교통 체증 위를 거의 무소음으로 날고 고층 빌딩과 교외 드론 항구 사이를 항해하는 에어 택시가 있는 미래를 상상해 보세요 . 스마트폰을 터치하면 최소한의 환경 영향으로 교통이 도착한다.
이것은 단순한 공상과학이 아니다. 유나이티드 항공은 시카고 와 뉴욕 에서 이러한 미래형 전기 에어 택시를 계획하고 있다. 미군은 이미 이를 실험하고 있다. 그리고 한 회사는 이르면 2025년에 두바이에서 에어 택시 서비스를 시작하기로 계약을 맺었다. 또 다른 회사는 기대에 부응하여 2024년 파리 올림픽에 참가하는 사람들을 태우고 싶어한다.
보잉, 에어버스를 포함한 기존 항공우주 대기업과 벤처 캐피털의 수십억 달러 지원을 받은 Joby , Archer , Wisk , Lilium 등 전 세계의 스타트업이 이러한 기술 혁명을 선도하고 있으며, 여행 방식을 바꿀 수 있는 전기 수직 이착륙(eVTOL) 항공기를 개발하고 있다.
전기 항공은 도시 혼잡을 완화하고, 농촌 지역에 긴급 배달을 가능하게 하며, 탄소 배출량을 줄이고, 더 조용하고 접근성이 좋은 단거리 항공 여행을 제공할 것을 약속한다.
하지만 이러한 전기 항공기를 부자를 위한 장난감이 아닌 전 세계적으로 널리 보급하려는 노력은 결코 당연한 일이 아니다. Oklahoma Aerospace Institute for Research and Education 의 전무 이사로서 업계를 살펴보면 업계의 현황을 알 수 있다. 모든 위대한 약속된 패러다임 전환과 마찬가지로 수많은 과제가 기다리고 있다. 기술적 장애물, 규제 미로, 대중의 수용을 위한 중요한 전투, 그리고 아마도 물리학 자체도 있다.
왜 항공에 전기를 도입해야 할까?
조지 제트슨의 비행 자동차 와 다섯 번째 요소 의 험난한 택시 사이 어딘가에 고정된 전기 항공의 매력은 기발한 참신함을 넘어선다. 그것은 특히 혼잡한 도시나 접근하기 어려운 시골 지역에서 지상 교통 수단에 대한 효율적이고 친환경적인 대안을 제공할 수 있는 잠재력에 뿌리를 두고 있다.
몇몇 국가 에서는 이미 소형 전기 비행기가 날고 있지만 , eVTOL은 더 짧은 홉을 위해 설계되었다. 오늘날 헬리콥터가 할 수 있는 종류이지만, 더 저렴하고 환경에 미치는 영향이 적다 . eVTOL 제조업체인 Joby는 언젠가 회사의 에어 택시와 Uber의 승차 공유 기술을 결합하기 위해 Uber Air를 인수했다 .
단기적으로, eVTOL이 상업적 운항으로 비행하도록 인증되면 도로 교통을 우회하는 특정 고수요 노선을 운항할 가능성이 높다. 예를 들어 유나이티드 항공이 시카고에서 오헤어 국제공항 과 맨해튼에서 뉴어크 리버티 국제공항까지 의 단거리 홉에서 Archer의 eVTOL을 테스트할 계획이다 .
일부 응용 프로그램은 처음에는 군사적 또는 비상 상황에만 국한될 수 있지만 , 업계의 목표는 광범위한 민간 채택이며, 더 깨끗한 도시 이동성의 미래를 향한 중요한 진전을 나타낸다.
배터리 물리학의 도전
전기 항공 택시가 직면한 가장 중요한 기술적 과제 중 하나는 현재 배터리 기술의 한계이다.
오늘날의 배터리는 지난 10년 동안 상당한 발전을 이루었지만, 현재 항공기에 사용되는 전통적인 탄화수소 연료 의 에너지 밀도와 일치하지 않는다. 이러한 단점은 전기 항공 택시가 아직 화석 연료 대응 제품과 동일한 범위를 달성할 수 없다는 것을 의미하며, 장거리 비행에 대한 운영 범위와 실행 가능성이 제한된다. 현재의 역량은 여전히 전통적인 운송 수단에 미치지 못한다. 그러나 수십 마일 에서 100마일 이상에 이르는 범위를 갖춘 eVTOL 배터리는 도시 내 홉에 충분한 범위를 제공한다.
더 높은 에너지 밀도, 빠른 충전 시간, 더 긴 수명 주기를 제공하는 배터리에 대한 탐구는 전기 항공의 잠재력을 최대한 끌어내는 데 핵심이다.
연구자들이 이 격차를 메우기 위해 노력하는 동안, 수소는 더 높은 에너지 밀도를 자랑하고 수증기만을 방출하는 유망한 대안을 제시한다 . 그러나 수소의 잠재력은 안전한 보관 및 수소 연료 항공을 지원할 수 있는 인프라와 관련된 상당한 장애물로 인해 완화 됩니다 . 이는 복잡하고 비용이 많이 드는 물류 과제를 제시한다.
그리고 물론 마지막 주요 수소 동력 항공기의 유령이 있다. 힌덴부르크 비행선은 1937년에 화재가 났지만 여전히 많은 미국인의 마음속에 크게 자리 잡고 있다 .
규제 장벽
" 하늘에 4D 고속도로 " 를 구축하려면 차량 안전에서 항공 교통 관리 에 이르기까지 모든 것을 포괄하는 포괄적인 규칙이 필요하다 . 현재 미국 연방 항공청은 에어 택시에 전통적인 역할을 하는 조종사가 포함되어야 한다고 요구하고 있다. 이는 이러한 차량을 공역에 통합하는 과도기적 단계를 강조하며, 현재 역량과 완전 자율 비행 비전 간의 격차를 강조한다.
자율 도시 항공 여행을 향한 여정은 차량 운영, 조종사 인증 및 항공 교통 관제에 대한 표준 수립을 포함하여 더 많은 복잡성으로 가득 차 있다. eVTOL은 수백 번의 시험 비행을 했지만 2022년에 한 대의 프로펠러 블레이드가 고장나고 2023년에 또 다른 대의 충돌이 발생한 눈에 띄는 충돌 이후 안전 문제도 있었습니다 . 당시 두 대 모두 원격으로 비행 중이었다.
이러한 새로운 항공사를 누가 관리할 것인가에 대한 질문은 여전히 논란의 여지가 있습니다. FAA 와 같은 국가 항공 당국 , 주 기관 , 지방 자치 단체 또는 이러한 기관의 조합이 관리할 것인지가 문제이다.
미래를 창조하다
장기적으로 전기 항공 택시에 대한 비전은 자율 주행차가 도시 하늘을 누비는 미래와 일치하며, 백 투 더 퓨처 의 장면과 유사하다 . 그러나 이 미래는 자동화와 배터리 효율성의 기술적 도약뿐만 아니라 사람들이 일상 생활에서 자동차와 항공기 모두 자율 주행차의 역할을 인식하고 수용하는 방식에 대한 사회적 변화도 요구합니다. 안전은 여전히 지상의 자율 주행차에 대한 문제이다.
전기 항공 택시를 도시와 농촌 환경에 성공적으로 통합하는 것은 안전하고, 신뢰할 수 있고, 비용 효율적인 교통 수단을 제공하는 능력에 달려 있다.
이러한 차량이 업계의 많은 장애물을 극복하고, 향후 몇 년 동안 운영을 지원하기 위한 규정이 발전함에 따라, 저는 우리가 항공 이동성에서 심오한 변화를 목격할 수 있을 것이라고 믿는다. 하늘은 새로운 차원의 연결성을 제공하여 도시와 우리가 도시를 탐색하는 방식을 재편한다.
이 기사는 Creative Commons 라이선스에 따라 The Conversation 에서 재게시되었습니다. 원본 기사를 읽어보자. 이미지 출처: Joby