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액체연료 안쓰는 100% 이온추진 항공기 첫 비행 성공

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액체연료 안쓰는 100% 이온추진 항공기 첫 비행 성공

2018.11.22 17:35

이온 추진법 적용, 첫 비행 성공

길이 5m, 무게 2.5㎏ 크기...10초간 60m 비행해

"아직 갈 길 멀지만 위대한 시도"

매사추세츠 공대 제공
매사추세츠 공대 제공

액체연료를 전혀 사용하지 않고 전기기체인 이온 바람으로 나는 항공기가 첫 비행에 성공했다.
 

스티븐 바레트 매사추세츠공대(MIT) 항공학및우주항행학과 교수 연구진은 이온풍을 이용해 나는 소형항공기를 개발해 10초간 60m를 날게 하는데 성공했다고 국제학술지 네이처에 22일(현지시간) 소개했다. 

 

폭 5m, 무게가 2.45㎏의인 이 소형항공기는 전자기기체역학(EAD) 추진 시스템을 장착했다. 지난 1903년 첫 비행에서 12초간 36m를 날아간 라이트 형제의  플라이어 1호와 비슷한 수준이다. 당시 플라이어 1호는 액체 상태의 휘발유를 연료로 사용했다. 항공 기술자들은 이후 공기의 역학적인 움직임만 이용해도 항공기가 스스로 날 수 있다며 액체 연료가 필요없는 비행기가 가능하다고 주장해왔지만 이를 구현할 추진 시스템을 만들지 못했다. 

 

이번에 개발된 항공기의 EAD추진 시스템은 원래는 인공위성이나 우주탐사선의 추진기관으로  사용하려고 미국항공우주국(NASA)에서 개발했다. 강한 전기장을 걸어주면 전하를 띠는 이온이 발생해 이온 바람(이온풍)을 일으킨다. 대기 중에서 이 바람이 공기 분자를 뒤로 밀어내고, 그 반작용으로 비행기가 앞으로 나가는 원리다. 이 기술은 이온 추진, 이온 드라이브 등 다양한 이름으로 불리고 있다.

 

우주에서는 보통 제논과 같은 비활성 기체를 사용해 EAD 시스템을 구현한다. 제논에선 에너지가 큰 자외선 영역의 파장을 가진 이온을 생성할 수 있기 때문이다. 하지만 제논은 매우 희귀해 값이 비싸며, 지구상에서 보편적으로 사용하려는 항공기 개발에 사용하기에는 적합하지 않았다.

 

연구진은 대기 중에  풍부한 질소 분자를 이온화해 추력을 발생시키는 시스템을 설계했다. 시뮬레이션을 통해 동체 디자인을 마쳤다. 또 원격으로 작동하는 200V~40㎸의 배터리를 이용해 전기장을 만들고 이온의 흐름을 만들었다.

 

처음에는 수백번의 시도를 했지만 스스로 이륙하지 못했다. 이 때문에 새총 모양의 발사 장치를 고안했고, 이를 통해 약 50㎝의 높이에서 약 10초간 60m까지 비행시키는데 성공했다. 바레트 교수는 “사람을 태우는 것도 언젠가 가능할 것으로 본다”며 “전력 변환 시스템부터 이온 생성을 더 안정적으로 제어하는 기술까지 다양한 분야에서 진전이 이뤄져야 한다”고 말했다.

 

전문가들은 이 항공기가 사람과 짐을 실어나르는 대형 항공기보다는 택배용 드론 시스템에 적용하는 게 합리적이라고 보고 있다. 다니엘 드루 미국 버클리 캘리포니아대 전자공학과 연구원은 “갈 길은 멀지만, 위대한 시도다"라며 "소형 비행체에 먼저 적용하도록 개발을 진행해야 할 것”고 말했다. 이에 대해 바레트 교수 역시 “도심을 누비는 택배용 드론은 심각한 소음 문제를 낳을 수 있지만 이 기술을 적용하면 소리 없는 비행체를 구현할 수 있다"고 말했다.

 

 

 

 

 

 

 

 


 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

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