미래의 여객기는 어떤 모습일까

1968년에서 온 시간여행자들이 오늘 공항에 오게 된다면 그들은 놀라게 될 많은 변화를 보게 될 것입니다. 그러나 비행기는 놀라울 정도로 친숙해 보일 것이다. 2017년에는 소재, 엔진, 항공전자공학 분야의 상당한 발전에도 불구하고 항공 역사상 가장 안전한 해, 상업용 항공기는 구조적으로 1960년대 항공기와 유사하게 유지됩니다. 실제로 다양한 버전으로 역사상 가장 많이 팔린 여객기 중 하나인 보잉 737은 1967년에 처음으로 비행했습니다.

이는 상업용 항공이 안전을 우선시하고 입증된 솔루션을 선호하며, 재료 및 엔진 등의 다른 개발로 인해 기존 설계가 여전히 유효하기 때문입니다. 하지만 업계가 탄소 배출을 줄이기 위해 필사적으로 노력하면서 다른 산업보다 조금 더 심각한 도전에 직면하게 된 것은 바로 핵심 기술을 포기하기가 너무 어렵기 때문입니다. 어쩌면 새로운 것을 시도해야 할 때일 수도 있습니다. 그렇다면 50년 후 항공 여행은 어떤 모습일까요?

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여객기의 미래

수년에 걸쳐 항공기 설계의 패러다임을 바꾸려는 여러 시도가 있었습니다. 1970년대는 제한된 콩코드 비행을 제외하고는 현실이 되지 못한 초음속 여행의 미래를 약속했습니다. Northrop B-2 스텔스 폭격기와 유사한 "혼합 날개" 항공기에 대한 아이디어가 때때로 선전되었지만 지금까지는 큰 성공을 거두지 못했습니다.

기술적인 이유와 재정적인 이유가 결합되어 항공기 산업은 다소 이상한 제안을 포기하고 오늘날 표준이 되는 보다 표준적인 설계에 집중하게 되었습니다. 지난 반세기의 느리고 꾸준한 길을 향후 50년에도 이어갈 것인가? 제차 세계대전 말과 달 착륙 사이에 항공을 특징짓는 급속한 기술적 혁신을 다시 볼 수 있을까요? 아폴로? 눈부신 혁신이 눈에 띄게 부족하다고 해서 속지 마십시오. 몇 가지 큰 변화가 곧 다가옵니다.

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전기 비행기

단거리 항공편의 대부분은 향후 수십 년 내에 전기화될 가능성이 높으며, 이로 인해 항공 여행에 대한 우리의 생각이 바뀔 것입니다. 더 작은 전기 모터는 NASA의 X-57 프로토타입에 사용된 것과 유사한 분산 추력을 가능하게 합니다. 낮은 소음 수준과 낮은 운영 비용으로 전기 항공기는 사람들이 살고 일하는 장소에 훨씬 더 가깝게 비행할 수 있습니다.

실제로 몇몇 최첨단 전기 항공기 프로젝트는 9~12인승 Zunum 및 Eviation 개념이 계획하고 있는 것처럼 도시 간 지상 교통을 대체할 뿐만 아니라 도시 내에서도 지상 교통을 대체하는 것을 목표로 합니다. 하늘을 나는 택시가 곧 현실화될 예정이지만, 미래 지향적인 Vahana와 CityAirbus 컨셉이 실제로 미래를 대표하는지 여부는 지켜봐야 합니다. 어쨌든, Door-to-Door 비행은 전기 비행기만의 특권이 아닙니다.

새로운 개념은 아니지만 수직 이착륙에서 고정 날개 구성으로 전환할 수 있는 회전익기의 사용은 지금까지 주로 미군에 국한되어 있었습니다.

그러나 이탈리아 헬리콥터 제조업체인 Leonardo는 현재 상용 출시를 위한 민간 모델을 준비하고 있습니다. AW609, 성공할 경우 경영진 및 지역 항공을 잠재적으로 변화시킬 수 있습니다. AW609는 비행기와 헬리콥터의 디자인 요소를 결합한 제품입니다.

많은 기업이 항공 택시, 통근 비행기, 전기 수직 이착륙(eVTOL) 차량용 전기 추진 시스템을 개발하고 있으며 이들 중 대부분은 자율적입니다. 예를 들어, 전기 모터 제조업체인 MagniX는 배터리 공급업체인 H55와 협력하여 밴쿠버에 본사를 둔 수상 비행기 운영업체인 Harbour Air의 항공기를 완전 전기 항공기로 전환하고 있습니다. 그리고 이스라엘 회사인 Eviation은 휴대폰과 같은 배터리 기술을 탑재하고 최대 800km의 비행 거리를 갖춘 세계 최초의 완전 전기 통근 비행기인 Alice를 개발했습니다.

하이브리드 에너지는 또 다른 방법입니다. 2020년 미국 스타트업 Ampaire의 하이브리드 전기 Eel은 코에 전기 모터를, 뒤쪽에 기존 연소 엔진을 장착한 채 550km의 시험 비행을 완료했습니다. 그리고 화석 연료가 아닌 저탄소 자원으로 생산할 수 있다면 큰 잠재력을 지닌 수소가 있습니다. 에어버스는 재생에너지원에서 생산된 수소로 항공기에 전력을 공급하는 데 필요한 기술에 막대한 투자를 하고 있으며, 언젠가는 CO2 배출 없이 장거리를 이동하는 대형 제트기에 전력을 공급하는 데 이를 사용할 수 있기를 희망하고 있습니다. 보잉은 자체 수소 추진 항공기도 테스트하고 있다.

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속도를 추구하면서

상업용 항공이 전진이 아닌 후퇴한 것처럼 보이는 분야가 하나 있습니다. 예전에는 대서양을 가로질러 초음속으로 비행하는 것이 가능했지만, 오늘날에는 가장 깊은 주머니를 가진 사람들도 아음속 속도에 만족해야 합니다. 일부 스타트업에서는 이 문제를 해결하기 위해 노력하고 있습니다.

실리콘밸리 인큐베이터 Y Combinator와 일본항공 등이 투자자로 투자한 스타트업 Boom Supersonic은 마하 2,2의 속도로 비행하고 콩코드보다 가격이 저렴할 것으로 예상되는 상업용 제트기를 개발하고 있습니다.

Aerion AS2는 행정 서비스 시장을 겨냥한 또 다른 민간 초음속 항공기 프로젝트입니다. 아직 개발 단계에 있지만 이미 소수 제트기 운영업체인 Flexjet으로부터 마하 2,4 AS20 항공기 2대에 대한 1,5억 달러 규모의 주문을 받았습니다. 그러나 이러한 속도조차도 일부 야심찬 연구 프로그램에서 예측한 초음속 속도에는 미치지 못합니다.

독일 항공우주연구소 DLR이 주도하는 프로젝트인 스페이스라이너(Spaceliner)는 음속보다 25배 빠른 속도로 우주 가장자리를 여행할 예정이다. 이런 식으로 약 90분 만에 런던에서 호주까지 비행하는 것이 가능할 것입니다.

독일 항공우주연구소(DLR)의 항공우주 연구 집행위원회 회원인 Rolf Henke는 "항공우주 산업에서는 기술적인 문제가 아닌 재정적 또는 운영상의 문제가 발생하는 경우가 많습니다."라고 말합니다. "혼합 날개는 이미 1920년대에 거론됐고, 극초음속 비행은 1930년대부터 거론됐지만, 위험을 감수하고 막대한 돈을 투자할 의지가 있는 사람이 필요합니다."

극초음속 항공기의 혁명은 얼마나 현실적입니까? 최신 기술이 공존하는 지점까지 갈 수 있을까요?

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"혼합 날개"의 개념

엔지니어들의 제안 중 하나는 제가 이미 여러 번 언급한 "블렌드 윙 바디"입니다. 이 완전히 새로운 항공기 모양은 아이코닉한 군용 항공기에 사용되는 "날개 날개" 디자인과 유사합니다. B-2 폭격기, 그러나 혼합 날개는 중간 부분의 부피가 더 큽니다. 보잉과 에어버스 모두 이 아이디어를 연구하고 있으며 캘리포니아에 본사를 둔 세 번째 기업인 JetZero도 빠르면 2030년 초에 혼합익 항공기를 운용하겠다는 야심찬 목표를 세웠습니다.

JetZero의 공동 창립자이자 CEO인 Tom O'Leary는 "우리는 대형 항공기에서 배출 가스 제로를 향한 길에 대해 매우 진지하게 생각하고 있으며 혼합 날개 기체는 연료 소모량과 배출 가스를 50% 줄일 수 있습니다."라고 말했습니다. "이것은 업계가 익숙했던 것에서 엄청난 도약입니다."

날아다니는 날개와 전통적인 "튜브와 날개" 사이의 일종의 하이브리드인 혼합 날개를 사용하면 전체 항공기가 항력을 최소화하면서 양력을 생성할 수 있습니다. NASA는 이 모양이 "연비를 높이는 데 도움이 되고 항공기 본체 중앙 부분에 더 큰 탑재량 영역(화물 또는 승객)을 생성합니다"라고 말합니다. 기관은 실험용 항공기 중 하나에서 이를 테스트했습니다. X-48. 120년부터 2007년까지 약 2012번의 시험 비행을 통해 두 대의 무인 X-48 원격 조종 항공기가 개념의 실행 가능성을 입증했습니다.

O'Leary에 따르면 제조업체를 방해하는 한 가지 주요 기술 문제가 있습니다. "그것은 비원통형 동체의 압력입니다."라고 그는 튜브 모양의 항공기가 각 비행 중에 발생하는 지속적인 팽창과 수축 주기를 더 잘 처리할 수 있다는 사실을 지적합니다. ""파이프와 날개"에 대해 생각하면 하중이 나누어집니다. 파이프는 압력으로 인한 하중을 받고, 날개는 굽힘으로 인한 하중을 받습니다. 그러나 혼합된 날개는 본질적으로 그것들을 하나로 묶습니다. 이제 가볍고 강한 복합재료로 이 일을 할 수 있게 되었습니다." 이 근본적으로 새로운 형태는 오늘날의 광동체 항공기와 완전히 다른 모양과 느낌의 항공기 내부를 만들어냅니다. JetZero는 2030년까지 항공기 운항을 목표로 하고 있습니다.

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초음속 비행

거의 6개 회사가 초음속 여행을 대중에게 최초로 제공하기 위해 경쟁하고 있습니다. 이는 운송 분야에 대한 투자와 혁신의 대부분이 더 적은 연료를 사용하고 더 깨끗하고 기후 친화적인 옵션을 개발하는 데 초점을 맞추고 있는 상황에서 흥미로운 관심사입니다. 배터리나 수소와 같은 대체 추진 기술.

덴버에 본사를 둔 Boom Supersonic은 2029년에 Overture라는 초음속 여객기를 선보일 계획입니다. 이 회사의 CEO인 블레이크 숄(Blake Scholl)에 따르면 비행기의 좌석은 64~80명 사이일 것으로 예상됩니다. 마하 1,7은 음속의 1,7배, 기존 여객기보다 배 이상 빠른 속도로 비행할 예정이다.

업계 분석가들은 벤처 캐피탈과 상업용 초음속 비행기가 좋은 아이디어처럼 들린다는 생각이 프로젝트를 부활시키는 데 크게 기여했다고 말합니다.

두 회사는 차세대 초음속 비행기가 환경 친화적인 제트 연료를 사용하기 때문에 탄소 배출량이 더 적을 것이라고 밝혔습니다. 이 연료는 대두와 동물성 지방을 포함한 농산물로 만들어집니다. 그러나 비평가들은 그 약속이 몇 가지 중요한 현실을 무시하고 있다고 말합니다. 예를 들어, 오늘날 존재하는 비행기에 사용할 환경 친화적인 항공 연료가 충분하지 않습니다. 그리고 존재하는 연료는 더 비쌉니다. 일부에서는 화석 연료보다 2~4배 더 비싸다고 추정합니다.

그리고 연료가 무엇이든, 현실은 초음속 항공기가 항상 더 많은 연료를 사용한다는 것입니다. 국제청정교통협의회(International Council on Clean Transportation)의 연구에 따르면 2022년까지 초음속 항공기는 더 적은 승객을 태우면서 기존 상업용 항공기보다 2~2050배 더 많은 연료를 사용할 수 있다고 합니다. 그러나 NASA는 적어도 처음에는 초음속 여행이 총 CO 배출량의 아주 작은 부분과 상업용 항공의 아주 작은 부분을 차지할 것이라고 말합니다. 그럼에도 불구하고 항공사들이 년까지 탄소 배출 제로를 달성하겠다고 약속하고 있는 상황에서 일부에서는 초음속 비행기가 그 프레임워크에 어떻게 부합하는지 알기 어렵다고 말합니다.

그러나 분석가들은 상업용 항공사가 계속해서 살아남는 것이 얼마나 어려운지를 고려하여 의구심을 갖고 있습니다. 초음속 비행기는 더 적은 수의 승객을 태우고 더 많은 연료를 사용하게 됩니다. 이 연료가 환경 친화적인 항공유라면 비용은 더욱 증가합니다.

애틀랜타에 본사를 둔 Hermeus는 훨씬 더 빠른 극초음속 상용 여객기를 제작할 가능성을 모색하는 회사 중 하나일 뿐입니다. 초음속 항공기는 음속보다 빠르게 이동하는 반면, 극초음속 항공기는 그 속도의 5배 이상으로 이동합니다.

이 회사의 Halcyon 제트기는 마하 5, 즉 음속의 50배로 비행할 것입니다. 그러나 회사는 그렇게 빠른 항공기를 개발하는 데 직면한 기술적 과제에 대해 개방적입니다. 현재 대변인에 따르면 Halcyon이 공중에 떠 있을 확률은 % 미만이지만 시간이 지나면서 이러한 확률이 향상될 것으로 기대합니다.

그러나 그때에도 Hermeus와 모든 스타트업은 대중이 자신의 프로젝트를 믿고 항공 여행이 환경에 미치는 영향에 대해 점점 커지는 우려에 대처하도록 설득해야 합니다. 이것은 어려운 작업이 될 수 있습니다.

초음속 여행의 부활을 둘러싸고 낙관론과 흥분이 맴돌고 있으며 기술은 계속해서 발전하고 있습니다. 초음속 비행은 연구와 혁신을 위한 끝없는 기회를 열어 항공 여행의 새로운 시대를 열었습니다.

뷔스노브키

따라서 내일의 미래형 항공기를 비행하려면 조금 더 기다려야 할 수도 있지만 오늘날의 탈탄소 항공기를 가능하게 하는 재료와 프로세스에는 여전히 집중할 수 있습니다. 안전벨트를 매세요. 여행은 이제 막 시작되었습니다.

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