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값싼 전기로 나는 전동 항공기

[YOU BUILT WHAT?!] 시속 112km로 날며, 한 번 충전에 70센트 밖에 들지 않는 혁신적 항공기

지난 8월 위스콘신 주 오시코시에서 열린 실험항공기협회(EAA)의 에어벤처 쇼. 이 쇼에서 선보인 랜달 피시맨의 일렉트라플라이어-C 항공기는 관객들 머리 위 60m 상공을 거의 소음 없이 비행했다.

세계 최초의 완전 전동 항공기가 비행하는 순간이었다. 실험항공기협회는 이 항공기에 사용된 기술을 격찬했다. 화석연료의 진정한 대안을 제시한 혁신적인 기술이라는 것.

뉴저지 출신의 퇴직한 보석상 피시맨은 동력 항공기와 무동력 항공기를 30년간이나 조종했다. 지난 1990년대 중반 그는 동력 글라이더 키트를 조립해 타고 다녔지만 너무 시끄럽고 신뢰성이 없었다.

그래서 그는 2년 전 그 항공기에 달려 있던 가스엔진을 18마력 전기모터로 교체했다. 전기모터는 친구들과 함께 설계한 것으로 소음과 진동을 최소화한 것이 특징이다.

그리고 114cm짜리 프로펠러를 달기 위해 기체와 지면 사이의 간격을 20cm 더 띄웠다. 더 큰 프로펠러를 달았기 때문에 추력이 기존에 비해 반 이상 세졌다. 그리고 75볼트짜리 티타늄이온 폴리머 배터리 2개를 수납할 수 있는 배터리 팩도 설계했다.

전동 항공기는 이 배터리를 사용해 공중에서 시속 112km로 날며 한 번 충전으로 90분간 비행할 수 있다. 이제 피시맨은 자신의 발명품을 일반에 공개했다.

그는 자신의 웹사이트(electraflyer.com)에서 배터리와 전기식 추진 장치가 포함된 이 항공기의 조립식 키트를 팔고 있다. 그는 2010년 중반까지 새로운 2인승 전동 항공기를 만들어 날릴 계획이다.

! - THE H2WHOA CREDO: DIY는 위험할 수 있다. 파퓰러사이언스는 출간 전 모든 프로젝트를 검토한다. 하지만 독자의 안전은 스스로 책임져야 한다. 항상 보호 장비를 착용하고, 주의사항을 지키며, 제반 법규를 준수해야 한다.




일렉트라플라이어-C 항공기의 구동 메커니즘
2 YEARS / 100,000

모터 컨트롤러 프로펠러 바로 뒤에 모터, 그리고 배터리 팩 1개와 함께 위치해 있다. 배터리에서 이 모터 컨트롤러를 거쳐 모터로 전류를 보내는데, 모터 컨트롤러를 통과하는 전력의 손실률은 단 2%에 불과하다. 이 때문에 전체의 전력 효율은 88%에 이른다. 반면 이 모터와 비슷한 힘을 가진 2행정 가스엔진의 효율은 15%에 불과하다.

전력 생산하는 프로펠러 조종실에서 스위치를 누르면 프로펠러는 풍력발전기가 돼 전력을 생산한다. 순항할 때 프로펠러의 분당 회전수는 2,400회이기 때문에 비행 중 리튬이온 폴리머 배터리의 충전이 가능하다.

디지털식 계기판 전압계는 남은 전력을 점검한다. 피시맨의 설명에 따르면 60볼트까지 내려가면 착륙하는 것이 좋다고 한다. 전압계 아래에는 전류계가 있는데, 이 전류계를 보면 배터리의 소모 속도를 알 수 있다. 재생 모드에서 프로펠러가 배터리를 충전하면 전류계의 수치는 마이너스가 된다.

소음 적은 프로펠러 피시맨의 항공기에 원래 달려 있던 프로펠러는 분당 회전수가 5,000~6,000회나 되며 엄청난 소음을 일으켰다. 하지만 새로 장착한 114cm짜리 프로펠러는 최대 추력에서 분당 3,100회 회전하며 소음도 훨씬 덜하다.

안전한 배터리 팩 안전을 위해 배터리는 방화 세라믹과 얇은 스테인리스 강판으로 싸여 있다. 충전에는 6시간이 걸리며, 한 번 충전에 드는 전기요금은 70센트에 불과하다.
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