1. 항속 거리란 무엇이며 왜 중요한가?
항속 거리란 한 번의 충전 또는 연료 보급으로 항공기가 비행할 수 있는 최대 거리다. 이는 비행기의 실용성, 노선 운영 가능성, 상업성에 직결되는 핵심 요소로, 특히 전기 비행기의 경우 배터리 기술에 의해 그 한계가 명확히 드러난다. 현재의 전기 항공기는 대부분 수백 km 이하의 단거리 노선에 적합하며, 이는 장거리 운항이 핵심인 기존 항공 산업 구조와는 대조적인 상황을 초래한다.
2. 배터리 에너지 밀도의 한계
전기 비행기의 항속 거리 제약은 배터리의 에너지 밀도(무게 대비 저장 에너지)에 크게 좌우된다. 현재 상용화된 리튬이온 배터리의 에너지 밀도는 약 250~300Wh/kg 수준으로, 제트 연료(12,000 Wh/kg)와 비교하면 압도적으로 낮다. 이는 비행기의 무게 대비 실질적인 추진 가능 거리를 현저히 제한하는 요소다.
또한 배터리 자체의 무게와 부피, 충전 시간 문제 역시 항속 거리를 증가시키는 데 있어 기술적인 장애로 작용한다. 따라서 단순히 더 큰 배터리를 탑재하는 방식은 오히려 기체 효율성과 안전성을 저해할 수 있어 새로운 기술적 전환이 필수다.
3. 항속 거리 극복을 위한 핵심 기술 ①: 고밀도 배터리 개발
항속 거리 문제를 해결하기 위한 가장 기본적인 방향은 고밀도 배터리의 개발이다. 현재 연구 중인 리튬 황(Li-S), 리튬금속, 전고체 배터리(Solid-state Battery) 등은 500~1,000 Wh/kg 이상의 에너지 밀도를 목표로 하며, 이는 기존 배터리 대비 2~3배 이상 높은 성능을 의미한다.
이러한 차세대 배터리는 아직 대량 생산 및 안전성 확보에는 시간이 필요하지만, 상용화될 경우 항속 거리 제한 문제를 근본적으로 해결할 수 있을 것으로 기대된다.
4. 항속 거리 극복을 위한 핵심 기술 ②: 공기역학적 설계 혁신
배터리 개선 외에도 전기 비행기의 항속 거리 연장을 위해선 기체 설계의 경량화와 공기저항 최소화가 중요하다. 복합 소재를 사용한 경량 기체, 리프팅 바디(Lifting Body) 구조, 고효율 날개 형상 등은 전체 에너지 소비를 줄이고 항속 거리 연장에 직접 기여한다.
또한 날개와 동체 일체형 설계(BWB: Blended Wing Body)는 내부 공간 확보와 공기 저항 감소 측면에서 효과적이며, 전기 추진 시스템에 최적화된 새로운 항공기 형식으로 주목받고 있다.
5. 항속 거리 극복을 위한 핵심 기술 ③: 하이브리드 전기 추진
순수 전기 비행기만으로 장거리 운항이 어려운 현실 속에서 하이브리드 전기 항공기는 매우 실용적인 대안으로 떠오르고 있다. 이는 전기 추진을 기본으로 하되, 터보 제너레이터나 연료 전지를 보조 동력원으로 활용하여 항속 거리를 늘리는 방식이다.
특히 연료 전지를 사용하는 하이브리드 항공기는 배출가스를 획기적으로 줄이면서도 기존 전기 비행기의 제약을 넘는 솔루션으로 주목받는다. 보잉과 에어버스는 이미 관련 기술 실증을 위한 프로젝트를 진행 중이다.
6. 항속 거리 문제를 극복한 실제 사례
현재까지 항속 거리 한계를 극복하기 위해 다양한 시험 비행이 이루어지고 있다. 예를 들어, 이스라엘의 항공 스타트업 ‘Eviation’은 자사의 전기 항공기 ‘Alice’가 800~1,000km 항속을 목표로 개발되고 있으며, 이는 지역 간 상업 노선 운항 가능성을 보여주는 사례로 평가받는다.
또한 NASA의 X-57 Maxwell 프로젝트 역시 항속 거리 증가를 위한 고효율 전기 추진 시스템과 경량 설계 기술을 적용해 시험 운항을 진행 중이다. 이처럼 기술과 실제 운항 테스트가 병행되면서 항속 거리 극복을 향한 청사진이 점점 구체화하고 있다.
7. 미래를 향한 통합적 접근의 필요성
전기 비행기의 항속 거리 한계를 극복하기 위해서는 단순한 배터리 기술의 발전만으로는 부족하다. 기체 설계, 추진 시스템, 에너지 저장 기술, 운영 방식까지 통합적 접근이 필요하다. 또한 각 항공사와 공항이 단거리-중거리-장거리 전기 항공기 전략을 유연하게 조율할 수 있는 인프라와 정책이 뒷받침되어야 한다.
가까운 미래에는 ‘단거리용 순수 전기 항공기’, ‘중장거리 하이브리드 항공기’, ‘장거리용 연료 전지 기반 항공기’가 역할 분담을 하며 하늘을 누비게 될 가능성이 크다. 항속 거리의 한계를 넘는 여정은 기술 혁신만 아니라, 항공 산업 전반의 체계적 전환으로 완성될 것이다.
결론: 항속 거리, 한계가 아닌 도전 과제로
항속 거리 문제는 전기 항공기 기술이 넘어야 할 가장 현실적인 장벽이지만, 동시에 새로운 항공 기술 진화의 촉매제이기도 하다. 전 세계 연구 기관과 항공사, 정책 당국이 이를 해결하기 위한 공동의 기술 로드맵을 만들어가고 있으며, 이미 많은 진전이 이루어지고 있다.
미래의 하늘은 단순한 거리 개념을 넘어서, 얼마나 지속 가능하고 효율적인 비행이 가능한지를 중심으로 재편될 것이다. 전기 비행기의 항속 거리 극복은 곧 더 안전하고 깨끗한 항공의 미래를 여는 열쇠가 될 것이다.