Universal Hydrogen은 항공기 탈탄소 계획의 일환으로 건식 편조 탄소 프리폼 탱크를 사용합니다.

사진 제공:유니버설 수소

Airbus SE(네덜란드 라이덴)와 United Technologies Corp.(미국 코네티컷주 파밍턴)의 전 최고 기술 책임자인 Paul Eremenko는 수소 동력 항공. 항공 여행은 전 세계 온실 가스 배출량의 약 2.5%를 차지합니다. 에어버스와 프랑스 정부는 2035년까지 최초의 탈탄소 상용 항공기를 개발하여 이 문제를 해결할 계획을 발표했습니다. 에어버스는 모두 수소 연료 추진을 기반으로 하는 3개의 예비 항공기 설계를 발표했습니다.

Universal Hydrogen CTO인 J.P. Clarke는 "우리가 보기에 핵심 과제는 인프라입니다."라고 말합니다. “파이프라인과 특수 수소 운송 시스템을 구축하는 데 드는 시간과 비용 대신에 우리는 기존의 컨테이너 화물 운송 인프라와 새롭고 효율적인 기술을 결합하여 낮은 자본 투자 솔루션을 제공하고자 합니다. 당사의 트윈 캡슐 모듈을 사용하면 기체에 쉽게 채우고, 운송하고, 적재할 수 있으며 배터리보다 훨씬 가볍습니다. 이 접근 방식은 또한 확장 가능합니다. 수요가 증가함에 따라 공급 네트워크도 증가하여 단순히 유통되는 모듈의 수를 늘리지만 진입 장벽은 낮습니다.”

터보프롭 항공기 개조

이 회사는 ATR 및 Dash 8 트윈 터보프롭 지역 항공기를 수소 연료 전지 추진기로 전환하여 시장을 시작할 계획입니다. 이 항공기용으로 개발된 트윈 캡슐 모듈은 수소 가스의 고압 저장을 위해 저투과성 멤브레인 위에 다층, 중량 최적화, 연속 탄소 편조 프리폼으로 만든 850바 실린더를 사용합니다. 또는 액체 수소를 운반하기 위해 절연되지만 능동적으로 냉각되지 않는 두 개의 금속 탱크. 모듈의 크기는 고압 가스로 400해리, 액체 수소로 550해리를 제공하도록 조정되었습니다.

최대 3개의 모듈이 STC(Supplemental Type Certificate) 수정의 일부로 약간 넓어진 서비스 도어를 통해 비행기의 후면 동체에 탑재됩니다. 수소는 동체 외부에서 나셀로 연결되며, 각각은 터보프롭 엔진을 2메가와트 연료 전지 스택으로 교체하고 프로펠러용 전기 모터와 보조 동력용 소형 모터에 전력을 공급합니다. 연료 전지는 수소를 연료로 사용하고 수증기만 방출합니다. 이 수증기는 환경에 미치는 영향을 최소화하기 위해 비행운이 생성되지 않는 비행 조건에서 수집 및 버려집니다. 나셀의 라디에이터를 포함한 열 관리 시스템이 연료 전지와 모터를 냉각시킵니다.

개조는 가스 또는 액체 연료를 기반으로 하여 위에서 언급한 범위에서 항공기 성능을 유지하도록 설계되었지만 트윈 탱크 모듈을 수용하기 위해 2열의 좌석을 잃어야 합니다. 뒤쪽 갤리선도 앞쪽으로 이동하여 2개의 좌석을 추가로 잃어 총 40명의 승객을 수용할 수 있습니다. 그럼에도 불구하고 Universal Hydrogen은 사용 가능한 좌석 마일당 비용 측면에서 운영 경제성이 거의 변하지 않을 것으로 추정합니다.

현재 수소는 제트 연료보다 비싸지 만 상당한 생산량 증가가 발표되고 계획이 온라인화됨에 따라 비용은 낮아질 것으로 예상됩니다. Eremenko는 또한 연소 엔진에 비해 연료 전지 전기 파워트레인의 유지 관리 및 점검 비용이 최소 25% 개선될 것으로 추정합니다.

비즈니스 모델, 기간 및 파트너

Universal Hydrogen은 2024년 서비스 개시를 목표로 Dash 8 및 ATR 항공기를 개조하기 위한 수소 연료 모듈과 개조 키트를 제공할 계획입니다. Eremenko는 장기 수소 연료 계약에 대한 대가로 본질적으로 "저비용에서 무료로 전환"을 제공하는 지역 운송업체의 수소 전환 보조금을 설명했습니다.

이 초기 단계 이후, 회사는 도시 항공 모빌리티에서 통근 항공기 시장에 이르기까지 소형 항공기 개발자가 맞춤화할 수 있는 오픈 소스 설계로 전환 계획을 발표하는 것을 목표로 합니다. 이 회사는 ATR 및 De Havilland Canada에서 Boeing 및 Airbus에 이르기까지 지역 및 대형 수송 기체의 OEM과 파트너 관계를 맺어 수소를 사용하기로 한 결정의 위험을 줄일 계획입니다.

Universal Hydrogen은 최종 설계를 향해 나아가고 있으며 2021년까지 파워트레인과 연료 모듈의 시연을 준비할 것으로 예상합니다. 실험적인 비행 테스트와 인증이 뒤따를 것입니다. 이와 동시에 회사는 수소 물류 네트워크를 성숙시키고 연료 모듈용 생산 시스템을 개발할 것입니다. 지금까지 설립자와 파트너가 자체 자금으로 약 500만 달러의 자금을 조달했습니다. 첫 번째 수익에 도달하려면 약 3억 달러가 필요할 것으로 추산됩니다.

Universal Hydrogen은 수소 연료 전지를 통해 항공기에 전력을 공급하는 데 중점을 둘 것이지만 수정된 제트 엔진에서 수소를 연소하는 비행기에 전력을 공급하는 데에도 동일한 연료 모듈을 사용할 수 있습니다. 스타트업에 자문을 제공하고 있는 전 Airbus CEO Tom Enders는 회사의 목표인 중거리, 단일 통로 항공기가 전 세계 항공편의 대다수를 차지하며 거대한 시장 잠재력을 제공한다고 말합니다.