현지 시간으로 6월 5일, 시험 조종사 미구엘 이투르멘디(Miguel Iturmendi)는 미국 플로리다주 제퍼힐스 시립공항에서 전기 항공기 '헬리오스 호라이즌(Helios Horizon)'을 타고 하늘로 날아올랐으며, 전고체 배터리로 구동되는 세계 최초의 유인 고정익 항공기의 첫 비행을 완료하며 전기 항공 산업 발전의 역사적인 페이지를 썼습니다. 이번 비행은 비행거리나 시간 면에서 뛰어나지 않다. 배터리 교체 후 항공기의 무게와 균형을 확인하기 위한 일련의 단거리 시험비행일 뿐이다. 그러나 그 상징적 의미는 기술적 성능 그 자체보다 훨씬 더 크다.

전기 항공은 오랫동안 배터리의 물리적 특성으로 인해 제약을 받아왔습니다. 현재 전기 자동차에 널리 사용되는 전통적인 리튬 이온 배터리는 액체 전해질을 사용하여 전극 사이에서 전하를 전도합니다. 이러한 구조는 단위질량당 저장할 수 있는 에너지의 자연적 상한선을 가지게 되어 상업적으로 가치 있는 항공비행을 지원하기 어렵게 된다. 이와 대조적으로, 전고체 배터리는 액체 전해질을 고체 물질로 대체하여 셀이 충격, 펑크 및 고온에 더 잘 견디도록 만들어 화재 위험을 크게 줄이고, 더 중요한 것은 단위 중량당 에너지 밀도를 크게 높여 전기 항공을 위한 새로운 상상의 공간을 열어줍니다.

프로젝트팀이 공개한 데이터에 따르면 기존 '헬리오스 호라이즌'에 탑재된 리튬이온 배터리 팩의 에너지 밀도는 약 260Wh/kg인 데 비해, 이번에 교체한 전고체 배터리는 약 60% 증가한 410Wh/kg에 달했다. 수석 테스트 파일럿이자 회사 창립자인 Iturmendi는 기술 로드맵이 더욱 성숙해짐에 따라 이 지표가 향후 2년 동안 현재 기준으로 약 40% 증가할 것으로 예상된다고 말했습니다.

에너지 보충 방식 측면에서 '헬리오스 호라이즌' 배터리 팩은 특별한 인프라 없이도 일반 AC 소켓을 통해 충전할 수 있다. 급속 충전도 지원해 15분 만에 배터리를 약 80%까지 충전할 수 있다. 항공기 날개에 장착된 태양광 패널과 활공 및 하강 중에 프로펠러를 역전시켜 "풍력 터빈" 역할을 하는 재생 시스템도 비행 중에 에너지를 회수할 수 있습니다. 테스트 비행 후 Iturmendi는 "재생 비행은 항공기의 범위를 크게 확장할 수 있습니다"라고 말했습니다.

"Helios Horizon" 자체는 Pippistrel Taurus 구동 글라이더에서 수정되었습니다. 이를 기반으로 프로젝트 팀은 자체 개발한 배터리 관리 시스템, 맞춤형 전기 추진 시스템, 열 관리 제어 시스템 및 태양광 부품을 갖춘 확장 날개 구조를 통합했습니다. 이 항공기는 이전에 순수 전기 항공기 중량 등급에서 최고 24,000피트(약 7,315미터)까지 비행하는 세계 고도 기록을 세웠습니다. 팀의 다음 목표는 상업용 항공기의 순항 고도 40,000피트(약 12,192미터)에 도달하는 것입니다. 관련 성층권 비행 계획은 올해 후반에 시작될 것으로 예상됩니다.

Helios Horizon이 일시적으로 전고체 배터리 항공 경쟁을 주도하고 있지만 유일한 플레이어는 아닙니다. 중국 eVTOL 제조업체인 EHang은 Inx Energy와 협력하여 EH216-S 항공기 두 대의 테스트에 리튬 금속 전고체 배터리를 적용했으며, 에너지 밀도 480Wh/kg, 연속 배터리 전원 공급 48분의 비행 기록을 달성했습니다. 거대 배터리 CATL은 에너지 밀도가 약 500Wh/kg인 '응축 물질 배터리' 기술을 시연했으며 관련 항공 애플리케이션 테스트를 시작했다고 밝혔습니다. 에어버스와 르노는 또한 중거리 노선용 하이브리드 또는 순수 전기 여객기 개발을 지원하기 위해 2030년대쯤 배터리 에너지 밀도를 현재 수준의 약 2배로 높이는 것을 목표로 공동 연구 개발 계약을 체결했습니다.

현재 위에서 언급한 프로젝트의 대부분은 아직 기술 검증 단계에 있으며 항공 규제 기관으로부터 감항성 인증을 받기까지는 아직 갈 길이 멀다. 그러나 이번 '헬리오스 호라이즌'의 실제 유인 시험 비행은 업계에서 핵심 노드를 넘어선 단계로 평가된다. 이는 실험 플랫폼이나 실험실 데이터 수준에만 머물렀던 이전 시연과는 근본적으로 다릅니다. Iturmendi가 예측한 대로 전고체 배터리의 에너지 밀도가 향후 몇 년 동안 계속해서 증가한다면, 평범해 보이는 이 단거리 시험 비행은 전기 항공 역사의 새로운 장의 시작에 불과할 가능성이 높습니다.