1. 도입
 
가. 비행기의 이산화탄소 배출량 감소를 목적으로, 유럽항공우주방위산업(이하 ‘EADS’)은 다양한 전기화와 관련된 프로젝트를 진행 중임
 
1) EADS사는 이것을 [E-aircraft] 프로젝트라고 명명하며, 이것에는 범용의 전기 훈련용 비행기, 시리얼 하이브리드-전기 글라이더 그리고 대형 비행기용 하이브리드 추진시스템이 포함됨
 
나. 2인승 [E-Fan]은, 완전-전기 에어로바틱 비행기와 4개의 전기 엔진을 가진 세계에서 가장 작은 유인 비행기 개발에 관해 [ACS]와의 공동연구가 [EADS Innovation Works] 과정에서 추가적인 기술발전이 있었음을 의미함
 
1) EADS사에 의하면, [E-Fan]의 모든 구성품은 소음 감소와 안전성 향상을 위해 덕트화된 팬을 특징으로 하는 최초의 전기 비행기이며, 최초의 목적의식적으로 제작된 훈련용 전기 비행기임
 
2) 올해 6월 파리 에어쇼에 선보인 2인승 이 비행기는 8개월의 개발과정을 거침
 
가) 60kW 출력과 결합한 2개의 전기 엔진 각각은 덕트화된 가변-피치 팬을 구동시킴
 
나) 전체 정적 엔진 추진력은 약 1.5kN으로, 날개에 있는 2개의 축전지 팩에 의해 에너지가 공급됨
 
다. [E-Fan]의 또 다른 주목할만한 특징은, 메인 엔진이 없이 택싱을 시행하고 비행기의 랜딩기어 휠에 전력을 공급하는 6kW 출력의 모터를 통해 이륙시에 추진가속력을 공급하는 전기 랜딩기어 시스템을 사용한 것임
 
 

2. E-aircraft 개발동향
 
가. [EADS IW]사는 [ACS]와 같은 파트너와 함께 전기 추진시스템을 개발하고 있으며, 이것은 모든 구성품 구조와 기계적인 시스템 모두에 해당하는 것임
 
1) 프랑스 기술연구소인 [CRITT Materiaux Poitou-Charentes]와 [ISAE-ENSMA] 그리고 [C3 Technologies]사가 날개의 건설과 제작을 책임지고 있음
 
2) [Astrium]과 [Eurocopter]의 전기공학 전문가들이 축전지 팩의 시험을 돕고 있음
 
3) 대한민국의 코캄(Kokam)사가 날개 내의 기체에 가깝게 하우징되는 250V 축전지 시스템을 위한 120개 셀의 리튬-폴리머 셀을 공급함
 
4) EADS사는, 높은 에너지 밀도의 셀이 미래의 기술 실증화 시험에서는 사용될 것이라고 밝힘
 
나. [E-Fan] 프로젝트는 프랑스 민간항공연합(Direction Generale de l’Aviation Civile), 유럽지역개발기금(European Regional Development Fund), 프랑스 연방정부, 아끼텐트 지역정부 그리고 프랑스 샤렌테-매러타임 디파트먼트(Departement Charente-Maritime of France)가 공동으로 자금을 지원함
 
1) EADS사의 기술책임자인 장 보티(Jean Botti)씨는, “우리는 [E-Fan] 실증화 작업이 결국에는 파일럿 훈련용 비행기로 기술이 성숙하고 인증되며 시장에 출시될 이상적인 플랫폼이라고 믿고 있다.”라고 밝힘
 
다. 다른 [E-Aircraft] 프로젝트로는, 2011년 파리 에어쇼에 최초로 선보인 [Diamond Aircraft DA36 E-Star 2] 모터 글라이더임
 
1) 이 2인승 비행기는 지멘스사가 공급한 더 경량이며 콤팩트한 전기모터로 업데이트되어, 전체 무게를 100kg 감소시켰다고 EADS사는 밝힘
 
2) 전기는 [Austro Engine]사의 전력 소스로서만 작동되는 제너레이터를 가진 작은 방켈 엔진(Wankel engine)에 의해 공급되며, [EADS IW]사는 날개에 설치되는 축전지 팩을 준비함
 
3) 이 프로젝트의 핵심 파트너는 지멘스로, 연료 소비량과 배출가스 감소를 25% 정도 줄였다고 보고함
 
가) 개발된 구동시스템은 이륙 중에 80kW 그리고 연속 정격출력 65kw를 제공함
 
나) 5kW/kg에서, 전기모터의 연속 출력값은 최초의 프로토타입보다 2배이며 기존의 산업용 전기모터보다 약 5배 정도라고 지멘스는 밝힘
 
다) 파워 일렉트로닉스와 기어박스는 전기모터에 통합되어, 이륙과 상승 도중에 추가 에너지가 축전지로부터 공급되며 정속 주행 중에 다시 충전됨
 
4) 이 글라이더는 2013년 7월 1일에 1시간 처녀비행을 완료함
 
가) “2번째 생산된 비행기를 통해, 우리는 최초로 이 기술이 상업적 사용에 적절하다는 사실을 증명해 내었다. 이 기술은 규모가 커질 수 있으며, 곧 소형 비행기로 통합될 방법을 찾아서 미래에는 50명~100명 정도의 승객이 탑승한 상업용 비행기에 적용될 것이다.”라고 지멘스의 구동 드라이브 비즈니스부 책임자이자 전기 비행기 개발 최초 추진자인 프랭크 안톤(Frank Anton)씨는 밝힘
 
라. 최근 개최된 파리 에어쇼에서 EADS사가 선보인 세 번째 [E-Aircraft] 프로젝트는, 분산형 우주항공 비행추진시스템(DEAP, Distributed Electrical Aerospace Propulsion)이라고 불리는 롤스-로이스사가 이끄는 프로젝트이며, 영국 기술전략위원회(Technology Strategy Board)도 공동으로 자금을 지원함
 
1) 2050년까지의 장기 프로젝트인 이 프로젝트는 분산형 추진시스템 알키텍처와 관련된 것임
 
2) 전기적으로 구동되는 6개의 팬이 날개를 따라 3개의 클러스터에 분산되어 있고, 일반적인 인테이크 덕트에 설치됨
 
가) 이러한 배열은 출발 상황이며, 많은 팬의 설치는 분산형 우주항공 비행추진시스템(DEAP) 프로젝트의 분석 결과에 따라 결정될 것임
 
나) 우수한 가스터빈이 추진을 지원하는 팬에 전기 동력을 그리고 축전지를 충전시키는 기능을 수행함
 
다) 전기적 분산 추진 네트워크가 요구하는 메가와트 파워 수준에서, 새로운 고파워 초전도 전기시스템이 영하 252℃ 이하 온도에서 극저온 냉각에 기반을 두어 설계되고 평가될 것이라고 [E-Thrust] 콘셉트에 기반을 둔 공동 브로슈어에서 밝힘
 
3) 목표는 초전도 와이어에서의 교류전류 손실 때문에 발생하는 열을 줄이는 것이며, 그것들을 최적 온도에서 유지하기 위해 케이블로 밀봉하고 극저온 액체에 의해 둘러싸임
 
가) 영하 252℃의 외부 온도에서 극저온-쿨러를 사용하여 1w의 열을 추출하는 것은 전기모터 60w의 전력이 필요하기 때문에, 이러한 손실을 최소화하는 것은 매우 중요함

4) 분산형 추진시스템의 중요한 장점은, 공기역학적 효율성을 극대화하고 그 주위의 공기 흐름을 최적화하기 위해 비행기 프레임의 구조 내에 그것이 통합될 수 있다는 것임
 
가) 이것은 비행기의 무게, 드래그 그리고 소음을 감소시키며, 다른 장점으로는 가스 파워 유닛의 열 효율성과 팬의 추진 효율성의 분리 최적화를 가능케 하여 전체 비행기 효율성 개선이 가능하다는 것임
 
나) 가스 파워 유닛은 정속운행에 최적화되도록 크기를 작게 만들 수도 있으며, 이륙과 상승을 위해 필요한 추가 전력은 축전지에 의해 공급이 가능함
 
다) “분산 추진 콘셉트는 전기 파워만을 생산하는 가스 파워 유닛 그리고 추진력을 생산하는 전기적 드라이브 팬과 같은 개별 구성품에 대한 더 우수한 최적화 가능성을 제공하여, 이것이 전체적인 추진시스템 통합을 최적화시킨다. 이러한 콘셉트의 개선된 통합작업 덕분에 기대하는 우리의 도미노 효과는, 전체 무게와 비행기 드래그를 감소시키는 것이다.”라고 EADS Innovation Works 책임자인 세바스찬 레미(Sebastien Remy)씨는 설명함
 

<2050년에 적용될 E-aircraft>