Airbus는 최초의 혁신적인 극저온 수소 탱크를 어떻게 설계하고 있나요?

May 02, 2023

Airbus가 설립한 두 개의 제로 배출 개발 센터(ZEDC)가 혁신적인 탱크 설계를 수행합니다.

수소는 미래 항공기의 탄소 배출을 최소화하기 위해 대체 제트 연료로 사용될 수 있습니다. 제트 연료보다 에너지 밀도가 3배 더 높은 수소 동력 항공기의 배출 가스는 환경에 훨씬 덜 해롭습니다. 수소는 여러 가지 방법으로 항공기에 동력을 공급하는 데 사용될 수 있습니다.

기존의 가스 터빈 엔진은 연소에 액체 수소를 사용하도록 수정될 수 있습니다. 또는 수소 연료전지를 사용하여 전기 에너지를 생성할 수도 있는데, 이는 배터리보다 더 견고하고 지속적인 전력원이 될 것으로 예상됩니다. 두 가지 수소 기술(연소 및 연료 전지)이 결합된 하이브리드 접근 방식을 취할 수 있습니다.

어떤 경우에도, 항공기의 상당한 주행 거리를 확보하려면 항공기 내에서 지속적인 수소 공급이 필요합니다. 수소의 유리한 에너지 밀도로 인해 수소의 부피 밀도는 가장 중요한 과제가 됩니다.

수소는 제트 연료보다 훨씬 가볍고 항공기에 제트 연료보다 4배 더 많은 양을 필요로 합니다. 따라서 액체수소의 기내 저장은 항공기 제조업체에게 어려운 과제입니다.

극저온 탱크는 약 -420°F(-250°C)에서 액체 수소를 저장해야 합니다. 급속 동결 온도에는 특수 재료, 더 두꺼운 벽, 실린더 스택 사이의 충분한 격리가 필요합니다.

지난 몇 년 동안 Airbus는 배출가스 제로 항공기를 제작하여 2035년까지 시장에 출시하기 위해 노력해 왔습니다. Airbus는 유럽 파트너와 함께 혁신적인 극저온 수소 저장 탱크를 개발하고 있습니다. 에어버스는 혁신적인 탱크 설계를 수행하기 위해 프랑스와 독일에 두 개의 제로 배출 개발 센터(ZEDC)를 설립했습니다.

독일의 센터는 Airbus Defense and Space 기술과 긴밀한 협력을 통해 수소 연료 전문 지식을 제공합니다. 팀은 특수 실린더에서 수소의 가스화를 관리하기 위해 여러 설계를 테스트하고 있습니다.

탱크의 구조와 야금은 프랑스에서 설계되었습니다. 두 ZEDC 팀은 이론적 원칙을 반복하는 대신 문제에 대한 실용적인 접근 방식을 취했습니다. 그들은 여러 개의 프로토타입을 제작하고, 다양한 조건에서 테스트하고, 디자인을 개선합니다.

Airbus에 따르면 프랑스의 ZEDC 팀은 단 1년 만에 Airbus 최초의 극저온 탱크를 생산했습니다. Airbus는 ZEROe 테스트 항공기에서 극저온 탱크의 작동 프로토타입을 테스트하는 것을 목표로 하고 있습니다. ZEROe 항공기 제조 책임자이자 추진 산업 설계 책임자인 Chris Redfern은 다음과 같이 말합니다.

"이 첫 번째 탱크가 매우 빠르게 제조되는 것을 보는 것은 우리 현장 전체의 팀워크에 대한 진정한 증거입니다. 민첩한 방법론은 훌륭한 프로토타입을 제공했으며 향후 반복에서 개선을 추진하는 데 도움이 될 것입니다. 우리는 효율성을 높이고 비용을 줄이기 위해 탱크를 최적화하고 싶습니다. 또한 환경에 미치는 영향도 더 큽니다. 결국 배출가스 제로 항공기는 전체 수명 주기 동안 배출가스 제로에 최대한 가까워야 합니다."

Airbus 엔지니어들은 툴루즈의 컴퓨터 소프트웨어에서 극저온 수소 실린더를 설계하고 테스트하고 있습니다. 구조 및 흐름 분석 결과는 ZEDC 팀과 공유되어 제조 개선을 검토하고 수행합니다. 수소 테스트를 시작하기 전에 Airbus는 최초로 설계된 탱크를 질소로 테스트하는 것을 목표로 하고 있습니다.

에어버스 최초의 극저온 수소 탱크에 대해 어떻게 생각하시나요? 댓글 섹션에서 알려주십시오.

작가 - Omar는 박사 학위를 소지한 항공 애호가입니다. 항공 우주 공학. 수년간의 기술 및 연구 경험을 바탕으로 Omar는 연구 기반 항공 실무에 중점을 두는 것을 목표로 합니다. 업무 외에도 Omar는 여행, 항공 현장 방문, 비행기 관찰에 대한 열정을 가지고 있습니다. 캐나다 밴쿠버 소재