 관련 문서


1. 개요[편집]



2020년 9월 21일, 유럽 에어버스가 발표한 3종류의 수소비행기 개발방향

수소비행기, 水素飛行機, Hydrogen-powered aircraft (영문위키)

수소를 연료로 하여 구동하는 비행기를 말한다.

2. 원리[편집]

  • 동력
  • 연료 - 수소의 보관방식들 중 가장 밀도가 높은 액화수소가 주로 검토된다.[1][2] 액화수소는 기존에도 수소 로켓 엔진의 연료로 사용되어 왔던 것이기도 하다.

3. 효능[편집]

  • 화석 연료의 대체 - 유엔기후변화협약 당사국총회의 지구 온난화를 막기 위해 탄소 중립을 목표하는 환경 규제들에 의해, 화석 연료를 사용하는 차량, 열차, 선박, 비행기의 신규 생산이 근미래 중단될 것이 예상된다.
  • 항공업계 일자리의 사수 - 동일한 거리에 동일한 질량의 승객과 화물을 운송시키는 데에 철도>자동차>>비행기 순으로 탄소 배출량이 차이가 난다. 이에 따라 2007년부터 대한민국에선 제주 해저터널 논의가 시작되고, 2021년부터 프랑스에선 근거리 비행 노선을 금지하고 철도를 쓰라는 정책이 나오기도 했다. # 업계의 멸종에 맞서 항공업계는 탄소 배출이 낮거나 없는 비행기의 개발이 시급해졌다.
  • 항공에 적합한 에너지 저장 체계 - 항공연료(제트유)를 대체하는 에너지 저장 체계로 이차 전지보다 수소가 무게 때문에 검토된다.[3] 그리고 부피를 더 줄이고자 액화수소를 검토하는데, 액화수소의 극저온을 활용해 초전도체로 추진시스템 반도체를 교체할 경우 부피를 또 줄일 것이 기대된다.

4. 역사[편집]


4.1. 비행선[편집]

  • 1783년, 수소의 부력을 이용하는 기구, 비행선이 발명되었다. 150년 가량 사용되어 왔으나 1937년에 힌덴부르크 참사가 발생하면서, 비행선에서 비행기의 시대로 넘어가게 되었다.

  • 2023년, 독일의 제플린(Zeppelin)이 수소비행선을 부활시키겠다고 선언했다(?!). 2024년 제품을 선보이고 2027년 상용 노선을 만들겠다고 밝혔다. 수소의 가연성을 고도로 통제가 가능해졌다고 주장했다. #


4.2. 비행기[편집]

  • 1957년 2월, 미국 NACA는 "Martin B-57B" 비행기를 세계 최초로 수소로 20분간 비행시켰다.

  • 1958년, 미국 록히드 마틴의 선행개발팀 스컹크 웍스가 액체수소+엔진 비행기인 CL400 Suntan을 내놓았지만, 당시 수소의 생산, 액체수소의 보관, 공급망 등의 난항으로 연구를 접었다.

  • 2003년 1월, 유럽 에어버스가 34개 협력사들과 함께 CRYOPLANE이란 프로젝트를 수행하여 타당성, 안전성, 환경적합성, 경제성 등을 종합 검토하는 보고서를 최초로 출간했다.

  • 2008년 4월, 미국 보잉이 세계 최초로 유인으로 "Diamond DA20" 비행기를 비행했다. 2인승이었다.

  • 2009년 7월, 독일 항공우주센터(DLR)이 Lange Aviation과 함께 "Antares DLR-H2" 비행기를 비행시켰다.

  • 2010년
    • 5월, 유럽연합의 ENFICA-FC 프로젝트의 후원을 받아 토리노 대학교에서 "Kappa 77 KP 2U-SOVA" 비행기를 개조해 비행했다. 350bar 고압수소탱크, 20kW 연료전지, 20kW 배터리, 40kW 전동기로 구성되었다.
    • 7월, 미국 보잉이 포드와 함께 수소엔진으로 구동하는 "Phantom Eye" 무인기를 선보였다. (비행X)

  • 2011년 1월, 미국 AeroVironment Global Observer은 최초의 수소엔진 무인기를 비행했다.

  • 2016년 9월, 독일 항공우주센터(DLR)의 4인승 "DLR HY4" 비행기가 비행했다. 9kg 수소탱크, 44kW 연료전지, 22kW 배터리로 구성되었다.

  • 2019년 1월, 미국이 CHEETA(Center for Cryogenic High-Efficiency Electrical Technologies for Aircraft, 항공기 극저온 전기기술센터) 프로젝트에 600만불을 투자해 액체수소의 항공연료화를 연구하기 시작했다. 일리노이대 필립 안셀 교수가 단장을 맡았다. #

  • 2020년
    • 9월, 유럽 에어버스가 수소비행기를 2035년까지 상용화 계획을 밝혔다. 이를 위해 2026년까지 기체 디자인이 확정되어야 한다. 터보프롭(100인승, 1000마일 중거리), 터보팬(200명을 싣고, 2000마일 장거리), 블렌디드윙(기존 민항기들과 달리 B-21 스텔스기처럼 삼각형의 몸체), 총 3가지 종류의 엔진-기체 개발을 목표로 잡고 있다고 밝혔다.
    • 9월, 영국 제로아비아가 6인승 "Piper M-class" 비행기가 영국 크랜필드에서 15분간 비행했다. "Piper PA-46 Malibu" 비행기의 터보프롭 엔진을 연료전지로 교체한 것이다. 2023년까지 805km 운항거리의 20인승을 개발할 목표를 밝혔다. 빌 게이츠와 제프 베조스와 로열 더치 쉘이 2140만달러를 투자했다. #

  • 2021년
    • 3월, 영국 Cranfield Aerospace Solutions(CAS)는 9인승 "Britten-Norman Islander" 비행기를 2022년 9월까지 수소로 개조해 시연하겠다고 밝혔다.
    • 4월, 영국 제로아비아가 20인승 수소비행기용 파워트레인을 선보였다.
    • 5월, 미국 제트블루가 2025년이면 수소비행기를 상용화하겠다며 2000만달러를 투자했다. #
    • 7월, 독일 루프트한자항공이 함부르크공항에서 에어버스사의 A320기체를 바탕으로 수소비행기를 연구하겠다고 밝혔다. #
    • 8월, 미국 플러그파워가 수소 비행기 테스트센터를 설립했다. #
    • 12월, 영국의 항공우주기술연구소 (Aerospace Technology Institute, ATI)는 FlyZero 프로젝트를 개설하고, 액화수소와 수소터빈이 만나면 279인승 9500km 운항이 가능하다고 중형 항공기의 컨셉을 밝혔다. #

  • 2022년
    • 1월, 미국 보잉은 NASA와 수소 연료전지 비행기를 연구하기 시작했다.
    • 2월, 유럽 에어버스가 플러그파워와 수소 연료전지 비행기를, 샤프란-GE와는 수소 엔진 비행기를 연구하기 시작했다. # 테스트베드는 A380 기종으로 골랐다. #
    • 3월, 미국 Pratt & Whitney가 2035년까지 수소용 가스터빈을 개발하겠다고 했다.
    • 4월, 미국 GTL이 150kg 액화수소 탱크를 개발했다. 3.3MW급 연료전지에 달아 헬리콥터를 만들겠다고 했다. #
    • 4월, 유럽과 영국에서 수소터빈을 연구할 H2JET, 수소연료전지를 연구할 H2GEAR 프로그램에 여러 기업이 참여했다. #
    • 4월, 유럽 에어버스가 액화수소의 극저온을 활용해 추진시스템을 초전도체로 교체할 계획을 발표했다. #
    • 5월, 유럽 에어버스가 액화수소 연구에 앞선 일본 가와사키중공업과 협력을 발표했다. #
    • 5월, 영국 제로아비아가 연도별 용량별 출시할 비행기 기종을 발표했다. # 그리고 미쓰비시 중공업과 제트기엔진의 공동연구소를 건설할 계획을 밝혔다. #
    • 5월, 대한민국 현대자동차가 '프로젝트N' 개발성과를 발표했다. 2021년 2월 대한민국에서 첫 수소연료전지 항공기 등록을 받았음을 밝혔다. #
    • 6월, 유럽 에어버스가 액화수소 연구에 앞선 영국 린데와 협력을 발표했다. #
    • 7월, 영국 롤스로이스가 ATI의 FlyZero 팀에 합류해 수소엔진 방식을 협력하겠다고 발표했다. # 또한, 현대자동차와는 수소연료전지 방식을 협력해 RAM(Regional Air Mobility·지역 간 항공 모빌리티), AAM(Advanced Air Mobility·미래항공모빌리티)을 2025년까지 만들겠다고 발표했다. #
    • 7월, 영국 제로아비아로부터 5개 항공사(에드먼튼공항, 빌뇌브공항 등)와 아마존으로부터 1억달러 이상의 투자를 받았다. ZA600(9-19인승용 연료전지)를 2024년까지 100여대를 납품할 예정이다. ZA2000(40-80인승용 연료전지)가 2026년에 나오면 게임체인저가 될 것이라고 예측했다. #
    • 10월, 아메리칸에어라인이 미국 유니버설수소에 투자했다. 유니버설수소는 기존 비행기들의 파워트레인을 연료전지로 교체하는 모듈과, 그린 수소를 판매하는 회사다. #
    • 11월, 영국 제로아비아가 스코틀랜드 AGS공항운영사에도 납품계약을 했다. #
    • 11월, 유럽 에어버스가 2026-2028까지 액화수소탱크를 만들어 A380 MSN1 항공기에 싣겠다는 목표를 밝혔다. #
    • 11월, 유럽 에어버스가 아리안그룹(ArianeGroup, 유럽 우주국 산하, 세계 위성발사 점유율 절반)의 도움을 받아 프랑스 블라냑 공항 툴루즈에 2025년까지 액화수소 충전시설을 건설하겠다고 밝혔다. 아리안그룹은 수소비행기 설계-생산-운영 전반을 돕겠다고 밝혔다. #
    • 12월, 프랑스 블루스피릿에어로가 다쏘의 3D설계 프로그램을 이용해 시뮬레이션을 하겠다고 밝혔다. #
    • 12월, 영국 롤스로이스와 항공사 이지젯은 AE2100을 개조한 수소 제트엔진을 공개 테스트했다. #

  • 2023년
    • 2월, 대한민국 인천국제공항에 액화수소 설비가 들어선다. 우선은 수소버스의 차고지로 쓸 예정이지만 후일 수소비행기로 활용할 수 있다. #
    • 2월, 영국 제로아비아가 네덜란드의 로테르담-헤이그공항(RTM)과 영국 버밍엄공항과 협력 계약을 했다. RTM에서 2025년 상용 비행노선을 만들 계획이다. #
    • 4월, 영국 베스대학 샤오제 페이 연구팀은 수소비행기의 초전도체 파워트레인 개발에 나섰다. #
    • 8월, 프라스 비욘드에어로(Beyond Aero)가 1MW급 파워트레인을 선보였다. #
    • 9월, 미국 유니버셜하이드로젠(Universal Hydrogen)이 기존 비행기를 액화수소비행기로 전환하는 설계를 항공국으로부터 인가받았다. #
    • 10월, 네덜란드 비행제작사 포커(Fokker)가 프랑스 3D프로그램사 다쏘(Dassau)에게 수소비행기 설계를 의뢰했다. 다쏘는 PLM자회사 케오니스(Keonys)에 맡겼다. #
    • 11월, 한국재료연구원이 주행거리 770km, 연속운전 11시간이 가능한 1kW급 PEMFC 연료전지를 선보였다. #

5. 관련 문서[편집]

파일:크리에이티브 커먼즈 라이선스__CC.png 이 문서의 내용 중 전체 또는 일부는 2023-12-04 10:12:54에 나무위키 수소비행기 문서에서 가져왔습니다.

[1] 수소의 생산과정 자체가 친환경이냐 아니냐는 해당 문서에서 논의.[2] 날개에 보관하는 전통연료와 달리 액체수소는 단열을 위해 표면적이 최소화되어야 해서 최대한 몸체에 보관해야 하므로 디자인 변경이 논의된다.[3] 전기 비행기는 배터리가 너무 무거워… ‘수소 비행기’가 뜬다, 조선일보, 2021-05-28

관련 문서