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순환경제기업

전통적인 항공기와 조만간 이별할 준비를 해야 할 지도 모르겠다. 수소(Hydrogen) 엔진 항공기가 오고 있다

by 노바티오 2025. 5. 22.

에어버스(AirBus), 2035년부터 수소 항공기 운항 시작 (목표)

 

롤스로이스 고급 차량 Phantom 시리즈 (Image: Rolls Royce 웹사이트 화면 캡처)

한국인들은 영국의 롤스로이스(Rolls Royce)를 고급 자동차 제조회사로 만 알고 있다. 그러나, 롤스로이스는 항공기 엔진 개발 및 생산 전문 기업이다. 항공기 엔진 산업이 주력이고, 고급 차량 제작은 그 다음이다.

롤스로이스에서 개발한 항공기용 수소 엔진, 2023에 테스트를 완료했다 (Image: Rolls Royce 웹사이트 화면 캡처)


미국 보잉사와 경쟁하고 있는 유럽 '에어버스'의 모든 항공기 엔진은 놀랍게도 '롤스로이스'가 제작 및 공급하고 있다. 지난 2023년 롤스로이는 수소 항공기 엔진을 연구 개발에 성공했다. 현재는 민간 항공기에 장착하여 시험 테스트 중이다.

일반적인 수소 자동차는 상용화가 완료되어 스웨덴, 일본, 한국 등 주요 국가에서 운영 중이다. 자동차보다 훨씬 고출력이 필요한 수소 엔진 항공기도 조만간 정식 운행을 시작할 것 같다. 수소 항공기 운항을 위해 가장 먼저 나서서 야심차게 도전하고 있는 항공사가 바로 유럽의 '에어버스(AIRBUS)' 이다.

에어버스가 추진하고 있는 탑승객 100명 규모의 중형 프로텔러 수소항공기 ZEROe 이미지. (Image: Airbus.com 화면 캡처)


에어버스는 "제로이(ZEROe)" 라는 수소 엔진 항공기를 선보였다. 가까운 미래인 2035년에 정식 운항을 목표로 각종 테스트를 진행하고 있다. (어쩌면 내 자신도 삶을 다하기 전에 한 번 쯤은 탑승해 볼 수 있으리라 예상한다.)

전기 자동차와 달리 전기 항공기가 상용화되지 못한 가장 큰 원인으로는 이륙과 비행에 필요한 초고속 출력이 필요한 전기 엔진이 개발되지 않았기 때문이다.

1.2메가와트(MW)의 출력을 달성 한 고출력 수소 엔진 (Image: Airbus.com 화면 캡처)


항공기 무게 230톤에서 300톤 사이의 중형 여객기와 같은 일반적인 상업용 항공기 이륙에 필요한 최소 이륙 속도는 시속 250~300 킬로미터이다.

에어버스 항공사는 2023년에 이 속도 기준을 초과하는 가장 까다로운 기술인 1.2메가와트(MW)의 출력을 달성함으로써, 마침내 세계 항공 엔진 개발 역사에 새로운 이정표를 세웠다.

에어버스가 우선적으로 상용화 예정인 모델은 현재의 장거리 여객기에 대부분 사용되는 제트 엔진이 아닌, 전기 프로펠러 항공 운항 시스템을 채택했다.

에어버스 수소 항공기 구조도 (Image: AIRBUS 화면 캡처)


수소를 연료로 사용하는 항공기 엔진이 고속 출력 모터를 회전시키면서 프로펠러가 돌아가는 방식의 여객기부터 먼저 적용될 예정이다. 단거리 여객기에 먼저 적용될 것으로 보인다.

기존 항공기와 달리, 수소 엔진으로 운행하는 비행기는 하늘을 날면서 오로지 '물' 만을 배출시키므로 대기오염이 전무하다.

수소 항공기는 비행시에 물(H2O)만 배출하므로 대기오염을 일으키지 않는다. (Image: Gemini AI by Google)


현재의 항공기는 휘발유보다 폭발력이 더 높은 항공유를 사용하며 당연히 비행 중에 수 백 톤이 넘는 이상화탄소가 대기 중에 배출된다.

예시) 서울에서 런던까지 점보 제트 항공기(예: 보잉 747 또는 에어버스 A380)로 편도 비행할 경우의 이산화탄소 배출량을 추정하면 다음과 같다.

결론적으로,  평균 비행시간 약 13.5시간 기준으로 총 469.26톤의 이산화탄소가 배출되며, 승객 1명 당 배출량은 1.04톤의 이산화탄소가 배출된다. 요즘 발행되는 항공권을 잘 살펴모면 여행목적지까지의 1인당 이산화탄소 배출 용량이 표시되고 있다.

  • 서울-런던 비행 거리: 약 8,861km ~ 8,913km (평균 비행거리 8,887km)
  • 항공유 1kg당 CO2 배출량: 약 3.16kg (IATA 기준)
  • 점보 제트기의 1시간 당 연료 소모량: 평균 11,000kg (11톤)의 연료 소모
  • 서울-런던 직항 비행 시간: 약 12시간 26분 ~ 14시간 30분 (평균 13.5시간)
  • 점보 제트기의 일반적인 승객 수: 보잉 747-400은 416석, 에어버스 A380은 525석 (평균 450명으로 계산, 좌석 등급 혼합)
  • 서울-런던 편도 항공기 총 연료 소모량 = 13.5 시간 * 11,000 kg/시간 = 148,500 kg
  • 서울-런던 편도 항공기 CO2 총 배출량 = 148,500 kg * 3.16 kg CO2/kg 연료 = 469,260 kg CO2 (즉, 약 469.26 톤의 이산화탄소가 배출)
  • 1인당 CO2 배출량 = 469,260 kg CO2 / 450명 = 약 1,042.8 kg CO2/인(1명의 여행객이 약 1.04 톤의 이산화탄소 배출)

에어버스 항공사가 추진 중인 '수소 허브 공항 구조도' (Image: Airbus.com 캡처)

 

에어버스(AIRBUS)는 수소 항공기와 더불어 마치 주유소처럼 비행기에 수소를 공급할 수 있는 완전한 '수소 공항' 네트워크 형성도 병행하고 있다.

공항에서 에어버스 수소 항공기에 연료로 '수소'를 주입하는 모습 (Image: Airbus.com 캡처)


미국의 델타(Delta) 항공과 이지 젯(easyJet), 그리고 에어 뉴질랜드(Air New Zealand) 등 다수의 항공사가 이 프로젝트에 참여하고 있다.

공군 전투용 비행기 KF-21 국산화(*항공기 엔진 100% 국산화는 아직도 갈 길이 멀다)와 우주 위성 발사체 국산화에 성공한 한국이다.

눈부시게 발전하고 있는 항공 기술로 인해, 가까운 미래에는 인천국제공항을 비롯한 국내 공항에서도 국내 기술로 만든 수소 항공기가 이륙하는 순간을 볼 수 있기를 희망한다.

 

https://yotu.be/5PfS3mz926A?si=ixWHxbCKjaHxOgGX

 

(참고자료 Reference)

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