한국항공우주연구원

  항공산업 분야에서 전기/하이브리드 동력을 이용하는 항공기에 대한 기술 개발은 꾸준히 진행되어 왔다. 그러나 전지 등 관련 기술의 미성숙으로 인해 기술시현기가 아닌, 양산되어 판매 중인 항공기는 극히 드문 실정이다. 이런 상황에서 최근 전기자동차 시장의 성장은 항공 산업에도 좋은 자극제가 되고 있다. 전기자동차 시장을 이끌고 있는 업체는 전통의 자동차 업체가 아닌 신생 전기자동차 전문업체인 테슬라(Tesla)이다. 테슬라는 2016년 3월에 5인승 소형 세단 전기자동차인 모델3를 공개하면서 판매 예약을 받기 시작했다. 모델3 기본형의 판매가는 35,000 미국 달러에 책정되어 테슬라의 기존 모델들에 비해 매우 저렴하여 1주일 만에 325,000명의 사람들이 구매 예약을 하였다. 테슬라의 계획대로 모델3가 성공적으로 개발되어 대량 판매된다면 전기자동차 인프라도 함께 구축되면서 자동차산업 판도가 급변하게 될 것이다.
  이와 같이 애플(Apple)의 스마트폰인 아이폰이 세상을 바꾼 과정을 지켜보았고 테슬라의 전기자동차 기술 개발이 몰고 올 더 큰 변혁을 기대하면서 항공산업에서도 기존 화석 연료 엔진을 동력장치로 사용하는 항공기가 아닌 전기/하이브리드 동력 항공기 개발에 박차를 가하고 있다. 특히, 스마트폰이나 자동차와 같이 생활밀착형으로 사용할 수 있는 근거리용 개인항공기를 주요 대상으로 기술 개발 중이다. 개인항공기로 적절한 항공기는 수직이착륙이 가능해야 하며 이를 위해 회전익이 주로 사용된다. 이런 측면에서 최근 주목받고 있는 항공기로 VC200 Volocopter와 LightningStrike가 있다.
  독일 회사인 e-volo는 VC200 Volocopter를 개발 중인데, 이 항공기는 사람이 타고 비행할 수 있는 인증을 받은 최초의 멀티콥터이다. VC200은 2016년 2월 독일 항공 당국으로부터 ‘permit-to-fly’ 라는 인증을 받았으며, 이 인증을 통해 동 항공기는 독일 영공에서 비행을 할 수 있게 되었다. VC200은 전기동력을 사용하는 유인 멀티콥터로서 9개의 전지와 18개의 전기모터 구동 프로펠러로 양력 및 추력을 발생한다. 프로펠러는 회전 속도에 변화를 줄 수 있고 피치는 고정하는 형태이며 기체는 가벼운 복합재로 제작되었다. VC200은 2km의 고도에서 100km/h의 속도로 비행할 수 있으며 최대이륙중량은 450kg이고 1시간 이상 비행이 가능하다. e-volo는 VC200을 형식증명을 받아 양산할 계획이며, 2년 내에 항공 스포츠 시장에 진출한 후 궁극적으로는 에어 택시로 판매할 계획이다. 세계적인 IT 기업인 Intel은 2016년에 Ascending Technologies GmbH를 합병했는데 이 회사는 2015년에 e-volo에 자금을 투자한 바 있다. 이와 관련하여 Intel은 자사가 미래의 유/무인 항공기의 개발에 도움이 되었으면 하는 취지에서 투자를 하였다고 설명했다.
  2016년 3월, 미국의 DARPA(Defense Advanced Research Projects Agency)는 VTOL X-Plane 프로그램의 개발자로 미국 회사인 Aurora Flight Sciences를 선정했다. Aurora는 X-Plane 프로그램 2단계(개발)와 3단계(비행시험)를 진행하는데 있어 89.4백만 미국 달러를 지원받게 되었다. X-Plane 프로그램의 목적은 혁신적인 수직이착륙기를 개발하는 것으로 555~740km/h의 전진비행속도, 정지비행 효율 75%, 순항시 양항비 10이상, 비행체 총중량 4.5~5.4톤에 대해 40%이상의 유용하중을 요구사항으로 내걸었다. VC200이 완전 전기동력 항공기인데 비해 Aurora가 설계한 LightningStrike는 하이브리드 동력장치를 탑재한다. 즉, Rolls-Royce사의 AE1107C 터보샤프트 엔진을 이용해서 Honeywell International사의 1 메가와트 급 발전기 3대를 돌려 3 메가와트의 전기를 생산하고 이 전기를 이용해 18개의 덕티드 팬을 돌려 양력과 추력을 발생한다. 효율적인 전기동력 발생 및 분배 시스템 개발과 고효율의 전진비행/정지비행/천이비행을 위한 공기역학적인 날개 개발 등의 기술적 난제를 풀어나가야 한다. Aurora는 2016년 4월 18일, 실물 LightningStrike의 20% 크기의 축소모델을 원격조종으로 비행하는데 성공했다.  
  VC200 Volocopter와 LightningStrike의 사례에서 보듯이 기존의 항공기와 다른 동력원을 사용하고 무인기 기술을 적극 활용하는 항공기는 e-volo와 Aurora 같은 규모는 작지만 기술력을 보유한 기업에서 개발되고 있다. 화석연료 대신 친환경 전기를 동력원으로 사용하는 추세가 자동차 산업 분야에서 활성화된다면 항공 산업 분야에서도 같은 상황이 도래할 것으로 예상되며, 전기/하이브리드 동력 수직이착륙기가 문 앞에서 문 앞까지 이동할 수 있는 개인항공기의 대중화 시대를 앞당기는데 일조할 것으로 기대한다.    
       
※ 이 글은 아래 출처의 기사를 참조하여 작성하였습니다.
VERTIFLITE May/June 2016, pp. 4-5, 8-11
http://www.volocopter.com/
http://www.aurora.aero/