[📺뉴스] 영국 공군이 도전중인 '화석이 없는 합성연료'

[익명(y9lj5gzgucy2)]

공군 중령 니콜라 싱클레어는 영국 공군이 군용 항공기에서 사용할 합성 연료를 만들고 개발하는 프로젝트에서 산업 파트너들과 어떻게 협력하고 있는지 설명한다.

2021년 여름, 소수의 사람들이 판버러 공항의 가장자리에 있는 코디 테크놀로지 파크에 있는 한 방에서 만나 무언가 특별한 일이 일어나게 만들기로 결정했다. 이번 회의는 영국 공군 Rapid Capabilities Office의 일부인 항공혁신기금(Air Innovation Fund)이 패디 로우(Pady Lowe)의 창립자이자 제로 페트롤리엄 CEO와 직접 주도해 논의한 데 이어 열렸다.

영국 공군의 Air Experimentation Unit의 수장인 피터 '윌리' 해켓 시험비행단장과 CFS 에어로의 존 롤리와 함께 하는 이 도전은 세계 최초로 100% 화석이 없는 합성 연료 비행을 하는 것이었다. 알려진 대로 프로젝트 마틴이 탄생했다.

화석이 없는 합성 연료

(프로젝트 마틴 항공기는 2022년 7월 판버러 국제 에어쇼에서 자랑스럽게 전시되었다.(RAeS/Stephen Bridgewater))

영국 공군은 화석 연료에 대한 의존도를 줄이겠다는 약속을 하고 있으며, 부분적으로 탄소 발자취를 줄이기 위해 그리고 또한 영국이 생산한 에너지 솔루션이 미래의 운영적 탄력에 핵심이 될 것이라는 인식에서다.

이 목표를 달성하려면 다양한 기술 솔루션과 혁신, 특히 고성능 고속 제트기에 대한 투자가 필요합니다. 유로파이터와 템페스트 같은 플랫폼은 적절한 동력-중량비를 가진 액화 석유 연료의 적절한 대안을 찾지 못할 것 같다. 현재로서는 액체 연료가 정답이지만 이를 화석 연료 없이 어떻게 할 수 있을까?

공기 중의 연료

(이 프로그램을 위해 선택한 테스트베드는 이카루스 C42 3축 마이크로라이트였다.(Crown Copyright/MoD))

최근까지 휘발유, 제트연료, 디젤 등 연료의 유일한 공급원이 화석 원유 형태로 땅에서 나온 것으로 추정됐다. 하지만 이것은 사실이 아니다. 제로페트롤리엄(Zero Petroleum)은 2020년 1월 패디 로와 닐레이 샤 교수가 최초의 완전한 합성 석유 연료를 개발하고 상업화하기 위해 설립했다. 휘발유와 같은 연료가 연소될 때, 그것은 이산화탄소와 물을 방출한다. 이러한 동일한 물질들은 대기에서 다시 수집될 수 있고 재생 가능한 원천의 에너지를 사용하여 합성 석유 제품을 만들기 위해 재조합될 수 있다.

이 과정은 또한 완전히 확장 가능하며, 대기에서 나오는 원재료는 이 순환 과정 내에서 무한하다. 그들은 영국에서도 쉽게 구할 수 있다. 노먼 볼라우그의 난쟁이 밀의 발견과 1970년대의 식량 위기를 성공적으로 해결한 그 이후의 녹색 혁명에 비견될 수도 있다.

프로젝트 마틴의 경우, 영국 공군이 설정한 과제는 상당했다. 이전에도 합성연료를 만드려는 시도가 있었지만 품질이 항상 문제가 되어 왔고 연료의 품질을 비행이 허용되는 수준으로 향상시키기 위해 납 또는 표준 화석 연료와 같은 첨가제를 추가해야 했다.

제로 페트롤리엄은 거의 100년 전에 독일에서 개발된 피셔-트로프슈 화학 공정에 기반한 합성 과정을 개선하기 위해 광범위한 실험실 실험을 수행했다. 이 회사는 처음에는 하루에 2~3ml의 연료를 생산하는 소규모 연료 제조로 시작했다.

3개월 만에 더 많은 양의 연료를 생산할 수 있는 연료 합성 공장이 설계, 건설 및 시운전되었다. 제로페트롤리엄은 기술 파트너인 IGTL 테크놀로지와 긴밀히 협력하여 피터헤드에 있는 공장을 제조한 후 2021년 9월과 10월에 오크니의 부지로 이전했다. 이 기간 동안 그는 싱클레어 공군 중령과 함께 연료를 생산하기 위해 현장을 방문하여 생산 과정을 검토하고 CFS Aero와 함께 비행 전 시험의 다음 단계를 계획하여 비행 날짜를 결정하는 데 집중했다.

Rapid Capabilities Office

(프로젝트 마틴 테스트베드가 테스트 비행 중 켐블에서 높은 곳에 떠 있다. (크라운 저작권/MoD))

현재 영국 공군은 화석 연료에 의존하여 그 능력의 상당 부분을 운용하고 있다. 배터리, 수소 및 대체 연료전지 기술의 최근 발전을 활용하기 위한 여러 프로젝트와 프로그램이 진행 중이지만 이들 중 빠른 공기의 중량 요건을 고려하도록 설계된 것은 거의 없다.

2018년에 설립된 Rapid Capabilities Office는 시장 또는 가까운 시장에 선별된 신기술의 개발을 신속화하는 임무를 맡은 영국 공군 Capability Area의 일부이다. 그것은 영국 공군의 전략적 목표에 기여할 수 있는 이중 사용 잠재력을 가진 초기 단계의 심층 기술 기업을 발굴하는 2020년에 설립된 항공 혁신 기금의 지원을 받는다. 이 펀드는 이미 에너지, 제조, 정보처리 및 데이터 아키텍처 분야의 기업에 투자했다.

프로젝트 마틴은 영국 공군의 특정 요구사항과 추정을 구체적으로 테스트할 수 있는 파트너십을 구축했으며 영국의 초기 단계 기술 벤처기업과 수준 높은 시너지를 낼 수 있었다.

구조를 위한 마이크로라이트

(이카루스 C42는 합성 연료로 움직이는 첫 비행에서 켐블에서 출발한다.)

생산된 합성연료는 매우 높은 품질을 가지고 있다는 것이 실증되었다. 그러나 다음 과제는 대규모 생산에 필요한 시간과 비용 없이 비행 도중에 이를 어떻게 입증할 것인가였다. Air Experimentation Unit에게는 마이크로라이트를 사용하는 새로운 해답이 있었다. 데이비드 영과 켐블 플라잉 클럽의 팀과의 제휴를 통해 콤코 이카루스 C42 마이크로라이트가 확보되었고, 이 마이크로라이트는 로탁스 엔진을 개조하지 않고도 비행할 수 있었다. 영국 민간항공국(CAA)과 영국 마이크로라이트항공기협회(BMAA)는 모두 기록적인 시도를 매우 지지했다. 비행에 필요한 모든 계획과 연구가 끝나자, BMAA는 매우 신속하게 비행 허가 서류를 발급했다.

비행을 고려하기 전에 합성연료가 엔진에서 예상대로 작동하는지 확인하는 것이 중요했고, 따라서 정확한 수준의 출력, 제어성 및 신뢰성을 이용할 수 있었다. 기술 책임자 존 롤리가 이끄는 워릭셔의 CFS 에어로 팀은 '로탁스 에어크래프트 엔진스'를 위한 공인 서비스 센터 및 오버홀 시설이었다. CFS 에어로는 진동 특성을 포함한 엔진의 모든 파라미터를 측정하고 기록할 수 있는 새로운 로터 엔진의 디지털 테스트 장치를 제작했다. 엔진은 표준 UL91 연료를 사용하여 최초로 보정되었다. 엔진 성능이 괜찮은 것으로 확인되자, 제로 페트롤리엄의 합성 연료로 구동되었다.

오크니 공장에서 연료를 선적한 후, 연료 테스트와 인증 작업이 선베리와 웨스트 서록의 인터텍(Intertek)에 의해 수행되었다. 일반적으로 로탁스의 엔진은 'UL91' 등급의 항공 가솔린(AVGAS)을 사용하며, 제로 페트롤리엄은 인터텍과 협력하여 UL91 표준이 로탁스 엔지니어링 팀의 만족을 직접 충족했음을 입증했다. 이 팀은 로탁스 912UL 엔진에서 완전혼합 합성 AvGas가 최초로 작동하는 것을 목격하기 위해 코번트리에 모였다. 연료는 화석을 기반으로 한 표준 AvGas에서 제로 페트롤리엄의 SynAvgas로 전환되었다.

시험 비행

('윌리' 해킷 그룹 캡틴이 역사적인 처녀 비행 중 켐블에서 높은 곳에 떠 있다. (크라운 저작권/MoD))

2021년 11월 2일, 켐블 비행장에서 첫 비행을 위한 모든 준비가 완료되었다. 켐블의 활주로가 마이크로라이트가 이륙하는 데 필요한 수준보다 훨씬 길었기 때문에 항공기는 항상 활주로에 다시 착륙하거나 엔진이 고장날 경우 되돌아갈 수 있는 옵션을 가지고 있었다.

처음에 안개가 끼었음에도 불구하고, 햇빛이 뚫고 들어왔고, 오전 11시 직후 항공기는 격납고에서 빠져나왔다. 최종 비행 전 점검은 윌리 해킷이 안전띠를 매고 비행 준비를 시작하기 전에 수행되었다. 엔진이 갑자기 작동하여 매우 부드럽게 작동했고, 그는 26번 활주로에서 이륙하기 위해 비행장의 먼 끝으로 갔다. 윌리가 쓰로틀을 완전히 앞으로 밀자 엔진이 즉시 반응하여 양호한 가속도와 정확한 엔진 rpm으로 반응했다. 마이크로라이트가 이륙했다.

150피트 상공에서 윌리는 300피트 상공까지 올라가는 동안 더 많은 활주로를 시야에 두기 위해 30도를 지나 좌회전했다. 이 항공기는 이 획기적인 사건을 기록하기 위해 영국 공군의 포토그래퍼를 대동한 또 다른 마이크로라이트와 함께 편대를 이루었다. 엔진은 완벽하게 작동했고, 비행장을 몇 바퀴 돌자 다시 쓰로틀을 닫고 지상으로 활공할 시간이 되었다.

켐블 비행장에서 일련의 시험 비행이 수행되어, 항공기의 성능과 엔진 정지 시 최대한의 안전을 보장하는 데 필요한 최적의 프로필 및 절차를 측정했다. 다행히도, 마이크로라이트를 구동하는 로탁스 엔진은 합성 연료 공급이 부족했기 때문에 상대적으로 적은 양의 연료만을 비행 프로필에 사용했다.

고속 제트 연료

(합성 연료로 움직이는 항공기에 의한 첫 비행에 대한 기네스 월드 레코드 증명서 수령. (크라운 저작권/MoD))

이 첫 성공 이후, 프로젝트의 더 긴 기간은 마이크로라이트로부터 개조되지 않은 고속 제트기로 이동하여 더 크고 복잡한 연료 합성 공장을 건설하자는 제안과 함께 고성능 플랫폼에서 연료의 품질을 입증하는 것이다. 제로 페트롤리엄과의 파트너십은 계속되고 있으며, 이 프로젝트는 마이크 위그스턴 공군 대장, 공군참모총장, 그리고 더 넓은 국방 커뮤니티의 많은 다른 사람들의 지원을 받고 있다.

제로 페트롤리엄은 프로젝트 마틴을 위해 제조된, 가솔린과 매우 유사한 공정을 활용한 제트 연료인 SynAvTur를 만들 수 있다. 다음 과제는 마틴 프로젝트 기간 동안 이 단계가 밀리리터부터 리터까지 이루어졌듯이, 연료 생산 규모를 톤으로 늘리는 것이다. 이러한 운영 맥락에서 제품의 제조 효율성과 그에 따른 비용은 매우 중요한 요인이 되겠지만, 제로 페트롤리엄은 적절한 시기에 영국 공군의 모든 요구사항에 필요한 규모로 연료를 제조할 수 있을 뿐만 아니라 현재의 화석 연료 범위 내의 비용으로 이를 달성할 수 있다고 자신하고 있다.

https://twitter.com/AeroSociety/status/1557070698153218049?t=iq3c068ep36YwoXADg455A&s=19

https://www.aerosociety.com/news/project-martin-defence-goes-green/

[조선닌자핫토리(ninetail)]

어느 분야나 탄소중립 한다고 죽어나는구만

[익명(y9lj5gzgucy2)]

최대한 낙관적으로 생각해서 모든 인프라는 투자가 지속되고 시간이 지나면 결국 가격도 안정화된다고 생각함

[익명(y9lj5gzgucy2)]

신재생이나 탄소중립 이런거도 마찬가지

[익명(oliver2324)]

바이오 에탄올 느낌인가 우리도 해조류기반 연료 수율 높이면 쓸만할거 같자던데

[익명(mintchaser)]

바이오퓨얼하고는 전혀 다른 기술임

[발드린드(theodosian)]

그냥 북해유전에서 오염저감을 줄이는게 더 친환경일듯

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[익명(175.205)]

에너지 변환시 원래 에너지의 대부분을 손실한다는 걸 생각하면 생산성은 당연히 떨어지지 그래서 재생에너지가 전 인류에게 필요한 것 이상의 에너지 공급을 할 수 있게 된 시점에나 필요하게 될 기술임

[익명(ggangtong2)]

근데 항상 새로운건 영국에서 만든게 많으니 난 이런 시도 괜찮다고 봄 저런거 하다보면 또 뭔가 만들겠지

[익명(lukalukaalukaaa)]

탄소재포집 ㄷㄱ

[익명(112.76)]

저게 되려면 결국 경제성 있는 핵융합이 성공해야 할 거 같은데

[익명(112.76)]

땅속에서 파내는 비가역적인 추출 기반 경제에서 벗어나려면 결국 자원을 해수/대기에서 회수해서 사용해야 하고, 이게 되려면 거의 무한정의 전력이 필요한데...답은 핵융합밖에 없지 않나...

[35세에모쏠아다탈출(fly00001)]

ㄹㅇ

[익명(namnamgun)]

대체연료 기술같은거 이미 개발된거 존나게 많은데 다 상업적으로 수지타산이 안맞아서 실용화 못됭

[AJ(wh789456)]

브라질 바이오에탄올 어느정도 성공거둠 워낙 옥수수 많이 생산하는 나라라서

[익명(vr28vte4gq9l)]

근데 굳이 탄소저감 해야됨? 이미 되돌리기는 늦은거 같은데 즐기다 가자

[익명(175.200)]

지금 날씨 보고 즐길 수 있냐

[익명(218.49)]

좆된건 맞지만 가속도는 줄여야지.......

[ㅇㅇㅇ(175.200)]

에어컨 켜 놓으니까, 즐길만하다. 에어컨 켜는 것도 탄소 뿜뿜이지만, 즐기자.ㅋㅋㅋㅋㅋㅋㅋ

[익명(211.57)]

한창 개발중인 수소연료전지 엔진이나 수소연소엔진에 비해 나을게 없지 않음?

[egariM(mirage245)]

전기전투기 vs 합성연료전투기

[AJ(wh789456)]

옥수수로 에탄올 만든 그거 아님?

[익명(175.205)]

탄소포집 후 연료로 가공하는게 식물을 통하는 방법만 있는 건 아님 이 글에 나온건 금속촉매를 이용해서 합성한 연료

[익명(58.122)]

원자력 잔뜩 깔면 공정 돌릴 전기는 나오겠지. 일단 전기 그만큼 확보할 때까지 기술 확보도 병행해야할 만큼 급해진것도 사실이고

[익명(121.131)]

이거 E-FUEL이랑 같은건가?

[익명(ox970730)]

대기중에 이산화탄소가 0.035%인데 포집하는것도 힘들듯; - dc App