Co2문제에 봉착한 미완의 전기비행기

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영국에서 전기비행기는 운행이 가능할까?

영국 정부는 2040년까지 새로운 기존 가솔린 및 디젤 자동차의 판매를 금지할 계획이다. 분명히 계획은 모든 시민들이 전기 또는 하이브리드 전기 자동차를 운전하는 것입니다, 또는 - 더 나은 여전히 - 자전거를 타고. 그러나 전기화가 다른 탄소 집약적 형태의 승객 수송에서 배출을 줄이는 데 도움이 될 수 있습니까? 이것은 복잡한 질문이며 크기가 중요한 질문입니다. 소형 항공기는 전기로 구동될 수 있습니다. 사실 몇몇 회사는 이미 소형 전기 항공기를 개발하고 있으며 향후 몇 년내에 시장에 출시될 수 있습니다. 그러나 대형 항공기의 경우 우리 모두가 더 자주 사용하는 것은 곧 일어날 가능성이 낮습니다. 문제는 추진 기술이 아니라 에너지 저장입니다. 제트 연료는 현재 사용 가능한 가장 진보된 리튬 이온 배터리보다 킬로그램당 약 30 배 더 많은 에너지를 함유하고 있습니다. 세계에서 가장 큰 여객기인 에어버스 A380은 한 번의 비행으로 600명의 승객을 15,000km 비행할 수 있습니다. 그러나 내 계산에 따르면 배터리로 1,000 킬로미터를 조금 넘을 수 있었습니다. 모든 승객과 화물을 배터리로 교체하더라도 그 범위는 여전히 2,000킬로미터 가 적을 것입니다. 현재 사정거리를 유지하기 위해 비행기는 현재 연료 섭취량보다 30배 더 많은 배터리를 필요로 하므로 지상에서 절대 떨어지지 않습니다. 이 절충안은 연료가 이륙 시 항공기 무게의 절반을 차지하기 때문에 장거리 항공편에 특히 나쁩니까. 또한, 연료가 소모될 때 기존의 비행기가 더 가벼워지지만 전기 항공기는 비행 내내 동일한 배터리 무게를 휴대해야 합니다. 내가 말했듯이, 크기는 중요합니다. 5~10석 의 경비행기의 경우 연료는 항공기 무게의 10~20%를 차지할 가능성이 높습니다. 배터리를 위해 연료를 교체하면 비행기가 비실용적인 양으로 비행할 수 있는 거리를 줄일 수 있습니다. 그러나 2~3명의 승객을 추가 배터리로 교체하면 1,000km가 넘는 연료 구동 사거리와 비교하여 500km에서 750km까지 의 사거리를 제공합니다.

최초의 상용 모델

그러나 다른 옵션이 있을 수 있습니다. 이스라엘 회사 Eviation은 최근 세계 최초의 상업용 전기 여객기가 될 것이라고 주장하는 프로토타입 버전을 공개했습니다. Alice라는 이름의 항공기는 제트 연료를 배터리로 교환하는 것이 아니라 추진 시스템이 기체에 통합되는 방식을 개선하는 완전히 새로운 설계 개념입니다. 1,000km의 사정거리를 가진 9명의 승객을 태운 Alice는 2022년에 서비스를 실시할 예정입니다. Alice는 소규모 지역 여행에 대한 실질적인 대안이 될 수 있지만 대부분의 정기 항공편, 심지어 단거리 항공편에 대한 대안은 아닙니다. 그렇다면 전기화는 어떻게 여기에 도움이 될 수 있을까요? 배터리 기술을 개선하는 것이 하나의 옵션입니다. 리튬 공기 배터리로 알려진 새로운 기술은 이론적으로 제트 연료와 동일한 에너지 밀도에 도달 할 수 있습니다. 그러나, 그들은 여전히 실험실 단계에. 항공 산업의 매우 안전에 민감한 특성을 감안할 때, 입증되지 않은 기술에 대한 미래의 항공기를 계획할 가능성은 낮습니다. 향후 20~30년 동안 단거리 항공편에서 볼 수 있는 것은 현재 터보팬 엔진과 새로운 전기 추진기 시스템을 결합한 하이브리드 항공기입니다. 이 보다 유연한 하이브리드 시스템은 이륙에 필요한 높은 추력과 긴 크루즈에 필요한 에너지 밀도를 제공하기 위해 최적화될 수 있습니다. 에어버스, 롤스로이스, 지멘스가 협력하여 하이브리드 전기 추진 비행 데모를 개발하는 E-FanX 프로젝트에서 적극적으로 추진되고 있는 지역입니다. 보통 약 100명의 승객을 태운 BAe 146 항공기를 사용하여 항공기의 4대의 하니웰 터보팬 엔진 중 하나를 2 메가와트 전기 모터가 구동하는 추진 팬으로 대체할 계획입니다. 프로젝트의 초기 단계에서, 전기는 실제로 항공기의 동체 (본체)에 보관 롤스 로이스 AE2100 가스 터빈에 의해 공급됩니다. 그러나 E-FanX는 여전히 하이브리드 전기 기술의 진화에 중요한 단계가 될 것입니다. 에어버스는 2030년대까지 100석 규모의 항공기에 이 기술을 제공하고자 한다고 말합니다. 또한 두 개의 대형 터보팬을 사용하는 기존 디자인보다 효율이 좋은 소위 분산 추진 시스템에 여러 개의 소형 전기 추진 기를 장착할 수 있습니다. 이 아이디어는 별도의 동체와 날개를 하나의"혼합 날개 바디"로결합하여 더 많은 작업을 수행할 수 있으며, 추진 기를 기체와 보다 효율적으로 통합하여 보다 공기역학적인 디자인으로 구현할 수 있습니다. 이를 통해 항공기가 필요로 하는 에너지의 양을 20% 줄일 수 있습니다. 그러나 보잉과 에어버스는 세계 두 대의 주요 항공기 제조업체 중 어느 것도 블렌딩 윙 기술을 적극적으로 추구하고 있지 않습니다. 이러한 주요 설계 변화는 지금 상업적으로 실행 가능한 만들기 위해 너무 많은 기술적인 도전이 있다. 예를 들어 대부분의 공항은 혼합 날개 항공기를 수용할 수 없습니다.

대안 없음

불행하게도, 우리 대부분은 비행의 유형에 대한 현재 제트 연료 터보 팬에 대한 실용적인 대안이 없습니다. 이러한 이유로 주요 항공기 엔진 제조업체는 현재 의 엔진 기술 개선에 많은 투자를 하고 있습니다. 국제 항공 운송 협회는 새로운 세대의 항공기가 대체하는 모델보다 평균 20% 더 연료 효율이 높으며 항공사는 향후 10년 동안 새로운 항공기에 미화 1조 3천억 달러를 투자할 것으로 예상하고 있습니다. 예를 들어, 롤스로이스의 가장 최근 엔진인 새로운 에어버스 A350에전력을 공급하는 트렌트 XWB는 "세계에서 가장 효율적인 대형 에어로 엔진"으로 판매되고 있습니다. 에어버스는 엔진이 A350이 "이전 세대 항공기와 비교할 때 25% 낮은 운영 비용, 연료 연소 및 CO₂ 배출"을 달성하는 데 도움이 될 것이라고 주장합니다. 차세대 롤스로이스 엔진인 UltraFanTM은 연료 소비량과 CO₂ 배출량을 20%에서 25% 더 줄일 것이며 2025년에 가동될 예정입니다. 하지만 현재 항공이 전 세계 CO₂ 배출량의 2%에서 3%에 불과하다는 점을 기억할 필요가 있습니다. 이는 전체 운송 부문의 약 30%에서 35%로, 또 다른 30%에서 35%와 비교됩니다. 항공 승객의 수는 향후 2 년 동안 두 배로 예상되지만 총배출량도 증가하므로 항공이 문제의 더 큰 부분을 차지할 가능성은 낮습니다. 항공기의 세대당 항공 배출량을 20% 줄이는 것은 지속 가능한 개선이 아닐 수 있습니다. 그러나 하이브리드 항공기가 현실화된다면 비행은 오늘날보다 총배출량에 훨씬 더 적게 기여할 수 있습니다.