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▲ 에어버스 수소항공기의 이미지
하지만 그렇다고 해서 전기차나 수소차에 사용된 기술을 100% 그대로 항공기나 선박에 적용될 순 없습니다. 따라서 여러 기업들이 항공기나 선박에 최적화된 차세대 친환경 기술 개발에 적극적으로 나서고 있습니다.
전 세계 항공기가 배출하는 이산화탄소는 발전소나 자동차에 비하면 적은 편이지만, 꾸준히 증가하는 추세입니다. 비록 코로나19로 인해 한동안 항공 부분에서 온실가스 배출이 감소했지만, 이는 일시적인 요인이고 장기적으로는 꾸준히 증가할 것이라는 것이 일반적인 예측입니다. 항공기는 무게에 매우 민감해 전기차나 수소차처럼 친환경 기술을 적용하기가 쉽지 않다는 점도 이런 예측을 뒷받침합니다.
이 문제를 극복하기 위해 항공기 제조사들은 고효율 제트기와 전기 비행기 개발에 막대한 자금을 쏟아붓고 있습니다. 수소 연료 전지 항공기 역시 마찬가지입니다. 수소는 다루기가 까다롭고 폭발성이 강해 안전성이 특히 강조되는 항공기 연료로 적합하지 않습니다. 그러나 배터리는 항공기에 탑재하기에는 너무 크고 무거운 물건입니다. 여기에 최근 수소에너지 관련 기술이 크게 발전했기 때문에 항공기 제조사들도 수소에너지에 관심을 보이는 것입니다.
이런 항공기 제조사 중 하나인 에어버스는 기존의 수소차 기술을 항공기에 적용하는 수준을 넘어서 초저온 액체 수소를 이용한 초전도 항공기 시스템을 개발하겠다고 선언했습니다. 현재 에어버스는 초전도 항공기 기술을 개발하고 검증하기 위해 어센드(ASCEND, Advanced Superconducting & Cryogenic Experimental powertraiN Demonstrator)라는 기술 실증 모델을 개발하고 있습니다.
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▲ 어센드 시스템의 구조
수소 연료 전지에서 만든 전기를 전선과 기타 관련 시스템을 통해 전기 모터를 돌리면 이 과정에서 상당한 열이 발생합니다. 만약 대형 여객기 크기의 전기 항공기에 들어가는 시스템이라면 엄청난 열이 발생하면서 전기 시스템의 효율성이 크게 떨어지고 심한 경우 기기 고장의 원인이 될 수 있습니다.
하지만 시스템의 일부라도 저항이 0인 초전도체를 사용하면 에너지 손실은 물론 열 발생도 크게 줄일 수 있습니다. 어센드 시스템은 모터와 관련 시스템에 초전도체를 적용했는데, 초전도 현상을 유지하기 위해 초저온의 액체 수소를 사용합니다. 연료 전지에 들어가는 수소는 어차피 온도를 높인 상태로 사용해도 상관이 없는 만큼 낮은 온도를 더 유용하게 사용하자는 것이 어센드 팀의 복안인 것입니다.
다만 아무리 이론적으로 그럴듯해도 현실에서는 제대로 작동하지 않을 가능성도 있습니다. 따라서 에어버스는 500kW급 프로토타입 시스템을 개발해 가능성을 검증한다는 계획입니다. 어센드 시스템은 초전도체를 사용해서 효율을 극대화하고 열도 줄일 수 있지만, 대신 구조가 복잡해 오작동이나 고장의 가능성이 커지고 정비도 어려울 수 있습니다. 따라서 상용화 가능성을 신중하게 따져야 합니다.
이런 어려움에도 불구하고 수소 항공기에 대한 관심이 커지는 이유는 수소가 배터리와 비교할 수 없을 만큼 높은 에너지 밀도를 지녔기 때문입니다. 배터리 기술의 발전으로 자동차 정도는 내연 기관과 경쟁이 가능하지만, 대형 항공기는 쉽지 않습니다. 그런 만큼 수소 항공기에 대한 관심은 일회성이 아니라 한동안 계속 이어질 것으로 생각됩니다.
고든 정 칼럼니스트 jjy0501@naver.com
