이는 영국 스태포드셔에 위치한 항공회사 팰크스 에어(Falx Air)가 개발하고 있는 개인용 하이브리드 틸트로터 항공기의 활약상을 상상한 것이다.
이 회사의 오너인 사이먼 스콧은 지금 의료후송은 물론 개인 항공교통의 혁명을 일으키려고 하고 있다. 육군 항공대의 통신병이었던 그는 지난 8년간 틸트로터 방식의 개인용 하이브리드 수직이착륙(VTOL) 항공기를 설계해 왔다. 그는 내년 1월로 예정된 영국 민간항공국(CAA)의 인증 획득을 목표로 현재 이 항공기 시제품의 개발에 주력하고 있다.
그의 설계에서 가장 중요한 것은 배터리에 의존하지 않는 하이브리드 시스템이다. 엔진이 두 대의 발전기를 돌리면 이 발전기가 날개에 있는 전기모터를 돌리는 방식이다. 배터리는 발전기가 만든 전기 중 이렇게 사용하고 남는 전기를 저장한다. 그리고 이 배터리 전력은 이착륙이나 전방비행으로의 전환 등 많은 동력이 필요할 때만 사용한다.
틸트로터 항공기의 로터는 일반적인 헬리콥터 로터보다 면적이 훨씬 적기 때문에 그만큼 큰 힘으로 양력을 형성해 줘야 한다. 스콧은 “엔진이 일정하게 전력을 생산해주기 때문에 2시간 동안 비행한다고 해도 배터리가 하는 일은 거의 없다”고 말한다.
이 같은 하이브리드 시스템 덕분에 이 항공기는 작고 가볍다. 따라서 빠르고 기동성도 우수하다. 제트엔진이나 기어박스 같은 무거운 기계 부속이 없어 1인승 버전의 무게는 450kg도 안 된다. 게다가 엔진은 오직 전력 생산에만 이용되기 때문에 연료소비도 적다.
스콧의 설계는 이미 완료된 상태로 부품만 있으면 제작이 가능하다. 팰크스 에어는 104마력급 2행정 엔진을 실험중이지만 아직 감항능력을 인증받지 못했다. 감항능력이란 항공기가 자체 안전성을 확보하기 위해 갖추어야 할 능력을 말한다.
스콧은 현재 GM의 플러그인 하이브리드 차량인 시보레 볼트에 쓰이는 것과 유사한 화학성분을 지닌 인산철리튬 배터리(26 페이지 참조)를 찾고 있다. 하지만 항공기에 필요한 전력은 자동차보다 훨씬 크다는 문제를 해결해야 한다. 또한 현재의 기술 수준과 시제품 제작에 드는 500만 달러의 비용을 감안해 보면 팰크스 에어가 1월까지 감항능력 인증을 받기는 사실상 힘들어 보인다. 물론 전기로 구동되는 수직이착륙기를 만드는 곳은 여기뿐이 아니다. 지난해 가을 미 항공우주국(NASA) 산하 에임스 연구센터는 연료전지 또는 리튬폴리머 배터리를 사용하는 전기식 헬리콥터의 타당성 여부를 검토한 바 있다.
설계 연구를 주도했던 메릴랜드 대학 항공우주공학과의 인더리트 초프라 교수는 로빈슨 R-22 헬리콥터를 전동식으로 개조하면 된다는 사실을 알았다. 하지만 이론상으로도 한 번 배터리를 충전하면 10분밖에 날 수 없다. 그래서 그는 앞으로 5~10년 내에 하이브리드 헬리콥터가 나올 것으로 보고 있다. 그럼 하이브리드 틸트로터 항공기는 어떨까.
초프라 교수는 “이륙에 더 큰 에너지가 들기 때문에 시간이 걸릴 것”이라고 말한다. 하지만 이미 50만 달러를 이 프로젝트에 들인 스콧은 자신의 하이브리드 틸트로터 항공기가 반드시 날아오를 것이라고 믿어 의심치 않는다. 그는 이렇게 말했다. “이 프로젝트가 잘 될까 의심하는 사람이 있다고요? 그 사람들의 머리 위에 우리의 하이브리드 틸트로터 항공기가 날아다닐 것입니다.”
① 이착륙 때는 주익이 지면에 수직으로 틀어져 로터를 높이 쳐든다. 이렇게 해야 높은 양력 효율을 낸다. 전진비행 할 때의 주익 각도는 지면과 평행해진다. 이에 따라 로터가 고장나도 활공을 통해 착륙할 수 있다.
② 리튬이온 배터리의 무게는 100kg으로 항공기 후미에 장착된다. 이착륙 및 전진비행으로 전환되는 5분 동안 추가동력을 제공한다.
③ 내연기관 엔진은 조종석 뒤에 장착되며, 104마력의 출력을 내 발전기를 작동시킨다. 스콧은 이 엔진의 연료 소모량이 시간당 7.56ℓ에 불과할 것으로 예상하고 있다.
④ 옥탄가 95짜리 연료와 윤활유의 혼합유를 엔진 바로 아래에 위치한 34ℓ짜리 연료탱크에 넣게 된다.
⑤ 55마력의 전기모터 2대가 주익에 붙어있는 5엽식 프로펠러를 돌린다.
⑥ 주익 전면부 끝에는 전기모터를 제어하는 4개의 컨트롤러가 채용돼 있다.
⑦ 조종실 뒤에는 항공기의 자세를 안정시켜주는 자이로스코픽 센서 3개가 장착돼 있다.
⑧ 로켓 추진 방식으로 분출되는 낙하산을 채용, 불의의 사고를 당해도 안전하게 착륙할 수 있다.
| ■ 팰크스 에어 하이브리드 틸트로터 항공기 제원 전장: 5.13m(로터 제외) 전폭: 5.59m(로터 제외) 기체 중량: 445kg 최대 이륙중량: 550kg 순항속도: 시속 290km 최대속도: 시속 435km 항속거리: 700km 가격: 150만 달러 |
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