이산화탄소 배출이 없는 암모니아 제트엔진 연구가 곧 성과를 내리라는 전망이 나온다.
29일(현지시간) 영국 항공우주기업 리액션엔진스와 과학기술시설연구회의(Science and Technology Facilities Council, STFC)는 공식채널을 통해 최첨단 열교환기술과 촉매를 조합한 암모니아 제트엔진 연구가 순조롭게 진행 중이라고 밝혔다.
양측이 개발 중인 제트엔진은 암모니아로 동력을 얻다. 영국정부는 현재 제트연료가 화석연료이고 이산화탄소가 대량으로 배출되기 때문에 2050년까지 저탄소를 실현한 새 엔진개발을 독려하고 있다.
문제는 어지간한 친환경 연료가 종래의 화석연료에 비해 에너지 밀도가 낮아 출력 및 효율이 떨어진다는 사실이다. 예컨대 현재의 배터리 성능으로는 꽤 작은 비행기를 거의 아무것도 적재하지 않은 채 짧은 거리 운행할 수 있다.
액체수소의 경우, 에너지 밀도 문제는 어느 정도 해결되지만 이를 연료로 하는 비행기를 띄우려면 설계부터 충전 인프라까지 막대한 돈과 시간, 인력을 투입해야 한다.
사실 암모니아를 항공기 연료로 사용하는 발상 자체는 오래됐다. 에너지 밀도가 경유의 3분의 1 수준이지만 액화해 저장하기가 용이하며 1950~1960년대 고고도 극초음속 실험기 X-15에 사용된 적도 있다. 뭣보다 이산화탄소를 배출하지 않아 친환경 부분에서는 합격점이다.
리액션엔진스는 자사 공기흡입식엔진 ‘사브르(Sabre)’에 적용된 열교환 기술과 STFC의 첨단 촉매를 조합, 신형 추진 시스템을 개발하고 있다.
이 시스템은 케로신(원유로부터 분별증류해 얻는 끓는점 범위 180~250℃의 석유)처럼 암모니아를 냉각·가압해 액화한 상태로 비행기 날개 부분에 적재한다. 연료탱크에서 암모니아를 퍼낼 때는 열교환기를 통해 엔진에서 추출한 열을 이용한다. 데워진 암모니아는 화학반응기로 보내지고, 여기서 촉매에 의해 일부가 수소로 분해된다. 제트엔진은 이 암모니아 수소의 혼합기를 연소시켜 동력을 얻는데, 주로 질소와 수증기가 배출된다.
리액션엔진스에 따르면 암모니아는 에너지 밀도가 충분히 높아 기존 비행기의 설계를 대폭 수정할 필요가 없다. 엔진 개량도 단시간에 이뤄질 수 있다. 현재 지상 실험이 진행 중이며, 수년 내 시험비행도 가능할 전망이다.
정이안 기자 anglee@sputnik.kr
