유니버설 하이드로젠의 수소 연료 전지 실증기가 지난주 워싱턴주 모스 레이크로 첫 시험 비행을 성공적으로 마쳤습니다. 15분간 진행된 이번 시험 비행은 3,500피트(약 1,067미터) 고도까지 상승했습니다. 이 시험 플랫폼은 세계 최대 수소 연료 전지 항공기인 대시8-300을 기반으로 제작되었습니다.
'라이트닝 맥클린'이라는 별명을 가진 이 비행기는 3월 2일 오전 8시 45분 그랜트 카운티 국제공항(KMWH)에서 이륙하여 15분 후 3,500피트의 순항 고도에 도달했습니다. 연방항공국(FAA)의 특별 감항증명서를 기반으로 한 이번 비행은 2025년까지 진행될 예정인 2년 간의 시험 비행 중 첫 번째 비행입니다. ATR 72 지역 제트기를 개조한 이 비행기는 안전상의 이유로 기존의 화석 연료 터빈 엔진 하나만 남겨두고 나머지는 순수 수소로 구동됩니다.
유니버설 하이드로젠(Universal Hydrogen)은 2025년까지 모든 지역 항공편 운항을 수소 연료 전지로 전환하는 것을 목표로 하고 있습니다. 이 시험에서, 청정 수소 연료 전지로 구동되는 엔진은 물만 배출하고 대기 오염을 유발하지 않습니다. 초기 시험 단계이기 때문에, 다른 엔진은 여전히 기존 연료로 작동합니다. 따라서 좌우 엔진을 보면 블레이드 직경과 블레이드 개수 등에서 큰 차이가 있음을 알 수 있습니다. 유니버설 하이드로젠에 따르면, 수소 연료 전지로 구동되는 항공기는 더 안전하고 운영 비용이 저렴하며 환경에 미치는 영향도 적습니다. 이 회사의 수소 연료 전지는 모듈식으로 설계되어 공항의 기존 화물 시설을 통해 적재 및 하역이 가능하므로, 공항은 별도의 개조 없이 수소 연료 항공기에 필요한 연료를 공급할 수 있습니다. 이론적으로는 더 큰 제트기도 마찬가지로 수소 연료 전지로 구동되는 터보팬 엔진이 2030년대 중반에 상용화될 것으로 예상됩니다.
실제로 유니버설 수소(Universal Hydrogen)의 공동 창립자이자 CEO인 폴 에레멘코는 2030년대 중반까지 제트 여객기가 청정 수소로 운항해야 할 것이며, 그렇지 않으면 항공 업계는 의무적인 업계 전반의 배출량 감축 목표를 달성하기 위해 운항 편수를 줄여야 할 것이라고 믿습니다. 그 결과 항공권 가격이 급격히 상승하고 티켓 구하기가 어려워질 것입니다. 따라서 신에너지 항공기 연구 개발을 시급히 추진해야 합니다. 하지만 이번 첫 비행은 업계에 희망도 안겨줍니다.
이번 임무는 미 공군 출신의 베테랑 시험 조종사이자 회사 수석 시험 조종사인 알렉스 크롤이 수행했습니다. 그는 두 번째 시험 비행에서 화석 연료 엔진에 의존하지 않고 수소 연료 전지 발전기만으로 비행할 수 있었다고 밝혔습니다. 크롤은 "개조된 항공기는 조종 성능이 뛰어나며, 수소 연료 전지 동력 시스템은 기존 터빈 엔진보다 소음과 진동이 훨씬 적습니다."라고 말했습니다.
유니버설 하이드로젠은 미국 항공사인 커넥트 에어라인스를 포함해 수십 대의 수소 동력 지역 제트기 여객기 주문을 확보했습니다. 존 토마스 유니버설 하이드로젠 최고경영자는 라이트닝 맥클레인의 비행을 "전 세계 항공 산업 탈탄소화의 출발점"이라고 불렀습니다.
수소 동력 항공기가 항공 부문의 탄소 배출량 감축을 위한 선택지가 될 수 있는 이유는 무엇일까요?
기후 변화는 향후 수십 년 동안 항공 운송을 위험에 빠뜨리고 있습니다.
워싱턴에 본부를 둔 비영리 연구기관인 세계자원연구소(WRI)에 따르면 항공기는 자동차와 트럭에 비해 이산화탄소를 6분의 1밖에 배출하지 않습니다. 하지만 항공기는 자동차와 트럭보다 하루에 훨씬 적은 승객을 수송합니다.
미국 4대 항공사(아메리칸, 유나이티드, 델타, 사우스웨스트)는 2014년에서 2019년 사이에 제트 연료 사용량을 15% 늘렸습니다. 하지만 더욱 효율적이고 탄소 배출량이 적은 항공기가 생산되고 있음에도 불구하고, 승객 수는 2019년 이후 지속적으로 감소하고 있습니다.
항공사들은 21세기 중반까지 탄소 중립을 달성하기 위해 노력하고 있으며, 일부 항공사는 기후 변화에 적극적으로 대응하기 위해 지속 가능한 연료에 투자하고 있습니다.
지속가능 연료(SAF)는 식용유, 동물성 지방, 생활 폐기물 또는 기타 원료로 만든 바이오 연료입니다. 이 연료는 기존 연료와 혼합하여 제트 엔진에 사용할 수 있으며, 이미 시험 비행과 정기 여객 항공편에도 사용되고 있습니다. 그러나 지속가능 연료는 기존 제트 연료보다 약 3배나 비싸다는 단점이 있습니다. 더 많은 항공사가 지속가능 연료를 구매하고 사용함에 따라 가격은 더욱 상승할 것으로 예상됩니다. 이에 지지자들은 생산을 촉진하기 위해 세금 감면과 같은 인센티브 제공을 촉구하고 있습니다.
지속 가능한 연료는 전기 항공기나 수소 연료 항공기와 같은 획기적인 기술 발전이 이루어질 때까지 탄소 배출량을 줄일 수 있는 과도기적 연료로 여겨집니다. 실제로 이러한 기술들이 항공 분야에 널리 사용되기까지는 20년에서 30년이 더 걸릴 수도 있습니다.
여러 회사에서 전기 항공기를 설계하고 제작하려고 노력하고 있지만, 대부분은 수직 이착륙이 가능하고 승객도 소수만 태울 수 있는 소형 헬리콥터형 비행기입니다.
200명의 승객을 태울 수 있는 대형 전기 비행기(중형 표준 항공편에 해당)를 제작하려면 더 큰 배터리와 더 긴 비행 시간이 필요합니다. 그렇게 되면 배터리는 완전히 충전했을 때 제트 연료보다 약 40배나 무거워야 합니다. 하지만 배터리 기술의 혁명이 없이는 전기 비행기는 실현 불가능합니다.
수소 에너지는 탄소 배출량 감축을 위한 효과적인 수단이며, 전 세계 에너지 전환에 있어 대체 불가능한 역할을 합니다. 다른 재생 에너지원과 비교했을 때 수소 에너지의 가장 큰 장점은 계절에 관계없이 대규모로 저장할 수 있다는 점입니다. 특히, 석유화학, 철강, 화학 산업과 같은 산업 분야는 물론 항공 산업과 같은 운송 산업에서도 친환경 수소는 심층적인 탈탄소화를 실현할 수 있는 유일한 수단입니다. 국제수소에너지위원회(ICHE)에 따르면, 수소 에너지 시장은 2050년까지 2조 5천억 달러 규모에 이를 것으로 예상됩니다.
환경단체인 국제청정교통위원회(ICCT)에서 자동차 및 항공기 탈탄소화를 연구하는 댄 러더퍼드는 AP통신과의 인터뷰에서 "수소 자체는 매우 가벼운 연료"라며, "하지만 수소를 저장하려면 큰 탱크가 필요하고, 그 탱크 자체가 매우 무겁다"고 말했다.
또한 수소 연료 도입에는 몇 가지 단점과 장애물이 있습니다. 예를 들어, 수소 가스를 액체 형태로 냉각하여 저장하기 위해서는 공항에 대규모의 고비용 신규 인프라를 구축해야 합니다.
하지만 러더퍼드는 수소에 대해 여전히 조심스러운 낙관론을 갖고 있다. 그의 연구팀은 수소 동력 비행기가 2035년까지 약 2,100마일을 비행할 수 있을 것으로 예상한다.
게시 시간: 2023년 3월 16일