영화 속 ‘전기제트엔진’이 현실로…연료없이 전기만으로 하늘 날다

포스텍, 대기압서 작동하는 ‘공기흡입 전기추진 기술’ 개발
대기압 공기로 플라즈마 형성해 추력 발생..차세대 항공수단 적용

기사 이해를 돕기 위한 AI 생성 이미지.

국내 연구진이 연료 없이 전기만으로 추진력을 내는 ‘전기제트엔진’ 실험에 성공했다. 전기만으로 움직이는 비행기나 장시 하늘을 비행하는 무인기 등 차세대 항공 이동 수단에 적용할 수 있을 것으로 기대된다.

포스텍은 이안나 기계공학과 교수·이정락 박사·강홍재 한국기계연구원 박사 등이 공동으로 대기압에서 작동하는 공기흡입 전기추진 기술을 개발했다고 11일 밝혔다.

비행기는 공기를 빨아들인 뒤 연료를 태워 뜨거운 가스를 내뿜으며 앞으로 나아간다. 이 과정에서 이산화탄소와 각종 배출물이 발생해 환경 오염을 초래한다. 이 때문에 전 세계적으로 연료를 태우지 않는 추진 방식을 찾기 위한 연구가 이어지고 있다.

그 중 하나가 전기를 이용해 기체를 이온 상태로 만드는 ‘플라즈마 전기추진’이 주목받고 있다. 제4의 물질 상태인 플라즈마를 가속해 뒤로 밀어내면 추력이 만들어진다.

연료를 태우지 않아 배출가스가 발생하지 않은 장점이 있지만, 대기압 환경에서는 플라즈마를 만들기 어렵다.

연구팀 회전하는 플라즈마 불꽃을 이용해 대기압에서도 안정적인 방전을 유지하도록 ‘회전 글라이딩 아크’(RGA) 구조를 추진기관에 적용했다.

추진기관 안으로 공기가 빨려 들어와 소용돌이를 만들고, 그 흐름 속에서 회전 플라즈마가 형성된다. 형성된 플라즈마가 공기를 빠르게 가열한 후 뒤쪽으로 밀어내면서 추력이 발생한다.

실험 결과, 추진기관 내부 압력이 약 5.7기압까지 올라가는 상황에서 작동했으며 최대 추력은 2.5뉴턴(N)에 달했다. 추력 대비 전력 비율은 ㎾당 708밀리뉴턴으로, 기존 플라즈마 추진기보다 약 10배 높았다고 연구팀은 설명했다.

플라즈마 전기추진이 우주가 아닌 지구 대기에서도 작동할 수 있음을 실험으로 입증한 첫 사례다.

이안나 포스텍 교수는 “연료를 태우지 않고 전기만으로 추력을 만드는 전기제트엔진 개념을 실제 작동하는 시스템으로 구현했다는 점에서 의미가 있다”고 말했다.

강홍재 기계연 박사는 “장시간 비행 무인기나 차세대 항공 이동 수단뿐 아니라 초저궤도 공기흡입 추진기관 등 다양한 분야로 확장할 수 있다”고 기대했다.

연구결과는 국제학술지 ‘어드밴시스 인 스페이스 리서치’ 지난 1일에 실렸다.

포스텍이 개발한 공기흡입 회전 글라이딩 아크 추진기관 개념도. 포스텍 제공.

이준기 기자 bongchu@dt.co.kr