[과학을읽다]전기차도 있는데, 전기항공기는 없을까?

도버해협 횡단에 성공한 에어버스의 전기 항공기.[사진=유튜브 화면캡처]

[아시아경제 김종화 기자]자동차의 연료로 전기가 사용된지는 오래입니다. 다만, 전기 충전소 등 인프라가 부족해 아직 대중화 덜 됐을뿐 입니다. 하늘을 나는 항공기는 어떨까요? 머나먼 우주로 우주선을 보내는 시대에 전기항공기 만드는 기술이 없진 않을 겁니다.

전기를 동력으로 하는 항공기가 1884년에 이미 탄생했지만 성능이 월등한 가솔린 내연기관이 나오면서 전기항공기에 대한 관심이 사라졌던 것입니다. 그러나 탄소 배출로 인한 환경오염이 문제시 되고, 전기 저장기술이 발전하면서 전기항공기가 다시 주목받고 있습니다.

일반적으로 전기항공기는 화석 연료를 사용하지 않거나 사용량을 현저히 줄인 항공기를 말합니다. 대부분 이차전지와 연료전지, 그리고 태양전지와 같은 전기 동력원을 기반으로 운항하게 됩니다. 그래서 전기항공기는 탄소 발생이 없고, 소음도 현재의 절반으로 줄어들며, 에너지 효율도 화석 연료에 비해 우수합니다. 이로 인해 기존 항공기보다 운항비용이 40% 정도 낮아집니다.

이런 긍정적인 효과에도 상용화가 늦어지는 이유는 경제성이 아직 명확하지 않기 때문입니다. 우선 동력장치인 배터리의 경제적 효율, 안전성과 편리성이 확보돼야 합니다.

또 다른 교통수단과 달리 중량의 영향을 가장 크게 항공기의 특성과 전기차 상용화 때도 문제시 됐던 충전시간과 충전소 확보도 과제입니다. 전기 항공기의 상용화를 위해서는 빠른 속도로 충전해서 장거리로 비행할 수 있어야 하고, 항공기와 충전소 간의 접근성도 해결돼야 하기 때문입니다.

이차전지 분야는 에너지 밀도가 높은 리튬-황 전지 개발, 연료전지 분야는 수소의 효율적 저장과 경량화 기술 확보, 태양전지 분야는 중량이 무겁고 장착 부위의 제한이 있어 무게와 구조의 한계를 극복하는 기술을 개발하고 있는 것으로 전해졌습니다. 배터리의 효율성을 높인 '분산추진' 기술도 상용화 되는 등 전기항공기 상용화는 초읽기에 들어갔습니다.

미국의 스타트업 항공사인 주넘에어로가 대표적입니다. 보잉사의 지원을 받는 주넘에어로는 지난 5월22일(현지시간)는 오는 2022년에 미국의 전용기 서비스 회사인 제트스위트에 최대 100대의 소형 전기 항공기를 인도한다고 발표했습니다. 운항에 투입되면 세계 처음으로 하이브리드 전기항공기가 상업 운항하는 것입니다.

주넘에어로가 공급할 예정인 전기 항공기는 최대 12명을 태우고 시속 550㎞의 속도로 최대 1120㎞까지 비행할 수 있습니다. 주넘에어로는 2020년대 중반까지 1600㎞로 운항거리를 높일 수 있으며, 전기 배터리로 주로 비행하지만 유사시에 대비한 보조 시스템으로 기존 휘발유 엔진도 함께 장착한다고 전했습니다. 연료비는 1㎞에 60원 정도로 일반 항공기보다 90% 이상 저렴합니다.

외신에 따르면 전기 항공기는 투입 초기 실리콘 밸리와 로스앤젤레스를 오가는 등 미국 서해안 단거리 노선에 운영될 전망이고, 주넘에어로는 내년 초까지 지상 테스트를 마친 후 시험비행에 들어갈 예정입니다.

영국의 저가 항공사 이지젯은 지난해 10월 10년 내 전기 항공기를 상용화하겠다고 발표했습니다.[사진=유튜브 화면캡처]

그 외에도 지금 세계 각국은 전기 항공기 시장 선점을 위해 노력 중입니다. 노르웨이는 2040년까지 모든 단거리 노선에 전기항공기를 투입하기로 했고, 미국의 보잉사는 연료 전지를 활용한 FCD프로젝트를 통해 경항공기 시험비행을 마쳤습니다.

영국은 2008년 수소 연료와 리튬 이온 배터리를 조합한 시험비행에 성공한 후 전기모터와 가솔린 엔진을 동시에 사용하는 하이브리드 전기 비행기 실험을 진행하고 있습니다. 관련 항공사는 10년 안에 180명의 승객을 태우고 550㎞를 운항할 수 있으며, 파리-런던 같은 단거리 노선에 취항할 계획입니다.

보잉의 경쟁사인 에어버스도 전기로만 비행하는 2인승 전기 항공기 '이팬(E-Fan)'을 공개한 후 독일의 지멘스와 협력해 하이브리드 비행 기술을 개발 중입니다. 국내에서도 한국항공우주연구원을 중심으로 태양전지 등 이차전지를 비롯한 전기동력 장치 개발이 진행되고 있습니다.

전기 항공기 상용화의 가장 큰 걸림돌은 아직까지 배터리 성능입니다. 기술이 완벽하지 않아 스마트폰 배터리처럼 폭발할 위험이 잔존하기 때문입니다. 배터리 기술이 더 진보하고, 배터리의 무게와 크기가 줄어든다면 탄소 배출 제로의 전기 항공기의 대중화는 더욱 빨라질 것입니다.

김종화 기자 justin@asiae.co.kr