독일 합성 소재 전문업체 INVENT는 항공기 원형도를 높이기 위해 SUSTAINair에서 협력합니다.

11개의 유럽 연구 기관과 산업 파트너의 협업인 Horizon 2020 프로젝트 SUSTAINair는 순환 항공 경제를 달성하기 위한 솔루션을 연구 및 개발하기 위해 2021년 1월에 최근에 시작되었습니다. 여기에는 자원 효율성과 항공기 성능을 높이는 동시에 항공기 수명 주기 전반에 걸쳐 폐기물 및 재료 비용을 줄이는 것이 포함됩니다. 컨소시엄 파트너들은 항공우주 부문이 불확실성에 빠졌음에도 불구하고 팬데믹 이후 항공 산업의 녹색 전환을 촉진하는 것이 회복의 길을 제공하는 정부의 전략적 목표로 남아 있다는 점에 주목합니다.

보다 구체적으로, EU가 자금을 지원하는 연구는 순환 경제 실행 계획에 따라 전체 항공 공급망 생태계를 더 친환경적으로 만들고, 항공 우주 제조에 대한 새로운 표준을 설정하고 부문 간 시너지 증대를 가능하게 하는 것을 목표로 합니다. SUSTAINair 프로젝트는 항공 부문에 보다 비용 효율적이고 저탄소 경제로 가는 활주로를 제공하는 동시에 자원 소비, 폐기물 및 배출량의 증가를 처리할 것으로 예상됩니다. 이는 EREA(유럽 항공 연구 기관 협회)의 Future Sky 연구 이니셔티브의 승인을 받았습니다.

오스트리아 공과대학 AIT-LKR ( Seibersdorf), 오스트리아 최대의 연구 및 기술 조직인 이 프로젝트는 5백만 유로의 예산으로 3.5년의 기간에 걸쳐 진행됩니다.

Roither는 항공기 수명 주기의 특정 순환 경제 단계 내에서 각 프로젝트 파트너의 보완 기능을 강조합니다. "SUSTAINair는 원형 설계에서 제조, 유지 보수 및 수리, 조립 및 재활용에 이르기까지 항공기 구성 요소 가치 사슬의 모든 단계를 다루고 있으며 프로젝트 파트너의 결합된 역량과 전문성을 통해 탁월할 것입니다."라고 그는 말합니다.

Roither는 고도로 규제된 항공 부문의 재료 혁신이 비행을 위해 인증을 받아야 한다고 덧붙입니다. 이 때문에 SUSTAINair는 EASA 수석 연구 코디네이터인 Willy Sigl이 이끌게 될 유럽 연합 항공 안전국(EASA, 독일 쾰른)의 조언을 구하고 있습니다.

“EASA의 기여는 새로운 혁신적인 제품 및 비즈니스 모델의 시장 출시 시간을 단축하고 높은 수준의 안전, 보안 및 환경 보호를 가능하게 합니다. 따라서 EASA는 인증, 규정 및 안전 평가 측면에 관한 자문 역할을 하는 SUSTAINair와 같은 일부 연구 프로젝트를 지원합니다.”라고 Sigl은 말합니다.

복합 섬유 전문가가 프로젝트에 참여

복합 섬유 전문업체 INVENT GmbH(독일 브라운슈바이크)도 SUSTAINair 프로젝트에 참여했습니다. 1996년부터 INVENT GmbH는 초기 아이디어에서 양산에 이르기까지 EN 9100 및 Nadcap 인증 회사로서 고정밀 구조 부품을 개발 및 생산해 왔습니다. 이 기술 노하우와 제조 시설은 복합 섬유에 대한 비용 효율적인 순환 경제 접근 방식을 달성하기 위해 프로젝트 내에서 사용 및 개발될 것입니다.

또한 INVENT는 첨단 항공 부문과의 강력한 연결을 통해 프로젝트 내에서 영향력 있는 다양한 활동에 기여할 수 있습니다. 가변형 날개(모핑)의 개발, 센서 기술을 위한 통합 기술 및 생산 폐기물의 새로운 재사용 기술은 일부에 불과합니다. INVENT는 SUSTAINair에서 개발된 기술의 시연을 위한 조정 및 부품 제조에서 핵심적인 역할을 합니다. 기본 접합, 인터페이스 설계 및 금속 제조 기술은 SHM(구조적 상태 모니터링)을 위한 센서 통합을 포함하고 프로젝트 목표 달성을 검증하기 위해 제조, 테스트 및 평가되는 보다 복잡한 조인트 시연자로 이전됩니다.

“SUSTAINair 프로젝트는 순환 경제 개념에 대한 매우 총체적인 접근 방식을 선택하여 항공 상황에 맞게 조정합니다. 이는 이 프로젝트를 흥미진진한 프로젝트의 일부로 만들고 환경과 산업뿐만 아니라 표준화 정책과 관련하여 실질적이고 지속적인 영향을 미칠 수 있는 잠재력을 부여합니다.”라고 INVENT의 SUSTAINair 프로젝트 관리자인 Marc Joulian이 요약합니다.

방문 매수 비율

순환 경제는 가능한 한 오랫동안 자원을 사용하여 자원을 최대한 활용하여 수명주기 동안 총 가치를 높이는 접근 방식입니다. 고품질 재료에 대한 항공우주 수요는 일반적으로 제조 과정에서 많은 양의 폐기물을 동반합니다. 이는 금속 합금 및 복합 재료 모두에 적용됩니다.

SUSTAINair에서 금속 및 합성 항공 자재용으로 개발한 새로운 업 및 재활용 방법은 제조 및 수명 종료(EOL) 과정에서 발생하는 폐기물을 크게 줄이는 데 기여할 것으로 보고됩니다. 탄소 및 유리 섬유 열경화성 재료와 고성능 열가소성 복합 재료를 위한 업사이클링 솔루션이 개발될 것입니다.

SUSTAINair 코디네이터 Roither는 이 프로젝트가 항공 산업을 위한 거의 그물 모양의 부품(완제품의 크기와 모양에 가깝게 제조)을 개발하여 구매 비율을 1에 가깝게 줄이는 것을 목표로 한다고 덧붙였습니다. 폐기되는 것보다 더 많은 재료가 체인을 따라 사용되는 경우 필수적입니다. 이것은 AIT-LKR에서 최근에 개발한 나노 공융 알루미늄 합금과 첨단 고압 다이캐스팅 기술을 결합하여 얻은 것입니다. "이러한 처리는 자동차 산업에서 '신속하고 효율적인' 것으로 알려져 있습니다. SUSTAINair의 개조된 기술과 재료는 항공우주 부품의 제조를 '신속하고 효율적이며 깨끗하게' 만들 것입니다."라고 Roither는 말합니다.

중량을 줄이기 위한 새로운 항공우주 구조, CO₂ 배출량

탄소 섬유 강화 폴리머(CFRP)와 같은 새로운 금속 합금 및 복합 재료는 질량을 줄이고 공기역학적 효율성을 높이며 비행 중 연료 소비를 개선하여 배기 가스를 줄이는 데 사용됩니다. 재료나 항공기 구조에 대한 사소한 변경은 연료 소비와 관련하여 중대한 결과를 초래할 수 있습니다.

이를 염두에 두고 SUSTAINair 컨소시엄 파트너는 유연한 날개를 위한 새로운 재료뿐만 아니라 이러한 항공기 구성 요소에 사용되는 재료에 센서를 통합하는 기술도 개발할 것으로 예상됩니다. 예를 들어, 실시간 데이터 모니터링을 통해 운영자는 항공기의 비행 경로를 조정하여 연료 소비를 줄이는 동시에 항공 구조물의 안전성과 신뢰성을 높이고 유지 보수 비용을 절감할 수 있습니다.

그러나 금속 및 복합 재료의 이러한 조합은 결합 및 수리 작업과 EOL 프로세스의 순환 방식에 대한 기술적 문제 없이 이루어지지 않습니다. "SUSTAINair의 독특한 점은 EOL 분해 및 업사이클링을 고려하여 소재에 더 긴 수명과 더 많은 가치를 부여할 가치 사슬을 따라 혁신적인 기술을 허용하도록 설계 프로세스가 형성된다는 것입니다."라고 항공우주학과 교수인 Chiara Bisagni가 말했습니다. 구조 및 AIAA 펠로우, TU Delft, 네덜란드.

재활용성을 높이는 분해 로봇

항공기는 결합해야 하는 다양한 재료의 많은 부품으로 구성됩니다. 현재 결합은 제거하기 어려운 리벳을 사용하여 수행됩니다. 이로 인해 항공기 부품을 분리하고 효율적으로 재활용하는 것은 경제적으로 불가능할 정도로 어렵고 비용이 많이 듭니다. 리벳은 또한 항공기를 무거워 연료 소비에 부정적인 영향을 미칩니다. 용접 및 기타 접합 기술에 대한 프로젝트 파트너의 특별한 전문 지식은 궁극적으로 리벳의 필요성을 제거할 수 있습니다. 프로젝트 파트너에 따르면 이 혁신은 EASA와 같은 항공 당국에서 제공하는 현재 표준을 변경하지 않고는 채택할 수 없습니다.

항공기 EOL 처리에 인더스트리 4.0 기술을 도입한 SUSTAINair 프로젝트는 자동으로 리벳을 감지하고 제거하는 로봇 헤드를 개발하여 합금 분리를 가능하게 하여 더 높은 가치의 재활용 항공기 재료를 개발하는 것입니다. "결합 및 제거 활동을 지원하기 위해 INVENT는 접착 결합된 복합 구성 요소의 손상 없는 분리를 실현하는 새로운 기술을 개발했습니다. SUSTAINair는 우리에게 더 발전할 수 있는 기회를 제공합니다.”라고 INVENT의 SUSTAINair 프로젝트 관리자인 Jesper de Wit가 덧붙입니다.

Flightpath 2050에서

프로젝트 파트너는 EU 그린 딜 및 Flightpath 2050에서 설정한 목표를 추구하는 순환 항공의 최전선에 있습니다. 순환 경제로의 전환으로 인한 기술 혁신은 COVID-19의 경제적 영향을 해결하기 위한 경로로 볼 수 있습니다. 항공 부품 공급망 전체에 걸친 산업의 대유행

프로젝트 파트너:AIT-LKR Leichtmetallkompetenzzentrum Ranshofen GmbH(오스트리아), 네덜란드 항공우주 센터 – NLR(네덜란드), Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt e.V. – DLR(독일), JOANNEUM RESEARCH(오스트리아), Johannes Kepler University Linz(오스트리아), Delft University of Technology(네덜란드), AEROCIRCULAR(벨기에), INOCON Technologie GmbH(오스트리아), INVENT GmbH(독일), Dutch Thermoplastic Components BV (네덜란드), RTDS 협회(오스트리아)

이 SUSTAINair 프로젝트는 보조금 계약 101006952에 따라 유럽 연합의 Horizon 2020 연구 및 혁신 프로그램으로부터 자금을 지원받았습니다.