가솔린은 이미 과거의 연료입니다. 출근길에 주유를 하면 그렇게 보이지 않을지 모르지만, 그것을 만드는 데 사용되는 석유는 점차 고갈되고 있습니다. 또한 점점 더 건강에 해로운 호흡을 하는 공기를 오염시키고 사람들은 더 이상 석유 회사가 부과하는 높은 가격을 지불하고 싶어하지 않습니다. 자동차 제조업체는 이 모든 사실을 알고 있으며 미래의 연료를 찾고 개발하는 데 많은 시간과 돈을 투자했습니다.
검색이 진행 중이지만 이 미래의 연료는 무엇입니까? 석유와 같은 기성 연료를 찾기가 점점 더 어려워지고 있으며 자동차 제조업체는 배터리와 같은 친환경 에너지원으로 눈을 돌리고 있습니다. 이 배터리는 에너지로 충전될 수 있고 에너지가 방출될 수 있는 자동차에 배치될 수 있습니다. 그 아이디어가 좋은 것처럼 보이지만 일부 제조업체는 공기가 훨씬 더 나은 에너지원이 될 수 있다고 생각합니다.
공기? 얼핏 보기에 공중에서 자동차를 운전한다는 아이디어는 사실이라고 하기에는 너무 좋은 것 같습니다. 공기를 연료로 사용할 수 있다면 왜 다른 것을 사용할 생각을 합니까? 공기는 우리 주변에 있습니다. 공기는 절대 부족하지 않습니다. 공기는 무공해입니다. 무엇보다도 공기가 무료입니다.
불행히도 공기만으로는 연료로 사용할 수 없습니다. 첫째, 기계식 공기 압축기를 사용하여 공기를 꽉 짜서 에너지를 저장해야 합니다. 압축 공기가 방출되면 팽창합니다. 이 팽창하는 공기는 예를 들어 엔진에 동력을 공급하는 피스톤을 구동하는 데 사용할 수 있습니다. 압축 공기를 사용하여 차량에 동력을 공급한다는 아이디어는 새로운 것이 아닙니다. 공기 동력 차량의 초기 프로토타입은 19세기 중반으로 거슬러 올라갑니다. 내연 기관이 발명되기 훨씬 전의 세기입니다.
적어도 한 제조업체는 미국 대중에게 항공기를 판매할 준비가 되었다고 생각합니다. 모든 것이 순조롭게 진행된다면 이 차는 비교적 빨리 미국에서 출시될 수 있을 것입니다[출처:Sullivan]. 다음 몇 페이지에 걸쳐 이 기술, 사용하려는 이유 및 사용하지 않을 수 있는 몇 가지 이유를 살펴보겠습니다.
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물리 법칙에 따르면 함유되지 않은 가스는 주어진 공간을 채울 것입니다. 이것을 실제로 보는 가장 쉬운 방법은 풍선을 부풀리는 것입니다. 풍선의 탄력 있는 피부는 내부의 공기를 단단히 잡아주지만 핀을 사용하여 풍선 표면에 구멍을 만드는 순간 공기가 너무 많은 에너지로 외부로 팽창하여 풍선이 폭발합니다. 가스를 작은 공간에 압축하는 것은 에너지를 저장하는 방법입니다. 가스가 다시 팽창하면 그 에너지가 일을 하기 위해 방출됩니다. 이것이 바로 에어카를 만드는 기본 원리입니다.
최초의 공기 자동차에는 공기 압축기가 내장되어 있습니다. 빠르게 운전한 후에는 차를 집으로 가져와 차고에 넣고 압축기를 연결할 수 있습니다. 압축기는 차량 주변의 공기를 사용하여 압축 공기 탱크를 다시 채웁니다. 불행히도 이것은 연료를 재충전하는 속도가 다소 느리고 완전히 재충전하는 데 최대 2시간이 소요될 것입니다. 에어카에 대한 아이디어가 대중화되면 일반 주유소에서 이미 압축된 공기로 탱크를 훨씬 더 빠르게 재충전할 수 있는 공기 충전소를 사용할 수 있게 될 것입니다. 펌프에서 탱크를 채우는 데 약 3분이 소요될 것입니다[출처:Cornell].
최초의 항공기는 프랑스 회사인 MDI(Motor Development International)에서 개발한 압축 공기 엔진(CAE)을 사용할 것이 거의 확실합니다. 이 엔진을 사용하는 항공기에는 약 3,200입방피트(90.6킬로리터)의 압축 공기를 담을 수 있는 탱크가 있습니다. 차량의 액셀러레이터는 탱크에 있는 밸브를 작동시켜 공기가 파이프로 방출된 다음 엔진으로 들어가게 하며, 여기서 공기 팽창의 압력이 피스톤을 밀고 크랭크축을 돌립니다. 이것은 시속 약 35마일(56km)의 속도로 충분한 동력을 생산할 것입니다. 에어 카가 해당 속도를 초과하면 모터가 작동하여 차량 내 공기 압축기를 작동시켜 더 많은 공기를 즉석에서 압축하고 엔진에 추가 동력을 제공할 수 있습니다. 공기는 엔진에 닿으면서도 가열되어 차가 더 빨리 움직일 수 있도록 볼륨을 증가시킵니다[출처:Cornell].
자동차 엔진에 동력을 공급하기 위해 압축 공기를 사용하는 것의 한 가지 주요 이점은 순수한 압축 공기 차량이 배기관에서 오염을 일으키지 않는다는 것입니다. 보다 구체적으로 말하면, 우리가 가까운 장래에 보게 될 압축 공기 자동차는 시속 35마일을 초과하는 속도에 도달할 때까지 전혀 오염되지 않을 것입니다. 그 때 자동차의 내부 공기 압축기가 작동하여 추가 속도를 얻습니다. 이 공기 압축기를 작동하는 모터는 소량의 대기 오염을 생성하는 연료가 필요합니다. 일부 연료(친환경 바이오 연료 또는 화석 연료를 사용할 수 있음)도 탱크에서 나오는 공기를 가열하는 데 사용됩니다. 최신 압축 공기 엔진은 또한 운전자에게 화석 연료 또는 바이오 연료를 사용하여 공기가 엔진으로 들어갈 때 가열할 수 있는 옵션을 제공합니다. 그럼에도 불구하고 이 기술은 모든 속도에서 상당한 양의 오염을 발생시키는 내연 기관으로 구동되는 자동차에 비해 현저한 개선을 나타냅니다.
에어카는 또한 기존 자동차보다 가볍도록 설계되었습니다. 이러한 차량의 알루미늄 구조는 2,000파운드(907kg) 미만의 무게를 유지하며, 이는 이러한 차량의 연료 효율성을 높이는 데 필수적이며 더 오랜 시간 동안 더 빨리 달릴 수 있도록 도와줍니다.
항공 자동차의 또 다른 장점은 휘발유 가격이 급변하는 이 시대에 중요한 고려 사항인 연료가 현저히 저렴해야 한다는 것입니다. 일부 추산에 따르면 자동차는 갤런당 106마일(171km)에 해당하지만 압축 공기는 갤런 단위로 판매되지 않을 것입니다. 더 의미 있는 추산은 압축 공기 탱크를 채우는 데 2달러 상당의 전기가 필요할 수 있다는 것입니다. 그러나 운전하는 동안 공기를 압축하는 전기 모터에 전력을 공급하려면 가솔린도 필요합니다[출처:Cornell].
차량 자체도 비교적 저렴합니다. Zero Pollution Motors는 미국 최초의 공기 자동차를 출시할 계획이며 약 17,800달러의 스티커 가격을 예상하여 예산에 민감한 미국 구매자에게 이 자동차를 저렴하게 만들 수 있습니다[출처:Max].
에어카는 탱크에 이미 압축된 공기를 사용하여 오염 물질을 생성하지 않지만 그럼에도 불구하고 공기가 압축될 때 오염 물질이 생성됩니다. 앞에서 언급했듯이 차량의 공기 압축기는 가솔린으로 작동할 것이며 이 가스는 연소될 때 오염을 생성합니다.
주유소의 공기 압축기는 아마도 전기로 구동될 것입니다. 그 전기의 생산은 전기가 어떻게 생성되는지에 따라 오염될 수도 있고 그렇지 않을 수도 있습니다. 예를 들어, 석탄으로 움직이는 전기는 상당한 양의 오염을 일으킬 수 있습니다. 원자력이나 수력 발전과 같은 더 깨끗한 전기 공급원은 훨씬 적은 오염을 초래할 것입니다. 웹 사이트 Gas 2.0에 따르면, 미국의 항공기는 연료 보급 중 전력 공급원의 평균 혼합을 기준으로 하여 마일당 약 0.176파운드의 이산화탄소 배출량을 생성합니다. 이에 비해 배터리 구동 전기 모터와 내연 기관을 결합한 Toyota Prius Hybrid는 마일당 약 0.34파운드의 이산화탄소를 생성합니다. 따라서 에어카는 공해가 거의 없지만 시장에서 가장 인기 있는 하이브리드 자동차 중 하나보다 개선된 것입니다[출처:Nuccitelli].
여행 습관에 따라 거리도 단점이 될 수 있습니다. 처음에는 압축 공기 펌프를 사용할 수 있는 충전소가 거의 없기 때문에 항공 차량이 연료를 보급하지 않고 이동할 수 있는 거리는 매우 중요합니다. 100마일 미만의 짧은 출퇴근 시간에만 비행기를 이용할 계획이라면 괜찮을 것입니다. 그러나 자동차에 내장된 공기 압축기가 공기로 가득 찬 탱크를 압축할 때까지 1~2시간을 기다리는 것은 국가 간 여행에서 문제가 될 수 있습니다. MDI의 미국 지부이자 미국 시장을 위한 최초의 항공기를 생산할 가능성이 가장 높은 회사인 Zero Pollution Motors는 한 탱크에 8갤런의 공기를 더한 상태로 800~1,000마일을 여행할 수 있는 자동차를 곧 출시하는 것을 목표로 하고 있습니다. 가스 [출처:코넬]. 그러나 초기 프로토타입은 120마일에 가까운 거리를 여행했습니다. 매일 출퇴근하기에 충분하지만 장거리 여행에는 적합하지 않습니다[출처:Motavalli].
비행기 사고로 비행기가 파손되면 어떻게 될까요? 결국 압축 공기 탱크는 위험할 수 있습니다. 이러한 위험을 줄이기 위해 공기 탱크는 탄소 섬유로 만들어졌으며 충돌 시 부서지지 않고 부서지도록 설계되었습니다. 이 균열을 통해 "연료"가 무해하게 주변 공기로 빠져나갈 수 있습니다. 제조업체는 탱크의 한쪽 끝에서 빠져나가는 공기가 로켓과 같은 효과를 일으키고 공기 제트로 자동차를 추진할 수 있다고 두려워했습니다. 이러한 영향을 최소화하기 위해 자동차 연료 탱크의 밸브를 측면에 배치했습니다.
이러한 예방 조치에도 불구하고 항공기의 경량 구조로 인해 미국의 엄격한 안전 요구 사항을 통과하기 어렵고 미국 시장에서 항공기의 도착이 지연될 수 있다는 우려가 있습니다. 다른 요인들도 전면에 등장했으며 이에 대해서는 다음에 알아볼 것입니다.
인도의 Tata Motors는 향후 몇 년 내에 시장에서 최초의 항공기를 생산할 가능성이 높습니다. Tata Motors의 에어 카도 CAE 엔진을 사용할 것입니다. Tata는 2008년 8월에 대량 생산을 위해 항공기를 출시할 준비가 되지 않았다고 발표했지만 Zero Pollution Motors는 여전히 미국에서 유사한 차량을 생산할 계획입니다. FlowAIR로 통칭되는 이 자동차의 가격은 약 $17,800입니다. 뉴욕주 뉴팔츠에 본사를 둔 이 회사는 2009년 중반부터 2010년 차량 인도 예약을 시작할 것이라고 밝혔습니다. 회사는 생산 첫해에 10,000대의 항공기를 출시할 계획입니다[출처:Max]. MDI는 또한 최근 에어카 무기고에 가장 최근에 추가된 조이스틱 구동 AirPod를 공개했습니다. AirPod는 최고 속도가 43mph에 불과하지만 매우 가벼우며 배기가스 배출이 전혀 없습니다.
주요 완성차 업체들이 에어카 시장을 관심 있게 지켜보고 있다. 첫 번째 모델이 소비자의 마음을 사로잡으면 자체적인 에어카 모델을 개발할 가능성이 큽니다. 현재 MDI 기반 차량에 뒤이어 몇몇 소규모 회사가 시장에 에어카를 출시할 계획입니다. 여기에는 다음이 포함됩니다.
처음에는 MDI 자동차가 시장에서 유일한 항공기가 될 것입니다. 그러나 MDI는 12개 국가의 제조업체에 이 기술을 라이선스한 것으로 알려져 있으므로 곧 전 세계에서 항공기를 사용할 수 있게 될 것입니다.
