수소의 주요 과제는 무엇입니까

수소 동력 항공기가 현실화되기 전에 수소 저장, 공급망 및 인프라 문제를 극복해야 합니다.

수소는 제트 연료보다 에너지 밀도가 3배 더 높습니다. 수소엔진은 이산화탄소와 질소산화물을 생성하지 않습니다. 액체수소는 터빈 엔진의 연소 과정에 사용될 수 있습니다.

또는 수소 연료전지를 통해 생성된 전기 에너지는 엔진에 동력을 공급합니다. 수소가 제트 연료의 유망한 대안임에도 불구하고 가장 중요한 과제는 여전히 남아 있습니다.

액체수소의 가장 중요한 과제 중 하나는 부피 밀도입니다. 수소는 제트 연료보다 훨씬 가볍기 때문에 부피 밀도가 4배 더 나쁩니다. 즉, 액체수소는 항공기 연료에 비해 항공기에 4배 더 많은 부피를 필요로 합니다. 따라서 액체수소의 기내 저장은 항공기 제조업체에게 어려운 과제입니다.

극저온 실린더는 부피를 최소한으로 유지하면서 액체 수소를 저장해야 합니다. 극저온 실린더는 약 -420°F(-250°C)에서 수소를 저장할 수 있습니다. 급속 동결 온도는 특수 재료, 두꺼운 벽, 실린더 스택 사이의 충분한 격리를 의미합니다.

필요한 수소 중량은 제트 연료의 약 1/3에 불과하지만 훨씬 더 많은 양이 필요하므로 항공기의 구조 중량이 증가합니다. 제트 연료는 날개 탱크에 편리하게 보관할 수 있지만, 수소 실린더는 직경이 너무 커서 날개에 들어갈 수 없습니다.

에어버스가 제안한 오래된 극저온 비행기 설계 중 하나는 객실 위 동체에 수소 탱크를 설치하는 것이었습니다. 대체 설계에서는 외부 날개에 설치된 대형 원통형 탱크도 나타났습니다.

수소는 -434°F(-259°C)에서 고체에서 액체로 녹고 -423°F(-253°C)에서 기체 상태로 끓습니다. 수소를 저장하고 소비하는 이상적인 상태는 액체 상태입니다. 액화 수소는 에너지의 거의 4분의 1을 소비하므로 수소 기반 시스템의 전체 효율성이 감소합니다.

온도 조절도 필수일 뿐만 아니라 보관, 운송, 급유 과정에서 프리앰블 누출을 방지하는 것도 필요합니다. 온도가 -253°C(-423°F)를 초과하면 탱크에 수소 가스 층이 형성될 수 있습니다. 연료를 보급하는 동안 기화로 인해 기체 수소가 손실될 수 있습니다.

수소는 독성이 없기 때문에 대기 중으로 배출될 수 있지만 제대로 관리하지 않으면 의심할 여지 없이 잠재적 에너지가 손실됩니다.

수소는 천연가스보다 훨씬 빠르게 연소되며 제어된 연소 과정이 필요합니다. 에어버스는 ZEROe 프로젝트에서 수소 기술의 활용 중 하나로 수소를 연소용 '연료'로 제안합니다. 이러한 경우, 수소의 더 넓은 가연성과 높은 연소 속도를 고려하여 능동 연소 제어를 시행해야 합니다.

천연가스의 혼합물로 수소(약 15~20%)를 사용하는 것이 기존 기술로 가능하다는 점은 주목할 만합니다. General Electric은 다양한 농도의 수소로 발전을 지원하는 수많은 가스 터빈을 지원합니다.

또 다른 과제는 수소 동력 항공기를 지원하는 인프라를 구축하는 것입니다. 에어버스는 2025년까지 수소 연소 추진 시스템에 대한 기술 준비 수준을 갖출 것으로 기대하고 있지만 인프라 구축은 복잡할 수 있습니다.

휘발성 액체수소를 전 세계로 안전하고 경제적으로 운송하는 것은 물류상 어려운 일이 될 것입니다. 더욱이 정기적으로 항공기를 취급, ​​보관, 급유하는 것과 관련된 안전 매개변수에는 엄격한 규정이 필요합니다. 전 세계 공항은 수소 공급 및 저장을 위한 인프라를 재개발해야 합니다.

제조업체는 항공기 전력 공급에 수소 기술을 사용하는 방법에 대해 광범위한 연구를 수행하고 있지만 수소 저장, 공급망 및 인프라 문제를 극복해야 합니다.

항공기 제조업체가 수소 기술 과제에 대한 효율적인 솔루션을 찾을 것이라고 생각하십니까? 댓글 섹션에 알려주십시오.