보잉(Boeing) 에코데몬스트레이터 프로그램, 재활용 탄소섬유·엔진 음향 개선 등 테스트

2010년 시작... 안전·효율 향상·환경 발자국 최소화 목표

보잉(Boeing, 미국 일리노이 시카고)은 2010년 에코데몬스트레이터(ecoDemonstrator) 프로그램을 만들어 안전과 효율 향상, 환경 발자국 최소화를 위한 신기술 개발을 가속화했다. 이후 보잉과 산업 파트너들은 유망 기술을 실험실에서 꺼내 실제 비행 테스트로 검증해 혁신을 가속해왔다. 프로그램은 연료 사용, 배출, 소음 저감 기술과 더 지속가능한 소재 적용 등 항공 생태계 전반을 개선할 새로운 기능, 서비스, 접근법 평가로 확대됐다. 신규 인도 보잉 항공기와 전세계 상업 항공 운항 중인 기체에 에코데몬스트레이터 프로그램에서 검증된 기술 다수가 적용됐다(예: 737 MAX의 더 공기역학적으로 효율적인 윙렛).

8대 항공기 테스트 베드로 활용... 2021년 알래스카 항공 737-9 투입

에코데몬스트레이터 프로그램에 8대 항공기가 비행 테스트 베드로 쓰였다. 차세대 737, 757, 777-200, 777 화물기, 787 드림라이너, 엠브라에르 E170 등이 포함된다. 2021년에는 알래스카 항공과 제휴한 737-9가 테스트 플랫폼으로 쓰인다.

지속가능 항공 연료(SAF) 중점... 수명주기 CO₂ 최대 80% 감축, 2018년 세계 최초 100% SAF 상업 비행 달성

지속가능 항공 연료(SAF)도 중점 분야로, 원료에 따라 수명주기 CO₂ 배출을 최대 80% 줄일 잠재력이 있다. 각 테스트 베드 항공기는 지속가능 연료와 일반 제트 연료 혼합물로 비행한다. 이는 SAF 실행 가능성을 입증하고 업계 데이터를 제공한다. 2018년 프로그램은 세계 최초 100% SAF 상업 여객기 비행을 달성해 역사를 썼다.

2019년 777-200, 형상 기억 합금 보텍스 제너레이터 테스트... 순항 시 수납으로 연비·배출 개선

2019년 에코데몬스트레이터 777-200은 이착륙 시 공기역학적 효율을 높이는 소형 수직 날개인 신형 보텍스 제너레이터(vortex generators)를 테스트했다. NASA와 협력 개발한 형상 기억 합금으로 순항 시 불필요한 보텍스 제너레이터가 날개 안으로 수납돼 연비 향상과 탄소 배출 감소를 이뤘다.

2021년 알래스카 항공 737-9, 약 20개 기술 테스트... 온실가스 측정 확대·엔진 내 음향 라이닝 평가

2021년 프로그램은 알래스카 항공 737-9에서 약 20개 기술을 테스트한다. 보잉과 알래스카는 국립해양대기청(NOAA)과 협력해 온실가스 배출 측정을 확대해 기후 모델링과 장기 예측 개선을 돕는다. 엔진 내 음향 라이닝을 평가해 현재 제트 엔진 소음 저감과 차세대 초고 바이패스 모델 설계에 반영한다.

가이 노리스(Guy Norris)가 2021년 10월 Aviation Week 기사에서 추가 이미지와 세부사항을 제공했다:

"이 프로그램은 항공기 CFM 리프(Leap) 1B 엔진 중 하나의 후방 팬 덕트에서 음향 라이닝 개념도 테스트해 현재 엔진뿐만 아니라 차세대 모델 설계에도 잠재적 소음 저감 효과를 평가했습니다. FAA의 지속적 저에너지·배출·소음(Cleen) 프로그램과 공동 수행된 테스트는 처리된 추력 역전 블로커 도어와 후방 팬 분기 덕트 중심체와 추력 역전기 내벽 사이의 특수 개발 음향 글러브에 초점을 맞췄습니다."

재활용 탄소 복합소재 캐빈 사이드월 테스트... 소음 저감·매립 폐기물 감소

또 다른 이니셔티브로 재활용 탄소 복합소재 섬유로 만든 캐빈 인테리어 사이드월을 테스트해 소음 저감과 매립 폐기물 감소를 꾀한다. 가이 노리스의 추가 통찰:

"수명주기 환경 영향 감축 일환으로 캐빈 인테리어가 워싱턴 에버렛 777X 날개 생산 현장에서 회수한 재활용 탄소 복합소재로 만든 사이드월 패널로 부분 구성됐습니다. 테스트는 패널의 음향 특성에 초점을 맞췄으며, 고부가가치 항공우주 부품 재활용의 희귀 사례입니다. 이전 에코데몬스트레이터들은 진동 최소화를 위한 첨단 '음향 튜닝' 사이드월 설계와 재활용 소재로 만든 기타 캐빈 기능도 테스트했습니다."

재활용 탄소섬유, 자가 소독 화장실·제조 부산물 재활용 피팅에도 적용

재활용 탄소섬유 복합소재는 보잉의 자가 소독 화장실에도 사용됐다. 2019년 보잉 소유 777-200에서 테스트된 53개 프로젝트 중 하나다. 이 화장실은 자외선으로 사용 후 약 3초 만에 99.9% 세균을 살균하며, 재활용 탄소섬유 복합소재를 습기 흡수 바닥재에 썼다.

또 다른 재활용 이니셔티브는 2018년 에코데몬스트레이터(페덱스 익스프레스 소유 777 화물기)에서 테스트된 37개 프로젝트 중 하나로, 제조 부산물을 고부가가치 피팅 소재로 재사용해 티타늄 합금(Ti64)을 75% 이상 재활용 함량으로 대체했다. 2015년에는 757에서 능동 유량 제어를 시연해 러더 공기 흐름 개선으로 공기역학적 효율을 15% 이상 높이고 미래에 더 작은 수직 꼬리 날개 설계를 가능케 했다(NASA 협력). 주목할 점은 2012년 보잉이 아메리칸 항공 인도 737-800에서 항공기 전기 동력용 재생 수소 연료전지를 테스트했다는 것이다.

2021 에코데몬스트레이터 프로그램과 이전 비행 테스트 베드 항공기 정보는 boeing.com/ecodemonstrator에서 확인 가능하다.