[CASE] 암페어, 친환경 고효율 전력 시스템으로 항공 운항 서비스 확장

바이코(Vicor)의 입증된 항공 우주 전력 모듈 솔루션으로 항공 우주 설계 간소화 및 출시 기간 단축

이산화탄소(CO2) 배출량 증가에 대한 우려가 높아지면서 전 세계적으로 순수 전기 자동차(EV)와 하이브리드 전기 자동차(HEV)에 대한 수요가 증가하고 있다. 항공 산업에서도 이와 비슷한 발전을 겪고 있으므로 항공 전력의 비용 및 성능 이점을 분석하고 있다. 항공 운항 인프라 비용을 절감할 수 있다면 서비스가 부족한 외진 지역까지 항공 운항 서비스의 확장이 가능해진다.

캘리포니아 주 호손(Hawthorne)에 위치한 암페어(Ampaire)는 이러한 비전을 실현하기 위해 청정 환경 및 저비용의 안전하고 조용한 전기 항공기 개발을 위해 노력하고 있다. 기존의 연소 엔진 구동 항공기와 비교할 때 암페어가 추구하는 순수 전기 항공기는 테일파이프의 탄소 배출이 전혀 없고 이착륙시 연료 비용 90% 절감, 유지 보수 50% 감소 및 소음 66% 감소를 달성하고자 한다.

전기 추진 방식으로 전환 시 항공 목적지는 미국에서만 500개 공항에서 5000개 공항으로 10배 증가할 수 있다. 결과적으로 외딴 지역의 주민들은 지역 항공 운송 접근성이 훨씬 쉬워지고 수익성 달성에 곤란을 겪는 지역 항공사는 높은 운영 비용을 절감하여 성공 궤도에 진입할 수 있다.

항공기 운항을 위한 친환경적이고 깨끗한 전력 공급

암페어는 현재 시제품 제조 단계에 있으며 초기 테스트 비행 시나리오에서 이중화가 가능한 이중 전원 소스 아키텍처를 개발하였고, 유상 하중, 순항 속도와 비행 경로를 기반으로 연료와 전력 소스 사이의 전력 및 추진 부하를 분할하는 기술을 평가 및 개발한다.

현재 암페어의 시제품으로 개조된 Cessna 337 Skymaster는 인라인 병렬 하이브리드 아키텍처를 사용하고 있는데, 항공기 후면에는 표준 연소 엔진 구동식 프로펠러가 있고 전면에는 전기 구동식 프로펠러가 있다. 비행 중 속도, 동력, 연료 소비 또는 소음을 최적화하기 위해 두 추진 시스템은 동력을 동적으로 공유할 수 있다.

신속한 시제품 제작에 필수적인 고밀도 전력 컴포넌트 솔루션

암페어 시제품 비행기의 전원 공급 시스템은 500 V~738 V 범위의 고전압 배터리 팩 전원으로 구성된다. 일반적인 항공 제어 및 모니터링 시스템은 28 V 전원으로 작동하므로, 광범위한 입력 전원에서 작동하고 출력은 28 V로 엄격하게 레귤레이션되는 DC-DC 컨버터 솔루션이 필요했다. 고전압 배터리로 인해 절연도 필요했으며 최대 500와트의 정격 전력이 요구되었다.

암페어 설계팀은 솔루션을 위한 컴팩트한 크기, 고효율, 간단한 열관리 설정, 신속한 시제품 출시 및 생산 시간 단축을 요구했다. 설계팀은 또한 전력 컨버터용 회로 기판의 설계 또는 사용을 원하지 않았다. 바이코 엔지니어링팀은 이러한 설계 요구 사항에 따라 전력 변환 및 레귤레이션을 2단계로 수행하여 효율 및 전력 밀도를 최적화하고 열관리를 단순화할 것을 권장했다. 고정 비율 버스 컨버터(BCM)를 사용하여 절연 제공 및 고전압 배터리를 하향 변환한 다음 저전압 DC-DC 컨버터를 사용하여 버스 컨버터의 출력을 28 V로 레귤레이션한다.

전기 추진(electric-powered) 비행의 미래

암페어는 상용화 가능성을 입증하는 전기 항공기 시장의 리더 중 하나이다. 암페어의 시제품 항공기는 하와이에 본사를 둔 모쿨렐레 항공사(Mokulele Airlines)에서 테스트할 예정이다. 이 항공사는 하와이 섬 전역의 단거리 비행을 위해 차세대 암페어 항공기의 상용 제품을 사용하고 싶어한다. 향후 암페어에서 생산한 비행기는 승객 9~19명을 태우고 호놀룰루에서 카훌루이까지 90마일을 여행할 것으로 예상된다.

Ampaire and the future of electric-powered flight에 대해 더 알아보기