솔라 임펄스(Solar Impulse)-세계 최초 태양광 비행기, 모습 드러내다

 

솔라 임펄스(Solar Impulse)-세계 최초 태양광 비행기, 모습 드러내다

[연합뉴스] 2009년 06월 27일(토) 오후 08:44

 

 

화석 연료를 사용하지 않고 태양 에너지로 작동하는 비행기 '솔라 임펄스(Solar Impulse)'가 26일 스위스 취리히 인근의 한 군용 비행장에서 공개됐다.

미래 태양광 비행기의 원형이 될 솔라 임펄스는 이날 모나코의 알베르트 왕자 등 다수의 귀빈들이 참석한 가운데 처음으로 당당한 위용을 드러냈다. 1999년 기구로 세계를 일주한 비행사 베르트랑 피카르는 '솔라 임펄스'를 공개하면서 "어제의 꿈이 오늘은 비행기의 모습으로 나타났고 내일은 재활용 에너지의 대표가 될 것"이라고 말했다.

피카르와 동료 조종사 앙드르 보슈버그는 솔라 임펄스가 1만2천개의 태양 전지와 충전 가능한 리튬 배터리, 4개의 전기 모터로 작동되며 화석 연료는 쓰지 않는다고 설명했다. 그러나 솔라 임펄스가 본격적으로 하늘을 날기까지는 수년이 더 소요될 전망이다.

솔라 임펄스의 엔진은 아직 40마력밖에 내지 못해 이륙시 속도는 시속 35㎞, 비행 중 속도는 시속 70㎞에 불과하다. 이에 따라 비행시간이 너무 길어져 조종사의 교체나 휴식 등을 위해 자주 착륙할 수밖에 없다.

태양광 비행기가 착륙 한 번 하지 않고 세계 일주를 할 수 있기 위해서는 무엇보다도 배터리의 무게를 낮춰 조종사에게 필요한 물품을 더 실을 수 있어야 한다.

악천후도 문제다. 솔라 임펄스는 낮에 충분한 햇살을 받아야 비행할 수 있으며 야간 비행에 필요한 에너지도 배터리에 충전할 수 있기 때문이다.

보슈버그는 "에너지를 모으기 힘든 악천후는 피해야 할 대상"이라며 "가장 유리한 비행로를 따라 비행할 수 있도록 5년 동안 훈련했다"고 말했다. 이처럼 아직은 한계가 많지만 솔라 임펄스는 올해 말 처음으로 시험 비행에 나서게 되며 내년에는 야간 비행도 계획하고 있다.

이와 같이 향후 2년 동안 일련의 시험 비행을 거쳐 그 결과를 토대로 새로운 비행기가 만들어지는 2012년에야 비로소 태양광 비행기의 본격적인 비행이 가능해질 전망이다.

(뒤벤도르프 비행장<스위스> AP=연합뉴스)

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태양에너지만을 이용한 항공기, 솔라 임펄스(Solar Impulse)

 

승무원 1인이 탐승하고 태양에너지만을 이용하여 비행할 수 있는 항공기가 개발되고 있다. 솔라-임펄스(Solar-Impulse) 라 불리는 이 항공기는 스위스가 주도하는 국제팀이 참여하고 있다. 이 솔라임펄스의 두드러진 특징은 태양전지판(solar arrays)로 덮혀진 61미터의 긴 날개에 있다. 첫 번째 솔라임펄스 모델인 HB-SI-A 시제기가 거의 완성단계에 있고 올 중순 비행테스트가 예정되어 있다. 두 번째 모델인 HB-SI-B 는 2011년에 비행이 예정되어 있다. HB는 스위스 등록 항공기의 국제 약어이고 SI는 Solar Impulse 줄임말이고 A,B는 각각 모델버전을 뜻한다.

헬리오스(Helios), 패스파인더(Pathfinder)를 포함해 태양열 구동 항공프로그램의 베테랑 엔지니어이자 현재 DARPA의 초장기 태양열 무인기 개발프로그램인 Vulture 에도 참여하고 있는 NASA의 Mark Guynn 은 10년에서 15년전만 해도 배터리와 태양전지 기술적 문제로 솔라임펄스 같은 큰 규모의 태양열 구동 항공기를 실현하는 것은 불가능했었다고 말한다.

태양열 구동(solar-powered) 비행의 역사는 1974년에 미 ARPA가 지원한 Astroflight의 SunriseⅠ 을 통해 시작되었다. 1981년에 에어로바이런먼트사의 Solar Challenger가 프랑스에서 영국까지 비행을 한 바 있었다. NASA의 ERAST(Environmental Research Aircraft and Sensor Technology)프로그램 하에서도 태양열 구동 프로그램은 계속되었는데 여기서 에어로바이런먼트사는 태양열 구동 무인기인 Pathfinder 와 Helios를 개발하였다. 2001년에 Helios는 하와이 상공 9만6천피트에 도달한 기록을 남겼다. 현재 주목받는 태양열 구동 프로그램으로서는 수년간 체공할 수 있는 무인기를 만들려는 DARPA의 Vulture 프로그램이 있다.

태양열만을 이용해 비행할 수 있는 1인승 솔라임펄스(Solar Impulse) 항공기

솔라임펄스의 날개길이는 지금까지의 태양열 구동 항공기중 가장 긴 61미터(210피트) 이고 이는 에어버스 A340의 날개길이 수준이다. 최대이륙중량은 1500kg, 최대고도 8,500m, 평균속도는 70km/h를 가진다. 태양전지면적 1제곱미터를 통해 24시간동안 28W 정도의 전구하나 켜는 수준의 전기발생력은 날개길이가 길어지는 이유이기도 하며 초경량이 중요한 문제가 된다. 날개 윗면에 태양열을 전기로 변환시키는 180 마이크론 두께의 mono-crystalline silicon 재질의 전지(photovoltaic cells) 12,000 개가 덮혀 있고 전체적으로 30kW를 생산한다.

유연 날개의 비틀림 등 변형으로 인해 전지가 손상되지 않도록 전지를 보호하는 문제는 중요한데 샌드위치 복합재 날개로부터 약간 분리된 방식으로 장착되게 된다. 여러 기술적 어려움도 있지만 그 중에서도 전기저장을 위한 배터리 문제 등 에너지관리가 가장 핵심 분야로서 광전지의 전기변환 능력과 배터리 저장능력향상은 중요한 기술적 이슈다. 현재 A 모델의 경우 배터리 무게가 약 400kg으로서 전체무게의 4분의 1을 차지하고 있는데 배터리의 저장능력 향상과 경량화문제는 두 번째 모델 개발을 통해 계속 진행될 예정이다.

Aerospace America May, 2009 "soaring on a Solar Impulse" 기사

[ARIC]