일본산업뉴스요약

Nikkei X-TECH_2023.7.3

플라잉카, 사회 구현을 향한 카운트다운
플라잉카도 하이브리드로
HIEN Aero Technologies, 부상 시험에 성공

현재, 플라잉카, 이른바 eVTOL(전동 수직 이착륙)기의 2025년 상용 운항 개시를 위해 개발을 추진하고 있는 선행 기업은, 리튬이온/리튬폴리머 배터리를 동력원으로 하는 순수 전동 시스템을 채택하고 있다.

그러나 한편으로 모빌리티로서의 사업성을 확보하는데 있어서 ‘배터리만으로는 현실적으로 어렵다’고 생각하는 관계자가 많은 것도 사실이다. 일본 UAS산업진흥협의회(JUIDA)의 부이사장인 센다(千田) 씨는 “현재의 배터리 성능의 한계를 eVTOL기 업계의 많은 사람들이 알아차리기 시작했다”라고 말한다.

최대 수십 분이라는 짧은 연속 비행시간도 문제지만 특히 문제시되는 것이 충전시간이다. eVTOL기의 경우, 2인승 기체에서도 전기자동차(EV)의 2배 이상인 200kWh 정도, 5인승이면 5배 이상 용량의 배터리를 탑재한다. 그렇게 되면 현재의 EV용 급속충전기의 능력으로는 잦은 빈도의 운항을 실현하기 어렵다.

그래서 eVTOL기 업계에서는 가스터빈 발전기와 배터리를 결합한 하이브리드 시스템에 대한 주목도가 높아지고 있다. 가스터빈은 대전력과 고에너지 밀도를 구현할 수 있고, 설계 자유도가 높다는 장점을 갖고 있다. 등유뿐만 아니라 100% 바이오 연료나 폐식용유 등 지속가능한 연료를 사용해 환경 부하를 줄이는 것도 가능하다.

예를 들면, 2030년의 eVTOL기 사업화를 목표로 하는 혼다는, 현재의 배터리 성능으로는 고객에게 제공할 수 있는 가치가 한정적일 것이라며 가스터빈 발전을 이용한 하이브리드 시스템 개발을 추진하고 있다.

그러한 가운데 국산 eVTOL기를 개발하는 HIEN Aero Technologies(도쿄)는 23년 6월, 가스터빈 발전을 이용한 하이브리드 eVTOL기의 부상 시험에 성공했다. 시험에 사용한 것은 사람이 탈 수 있는 eVTOL기가 아니라, 부상할 때의 전력 부하 변동 특성의 취득이나 평가를 목적으로 한 기술 검증용 기체였다. 하지만 부상에 성공한 것은 아마도 국내 최초일 것이다.

HIEN Aero Technologies는 23년 6월 26~28일에 마쿠하리 멧세에서 열린 전시회 ‘Japan Drone 2023’에서, 기술 검증용 기체와 그것을 베이스로 개발하는 eVTOL기의 실증실험기 ‘HIN Dr-One’의 목업을 선보였다.

기술검증용 기체는 출력 10kW의 가스터빈 2기를 동력원으로 하는 기체로, 4개의 암 선단에 상하 2장, 합계 8장의 프로펠러를 탑재한다. 이륙 중량은 105kg이다.

-- 핵심은 자체 개발한 전력제어시스템 --
가스터빈 발전을 이용한 하이브리드 시스템에서는 통상의 전력계통과 마찬가지로 발전전력과 소비전력을 같게 할 필요가 있다. 그렇지 않으면 시스템이 망가지기 때문이다. 그런데 eVTOL기는 비행 시 전력소비가 심하게 변화한다.

예를 들면, 수직 이착륙 시에는 큰 전력을 필요로 하는 반면 고도를 확보한 수평비행 시의 소비전력은 적다. 그래서 수직 이착륙 시에는 가스터빈과 배터리의 전력을 조합해 모터를 돌리고, 수평비행 시에는 발전한 전력을 배터리에 저장하면서 모터를 구동하는 제어가 중요해진다.

이번에 HIEN Aero Technologies는 독자적인 전력제어시스템 ‘BUTTERFLY’를 개발했다. 이 시스템은 기체의 전력 수요에 따라 발전기에서 꺼내는 전력량을 직접 제어하는 것 외에도 전력을 모터에 전달하거나 배터리 충전 등을 제어한다. 기술 검증용 기체에는 BUTTERFLY를 탑재했다.

HIEN Aero Technologies는 다음 스텝으로서 HIEN Dr-One 실기(実機)를 개발해, 23년 내에 부상 시험의 성공을 목표로 한다고 한다. 이 실기는 페이로드(최대 적재량)가 25kg인 무인기로, 최대속도 180km/h 이상, 항속거리 150km 이상이 목표이다.

여기서 축적한 기술을 활용해 25년의 시험 비행을 목표로 2인승 ‘HIN 2’를 개발한다. HIEN Aero Technologies가 목표로 하고 있는 것은 30년의 시장 투입을 계획하고 있는 6인승 ‘HIEN 6’이다.

HIEN 6는 기체중량 3000kg, 페이로드 500kg으로, 가스터빈의 발전 능력은 400kWh이다. 최대속도는 180km/h 이상, 항속거리는 180km 이상을 목표로 한다. 1시간은 확실히 비행할 수 있는 eVTOL기의 실현을 목표로 하고 있고 한다.

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