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느낌의 그림자
도심항공교통 실용화를 위해 배터리 기술이 어떻게 변화해야 할까요?
전기 추진 기반의 개인용 비행체 및 도심항공교통 상용화를 위해 여러 기술들이 개발되어야 하는데요. 도심항공교통 실용화를 위해 배터리 기술이 어떻게 변화해야 할까요?
5개의 답변이 있어요!
안녕하세요. 김재훈 전문가입니다.
도심항공교통의 실용화를 위해서는 현재 리튬이온 배터리보다 에너지 밀도가 대폭 향상되어 수직 이착륙과 장거리 운항에 필요한 고중량 고출력을 감당할 수 있는 전고체 배터리나 리튬메탈 배터리로의 기술 전환이 필수적입니다. 또한 이착륙 시 순간적으로 요구되는 폭발적인 출력을 견디는 고출력 밀도 확보와 함께 회항 회수가 잦은 도심 운항 특성에 맞춰 약 10~15분 내외로 빠르게 충전할 수 있는 초급속 충전 기술이 구현되어야 합니다 여기에 발열로 인한 화재나 폭발 위험을 완벽히 차단하는 열관리 시스템 및 배터리 셀 내부 고장 시에도 전체 시스템이 유지되는 안전 신뢰성이 바탕이 되어야 합니다. 마지막으로 수천 번의 반복 충·방전에도 성능을 유지하는 뛰어난 수명 특성과 셀 팩 단위의 배터리 경량화 설계가 결합될 때 비로소 경제성과 안전성을 갖춘 도심항공교통 상용화가 이루어질 수 있습니다
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채택된 답변안녕하세요. 박재화 전문가입니다.
도심항공교통용 배터리는 자동차용보다 훨씬 높은 에너지 밀도가 요구됩니다. 그래서 같은 무게로 더 오래 비행할 수 있어야 합니다.
이륙과 상승 순간에는 큰 출력을 한꺼번에 써야 하기 때문에 출력 밀도와 빠른 방전 성능도 중요합니다. 짧은 시간에 여러 번 운항하려면 급속 충전이 가능하면서도 충방전을 반복해도 성능 저하가 적은 긴 수명이 필요하게 됩니다.
특히 비행 중 배터리 화재는 매우 위험할 수 있어서 열폭주도 억제하고 문제가 생긴 셀을 빠르게 분리하는 안전 설계는 필수적이라고 할 수 있습니다. 또 배터리 상태를 실시간으로 감시하는 BMS와 냉각 시스템, 고장에 대비한 여유 설계까지 자동차보다 훨씬 엄격하게 요구되게 됩니다.
결국 도심항공 교통이 본격 상용화되려면 배터리가 더 가볍고 강력해지는 것 뿐 아니라 수명과 충전속도, 안전성 등 동시에 개선이 필요합니다.
안녕하세요. 설효훈 전문가입니다. 도심항공교통에 전기 비행체를 사용하려면 배터리가 지금보다 훨씬 가볍고 강력해져야 가능할것으로 판단됩니다. 결국 배터리 기술이 개발되면서 가장 중요한 것은 에너지 밀도입니다. 같은 무게의 배터리에 더 많은 전기를 저장할 수 있어야 합니다. 그래야 배터리를 많이 싣지 않아서 무게가 적게 나가는고 그로인해서 더 오래, 더 멀리 날아갈 수 있습니다. 비행체는 자동차와 달리 배터리 무게 자체가 비행에 큰 영향을 주기 때문입니다. 또 비행 중 배터리에 문제가 생기면 바로 착륙하기 어려울 수 있기 때문에 화재나 과열에 대한 안전성도 매우 중요합니다. 여기에 승객을 태우고 계속 운항하려면 짧은 시간에 충전하고, 여러 번 충전해도 성능이 오래 유지되는 기술도 필요합니다. 결국 배터리는 지금보다 가볍고, 더 많은 에너지를 저장하고, 안전하면서도 빠르게 충전할 수 있는 방향으로 발전해야 합니다. 이런 조건이 갖춰져야 전기 비행체가 실제 대중교통처럼 활용될 수 있습니다.
안녕하세요. 이수민 전문가입니다.
가장 먼저 필요한 건 에너지 밀도예요. 지금 전기차용 리튬이온 셀은 kg당 250~300Wh 수준인데, 냉각 장치와 케이스를 합친 팩 단위로는 200Wh 안팎으로 떨어져요. 항공기는 무게가 곧 비행 거리이고, 법으로 정한 예비 에너지까지 남겨야 해서 실제 운항 거리가 크게 줄어요. 실리콘 음극이나 리튬 금속 음극, 전고체 배터리로 팩 기준 300~400Wh/kg까지 올려야 도시 간 노선도 여유 있게 운항할 수 있어요.
수직 이착륙기는 떠오르고 내려앉을 때 순항보다 몇 배 큰 전력을 한꺼번에 뽑아 써요. 특히 착륙은 배터리가 거의 비어 전압이 떨어진 상태에서 해야 해서, 충전량이 낮아도 큰 전류를 안정적으로 내는 셀이 필요해요.
하루에도 수십 번 뜨고 내려야 하니 10~15분 안에 급속 충전하면서도 수천 번의 충방전을 버티는 수명이 있어야 요금을 낮출 수 있어요. 안전 면에서는 셀 하나가 열폭주를 일으켜도 옆 셀로 번지지 않게 막는 구조와, 남은 에너지를 정확히 예측하는 배터리 관리 시스템을 갖춰야 항공 인증을 통과할 수 있어요 :)
안녕하세요. 강세훈 전문가입니다.
도심항공교통 실용화를 위해서는 배터리가 고에너지밀도와 안정성을 갖춘 조건을 충족해야 할 것이며
소형화가 되어야 할 것입니다. 또한 급속 충전 혹은 운행하며 충전되는 시스템은 기본적으로 바탕이 되어야 한답니다.