미래 도시 교통의 핵심, UAM

도심항공모빌리티(UAM)는 도심 내 단거리 항공 이동을 실현하는 차세대 교통수단으로, 친환경성, 저소음, 신속한 이동이라는 장점을 바탕으로 글로벌 기업들과 정부들이 기술개발 및 상용화를 적극적으로 추진하고 있습니다.

Morgan Stanley의 보고서에 따르면 UAM 시장은 2040년 1조달러(한화 약 1,300조원) 규모로 성장할 것이라고 예상하고 있으며, 이외 다수의 산업관련 보고서들 또한 유사한 전망치와 함께 UAM 시장 잠재력에 주목하고 있습니다. 

UAM을 위한 차세대 에너지 솔루션: 수소연료전지(PEMFC)

현재까지 UAM의 주요 에너지원은 리튬이온 배터리였지만, 중량, 충전 시간, 항속 거리 등의 한계로 인해 새로운 에너지 솔루션에 대한 필요성이 제기되고 있습니다. 수소연료전지(PEMFC)는 이러한 한계를 극복할 수 있는 차세대 에너지 솔루션으로 주목받고 있으며 그 이유는 다음과 같습니다.

• 높은 에너지 밀도와 장거리 비행
  수소연료전지는 리튬이온 배터리 대비 에너지-무게 비가 10배 이상 높아, 더 긴 비행거리와 운항시간을 제공할 수 있습니다.

• 빠른 연료 보급, 높은 운용 효율
  수소연료전지는 5~10분 내 빠른 재충전이 가능해, 도심 내 빈번한 운항이 요구되는 UAM에 최적입니다. 배터리 기반 UAM이 한 번 충전 후 1~2회 운항에 그치는 것과 달리, 수소연료전지는 5회 이상 연속 운항이 가능합니다.

• 경량화와 친환경성
  수소연료전지는 구조적으로 단순하고, 배터리 대비 무게가 가벼워 항공기 경량화에 유리하며, 운항 중 온실가스와 미세먼지 대신 순수한 물만 배출해 도심 환경 개선에 기여합니다.

• 소음 저감과 내구성
  연료전지는 작동 시 진동과 소음이 거의 없어, 도심 내 항공 교통의 소음 공해 문제를 최소화합니다.

실제로 미국의 UAM시장 선두주자인 ‘J’사는 자체 개발 VTOL(수직이착륙기)에 수소동력을 적용하여 항속거리를 200km에서 800km 수준으로 약 4배 이상 늘리는데 성공하기도 했습니다.

PEMFC의 특성과 기술적 과제

PEMFC는 50~100℃의 낮은 작동 온도와 함께, 다른 수소연료전지대비 높은 전력 밀도를 제공하면서도 중량과 체적이 작아 수송용, 휴대용, 이동형 연료전원으로 활용도가 높아 UAM에 이상적인 에너지 솔루션이지만, 다음과 같은 기술적 과제가 존재합니다

• 백금 촉매 기반으로 인한 고비용 구조
   

• 습도·연료 순도에 민감한 반응성
   

• 폐열 활용도의 제한 등

이러한 문제를 해결하기 위해서는 스택(Stack)과 구성 부품의 내구성, 효율성, 경제성을 동시에 확보해야 하며, 때문에 핵심 부품 전주기(Value Chain) 기술력이 중요한 경쟁력으로 작용합니다.

비나텍 PEMFC의 핵심 기술 경쟁력

비나텍은 24년간의 연료전지 분야 R&D 경험을 바탕으로, 한국에서는 유일하게 지지체-촉매-MEA- 분리판까지 자체 개발·생산이 가능한 수직 계열화된 생산체계를 구축하고 있습니다. 이를 기반으로 한 비나텍의 PEMFC 기술은 다음과 같은 경쟁력을 갖추고 있습니다:

[비나텍 PEMFC의 핵심 역량]

• 탄소 제어 기술력에 기반한 높은 내구성
   

• 초고내구성 촉매 제조기술로 타사 대비 2.5배 수명 확보
   

• 백금 사용량 75% 절감 기술로 원가 경쟁력 확보
   

• MEA 원가혁신 공정(Direct Coating) 및 높은 내구성
   

• 반영구적 내구성의 분리판 기술
   

비나텍은 다양한 특허에 기반한 기술력을 바탕으로 보유하고 있으며, 상용차, 항공, 건물용 시스템 등 다양한 글로벌 프로젝트에 자사 제품을 공급하며 세계적으로 기술력을 입증받고 있습니다.

지속가능한 미래 도시 교통을 위한 비나텍의 에너지 솔루션 

PEMFC는 미래 모빌리티의 장거리 운항, 빠른 운항 회전율, 친환경성을 실현할 수 있는 차세대 에너지 시스템입니다. 특히, 중·장거리 노선, 고중량 수송, 24시간 연속 운항이 요구되는 서비스 모델에서는 PEMFC의 가치가 극대화될 것입니다.

그러나, PEMFC는 단독 사용이 불가해 이차전지 기반 저장장치를 필요로하며, 모빌리티가 순간적으로 높은 전력이 필요한 구간에서는 즉각적이고 안정적인 고출력 공급에 제약이 있을 수 있어 연료전지의 출력 반응 속도와 내구성 측면에서도 보완이 필요합니다. 이에 비나텍은 수소연료전지(PEMFC)와 슈퍼커패시터를 결합한 하이브리드 에너지 솔루션을 제안합니다.

슈퍼커패시터는 순간적으로 대용량 전력을 빠르게 공급하고, 급격한 부하 변동에도 신속하게 대응할 수 있어, 연료전지의 한계를 보완합니다. 이 하이브리드 시스템은 평상시에는 연료전지가 안정적으로 전력을 공급하고, 고출력이 필요한 순간에는 슈퍼커패시터가 즉각적으로 에너지를 보조함으로써 모빌리티의 운항 효율성과 안전성을 극대화할 수 있습니다.

비나텍은 이러한 변화의 중심에서 기술 혁신을 통한 에너지 시스템의 전환을 이끄는 핵심 파트너가 되고자 합니다. 단순한 에너지원 공급을 넘어, 수소연료전지와 슈퍼커패시터가 결합된 하이브리드 에너지 솔루션으로 지속 가능한 미래 도시 교통 인프라의 실현을 위한 기술 기반 솔루션을 제공하겠습니다.

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