ZeroAvia는 샌프란시스코 스타트업 Verne과 협력하여 보다 에너지 밀도가 높은 형태의 수소를 청정 항공에 도입하고 있습니다. 극저온 액체수소와 비교하여 극저온 압축수소는 비용을 절감하고 연료 공급 속도를 높이며 비행 거리를 40% 늘릴 수 있습니다.
수소는 다소 성가신 연료입니다. 저장 및 운송이 어렵고 유용한 부피로 변환하려면 극저온이나 에너지 집약적인 압축이 필요합니다. 수소를 만드는 것은 에너지 비효율적이며 자체 유통망도 없습니다.
그러나 항공 산업이 완전히 탈탄소화되려면 현재로서는 이것이 유일한 연료 옵션입니다. 제트 연료만큼 많은 에너지를 운반할 수는 없지만 리튬 배터리에 비해 에너지 밀도가 크게 증가합니다. 결과적으로 ZeroAvia와 같은 회사는 상업용 항공기에서의 사용을 테스트하고 검증하기 위해 24시간 내내 노력하고 있습니다. 기체수소 연료전지의 시험비행은 소형 여객기에서도 이미 잘 진행되고 있으며, 지난해에는 액체수소를 연료로 사용한 최초의 유인비행이 달성됐다.
이제 ZeroAvia는 더 많은 에너지를 운반할 수 있는 세 번째 형태의 수소 연료를 최전선으로 가져오기를 희망합니다.
극저온 압축수소(CcH2)의 개념은 25년 동안 존재해왔습니다. BMW는 10여년 전에 승용차용 CcH2 시스템 프로토타입을 개발했으며, Cryomotive는 현재 장거리 트럭 운송에 CcH2 기술을 적용하려는 많은 회사 중 하나입니다. 회사는 CcH2가 디젤 범위와 빠른 재급유 시간을 통해 킬로그램당 3,000와트시 이상을 저장할 수 있는 무배출 연료라고 약속합니다.
그럼 정확히 무엇입니까? CcH2는 액화수소의 극저온 냉각과 기체수소 저장을 위한 부분 압축 기술을 효과적으로 결합합니다. 액체 수소는 주변 압력에서 20K(-253°C/-423°F) 미만의 온도가 필요한 반면, 기체 수소는 주변 온도에서 700bar 범위로 압축되어야 하는 경우가 많습니다.
수소를 20K로 유지한 다음 240bar로 압축한다고 가정합니다. Langmi 등의 연구에 따르면 수소의 부피 저장 용량은 70g/L에서 87g/L로 증가합니다. 그러나 이는 또한 액체 수소 저장의 특징인 비등 손실을 크게 줄이고 잠재적으로 심지어 사실상 제거하기도 합니다. 또한 각 충전소에 수백만 달러 상당의 압축기 장비를 설치할 필요 없이 액체 이동 속도로 수소를 충전할 수 있습니다.
Composites World가 설명하듯이, 700bar의 압력 수준을 처리하거나 차량 내에서 능동 냉각을 제공할 필요가 없기 때문에 더 가벼운 탱크를 사용하거나 더 저렴한 재료로 탱크를 제작하는 것도 가능합니다. 단열 탱크는 연료를 사용할 때마다 남은 연료가 탱크 안으로 팽창하고 열역학적 원리가 온도를 낮추는 데 도움이 되므로 스스로 차갑게 유지할 수 있습니다.
ZeroAvia는 유사한 크기의 액체 수소 시스템보다 27% 더 많은 수소를 저장할 수 있는 미공개 압력 및 온도 수준에서 작동하는 CcH2 시스템을 시연하기 위해 작년에 로렌스 리버모어 국립 연구소(Lawrence Livermore National Labs)와 파트너십을 맺은 Verne과 양해각서를 체결했습니다.
Verne은 자사의 CcH2 기술이 "액체 수소보다 40% 더 높은" 사용 가능한 수소 밀도를 가지고 있다고 믿으며 ZeroAvia와 협력하여 항공 분야의 CcH2 적용 기회를 "공동 평가"하고 공항에서 신속한 수소화에 필요한 지상 인프라를 조사하고 있습니다.
Composites World와의 인터뷰에서 Cryomotive의 Tobias Brunner는 자사의 CcH2 저장 기술이 "항공 산업에 매우 적합"하다고 믿고 있지만 소형 항공기에만 해당한다고 설명했습니다. 왜냐하면 일단 수백 또는 수천 킬로그램의 연료를 담는 대형 탱크에 도달하면 액체 수소가 시스템 수준에서 더 가벼운 솔루션으로 다시 등장하기 때문입니다.