하늘은 수소를 위해 맑아지기 시작합니다

1월의 춥고 푸른 하늘을 향해 이륙한 19인승 도르니어 228 프로펠러 비행기는 언뜻 평범해 보였다. 그러나 왼쪽 프로펠러는 2개의 수소 연료 전지로 구동되는 2메가와트 전기 모터로 회전했습니다. 오른쪽 프로펠러는 표준 등유 엔진으로 작동하여 현재까지 수소로 비행한 항공기 중 가장 큰 항공기였습니다. 영국 글로스터셔에서 10분 시험 비행을 진행한 캘리포니아 스타트업 ZeroAvia의 창립자이자 CEO인 Val Miftakhov는 이날을 "지속 가능한 항공을 위한 역사적인 날"이라고 불렀습니다.

로스앤젤레스에 본사를 둔 Universal Hydrogen은 2월 말까지 50석 수소 동력 항공기를 테스트할 계획입니다. 두 회사 모두 2025년까지 개조된 터보프롭 항공기의 상용 비행을 약속합니다. 프랑스의 거대 항공회사 에어버스(Airbus)는 수소 연료 전지를 사용하고 엔진에서 직접 수소를 연소시켜 비행하는 상징적인 A380 여객기의 2026년 시범 비행을 계획하면서 규모를 더욱 확대하고 있습니다. 그리고 롤스로이스는 순수 수소를 연소하는 항공기 엔진 개발에 진전을 보이고 있습니다.

전 세계 탄소 배출량의 약 2.5%를 담당하는 항공 산업은 2050년까지 순배출 제로를 약속했습니다. 이를 달성하려면 지속 가능한 연료, 하이브리드 전기 엔진, 배터리 전기 항공기를 포함한 여러 경로가 필요합니다.

수소는 또 다른 잠재적인 경로입니다. 연료 전지에서 전기를 만드는 데 사용되거나 엔진에서 연소되는 경우 산소와 결합하여 수증기를 방출합니다. 그린수소가 트럭과 선박용으로 확대된다면 배터리의 환경 문제가 없는 저비용 연료가 될 수 있다.

수소 비행은 저장 및 항공기 인증 문제를 야기하지만 항공 회사는 현재 2035년까지 수소 비행을 위한 기반 작업을 수행하고 있습니다. 부사장인 Amanda Simpson은 "수소는 하늘로 향하고 있으며 우리는 그것을 그곳으로 가져갈 것입니다."라고 말합니다. Airbus Americas의 연구 및 기술 담당 사장입니다.

가장 풍부한 원소인 수소는 중량 기준으로 제트 연료 에너지의 3배에 해당하는 가장 가벼운 원소이기도 합니다. 이는 중력에 맞서는 산업의 핵심입니다. 수소의 문제는 그 부피입니다. 운송을 위해서는 압축 고압 가스나 극저온 액체 형태로 무거운 탱크에 보관해야 합니다.

ZeroAvia는 이미 도로 운송용으로 승인된 압축 수소 가스를 사용하고 있습니다. 테스트 비행기에는 2개의 수소 연료 전지와 탱크가 객실 내부에 장착되어 있었지만, 팀은 현재 미국과 유럽에서 인증 속도를 높이기 위해 항공기 설계 변경을 최소화하는 소형 시스템에 대해 창의적으로 생각하고 있습니다. 연료 전지의 추가 중량으로 인해 비행 거리가 줄어들 수 있지만 "항공기는 사용되는 것보다 훨씬 더 멀리 비행하도록 설계되었기 때문에 문제가 되지 않습니다"라고 전략 담당 부사장인 James McMicking은 말합니다.

이 회사는 Bill Gates와 Jeff Bezos를 포함한 투자자들의 지원을 받고 있습니다. 영국항공(British Airways) 및 유나이티드 항공(United Airlines)과의 파트너십; 수소 전기 파워트레인 시스템에 대한 사전 주문은 1,500개이며, 그 중 절반은 400km 범위의 소형 9~19인승용입니다.

ZeroAvia는 2027년까지 유럽에서 널리 사용되는 항속거리가 두 배인 대형 70인승 터보프롭 항공기를 전환할 계획입니다. 회사는 이를 위해 5MW 전기 모터를 개발 중이며, 공간과 무게를 절약하기 위해 에너지 밀도가 더 높은 액체 수소로 전환할 계획입니다. McMicking은 연료가 항공 산업에 있어 새로운 것이며 더 긴 규제 승인 절차가 필요할 수 있다고 말했습니다.

다음에는 "업계의 주력 제품"인 100~150석 규모의 항공기용 10MW 동력전달장치가 나올 것이라고 그는 말합니다. 보잉 737과 같은 항공기는 항공 배출량의 60%를 차지합니다. 수소를 사용하는 사람들에게 흠집을 내려면 훨씬 더 효율적인 연료 전지가 필요합니다. ZeroAvia는 발생된 대량의 폐열을 재사용할 수 있는 능력을 갖춘 독점적인 고온 연료 전지를 개발하고 있다고 McMicking은 말합니다. “우리는 전력 공급을 위해 제트 엔진 영역으로 우리를 데려가는 설계와 기술 로드맵을 갖고 있습니다.”라고 그는 말합니다.

만능수소

전략적 투자자 중 Airbus, GE Aviation 및 American Airlines를 포함하는 Universal Hydrogen은 액체 수소에 베팅하고 있습니다. 창업자이자 CEO인 폴 에레멘코(Paul Eremenko)는 "우리의 핵심인 수소 공급 및 물류 회사"인 이 스타트업은 속도가 빨라짐에 따라 수소 항공을 위한 원활한 배송 네트워크를 보장하기를 원한다고 말했습니다. 이 회사는 녹색 수소를 공급받아 액체로 만든 후 도로, 철도 또는 선박을 통해 배송할 상대적으로 낮은 기술의 절연 알루미늄 탱크에 넣습니다. "우리는 2025년까지 연방 항공국의 인증을 받기를 원합니다. 이는 과학 프로젝트가 될 수 없음을 의미합니다."라고 그는 말합니다.