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Jun 09, 2023

도심 항공 이동성의 과제와 발전 탐구

마리아 게라 | 2023년 6월 7일 전기추진, 배터리 기술의 발전,

마리아 게라 | 2023년 6월 7일

전기 추진, 배터리 기술, 경량 소재, 자율 시스템의 발전으로 전기 항공의 기반이 마련되었습니다. 이러한 기술 개발은 스타트업이 전기 수직 이착륙(eVTOL) 항공기를 위한 혁신적인 솔루션을 만들 수 있는 기회를 열었습니다. 우리는 최근 그 중 11개를 살펴보았습니다. 그러나 많은 과제가 남아있습니다.

배터리 기술은 전기 항공의 중요한 원동력이지만 eVTOL 항공기의 광범위한 채택을 위해서는 몇 가지 과제를 해결해야 합니다. 중요한 과제 중 일부는 다음과 같습니다.

배터리 에너지 밀도: 전기 항공에는 안전성과 신뢰성을 유지하면서 확장된 비행 범위에 충분한 전력을 제공하기 위해 에너지 밀도가 높은 배터리가 필요합니다.

배터리 수명 및 범위: 제한된 에너지 밀도로 인해 전기 항공기의 비행 범위와 내구성이 제한됩니다. 지역 여행이나 장거리 비행과 같은 기존의 화석 연료 기반 에너지 항공 응용 분야의 요구 사항을 충족하기 위해 전기 항공기의 범위를 늘리는 것은 여전히 ​​어려운 일입니다.

배터리 무게 및 부피: 무게는 항공기 성능, 탑재량 용량 및 효율성에 직접적인 영향을 미치기 때문에 항공에서 중요한 요소입니다. 배터리 시스템은 무거워서 항공기 전체 중량에 영향을 미칠 수 있습니다. 따라서 에너지 저장 용량을 유지하면서 배터리 무게를 줄이는 것은 전기 항공기의 탑재량 용량과 운영 효율성을 극대화하는 데 매우 중요합니다.

안전 및 열 관리: 배터리의 높은 에너지 밀도와 복잡한 화학은 열 폭주 및 화재 가능성을 포함한 안전 위험을 초래합니다. 고출력 충전 및 방전 작업으로 인해 발생하는 열을 제어하고 방출하려면 효과적인 열 관리 시스템이 필수적입니다.

충전 인프라: 항공 전기화를 최대한 활용하려면 강력하고 광범위한 충전 인프라를 개발해야 합니다. 다양한 공항과 위치에 걸쳐 안정적인 충전소 네트워크를 구축하면 전기 항공기의 도입을 촉진할 수 있습니다.

비용: 배터리 비용은 전기 항공 분야에서 여전히 중요한 과제로 남아 있습니다. 리튬 이온과 같은 현재 배터리 기술은 비용이 많이 들고 전기 항공기의 전체 비용에 영향을 미칠 수 있습니다. 전기 항공의 경제성을 높이려면 배터리 제조 발전, 규모의 경제, 대체 배터리 화학 연구를 통한 비용 절감이 필요합니다.

환경 영향: IEA에 따르면 2021년 항공은 전 세계 에너지 관련 CO2 배출량의 2% 이상을 차지했으며, 최근 수십 년 동안 도로, 철도 또는 운송보다 빠르게 성장했습니다. 전기 항공은 탄소 배출을 확실히 감소시키고 환경 지속 가능성을 지원하지만, 배터리 생산 및 폐기와 관련된 환경적 결과를 고려하는 것이 필수적입니다.

항공 배터리 시스템에는 일반적으로 항공기 엔진 시동에 사용되는 주 배터리와 조명, 항공 전자 공학, 통신 시스템, 비상 시스템 및 백업 전원과 같은 필수 항공기 기능에 전력을 공급하는 보조 배터리가 포함될 수 있습니다.

Northvolt와 Cuberg는 안전하고 지속 가능한 전기 비행을 가능하게 하는 고성능 배터리 시스템 개발에 전념하는 새로운 프로그램을 공개했습니다. Cuberg의 전지는 (리튬 이온 전지의 일반적으로 사용되는 흑연 코팅 구리 양극 대신) 순수 리튬 금속으로 구성된 양극을 호스팅합니다. Cuberg에 따르면 405Wh/kg의 특정 에너지를 갖는 20Ah 리튬 금속 셀은 항공 배터리 모듈에 조립될 때 의도한 대로 작동합니다.

Cuberg 모듈의 비에너지는 리튬 이온 기술을 기반으로 한 동급 모듈보다 최대 40% 더 높습니다.

Cubeg의 모듈 성능 지표는 다음과 같습니다.

대량의

16.4kg

크기

95mm x 280mm x 540mm

정격에너지

4.6kWh

에너지 밀도

320Wh/L

비에너지