하늘을 나는 꿈은 인류의 오래된 열망이었고, 그 꿈은 현실이 되었습니다. 하지만 비행의 자유는 우리 지구에 적지 않은 부담을 주고 있습니다. 오늘날 항공 산업은 전 세계 온실가스 배출량의 4.9%를 차지하고 있으며, 이 수치는 항공 여행 수요 증가와 함께 계속해서 커질 전망입니다.
그렇다면 하늘을 포기해야 할까요? 아닙니다. 기술의 혁신이 우리에게 새로운 길을 제시하고 있습니다. 디지털 트윈 기술을 통해 우리는 더 친환경적이고 지속 가능한 항공의 미래를 설계하고 있습니다.
이번 뉴스레터에서는 항공 산업의 지속 가능한 미래를 위한 기술적 혁신과 디지털 트윈의 역할에 대해 심층적으로 알아보겠습니다.
항공 산업의 미래, 디지털 트윈과 함께
70년만의 대전환, 항공기 디자인의 미래
지난 70여 년간 상업용 항공기 디자인은 놀랍도록 일관된 모습을 유지해왔습니다. 1957년 첫 비행한 보잉 707의 기본 구조가 오늘날 우리가 타는 비행기에도 그대로 이어지고 있죠.
하지만 이제 환경 문제가 항공 산업에 근본적인 변화를 요구하고 있습니다. 완전히 새로운 방식으로 항공기를 설계해야 할 시점에 이른 것입니다.
미래 항공기에는 세 가지 주요 변화가 예상됩니다.
첫째, 수소 연료의 활용입니다. 수소는 단위 질량당 에너지가 등유보다 3배 높지만, 부피는 더 크다는 도전과제가 있습니다. 이 문제를 해결하기 위해 항공기 저장 공간 설계가 완전히 바뀌어야 합니다.
둘째, 전기 및 하이브리드 추진 시스템이 점점 현실화되고 있습니다. 특히 단거리 항공에서는 이미 상용화에 근접한 수준입니다. 소음과 배출가스를 크게 줄일 수 있다는 점이 큰 장점입니다.
셋째, 날개와 동체가 하나로 통합된 날개동체혼합형(BWB) 항공기가 주목받고 있습니다. 이런 설계는 기존 항공기보다 연료 효율이 15~20% 높고, 넓은 내부 공간으로 배터리나 수소 탱크를 수용하기에 유리합니다.
가상과 현실의 만남, 디지털 트윈이 여는 가능성
항공기 개발에서 가장 큰 난관 중 하나는 설계 단계에서 미처 발견하지 못한 문제가 실제 제작 후에 발견될 때입니다. 특히 차세대 친환경 항공기처럼 전례 없는 기술을 적용할 때는 그 위험이 더 큽니다. 이런 상황에서 디지털 트윈 기술은 개발 과정의 게임 체인저로 떠오르고 있습니다.
디지털 트윈은 실제 항공기의 모든 특성을 컴퓨터 속에 그대로 재현한 가상 모델입니다. 이를 통해 엔지니어들은 실제 비행기를 만들기도 전에 다양한 상황에서의 성능을 확인할 수 있죠.
이런 시뮬레이션은 설계 초기 단계에서 핵심적인 결정을 내리는 데 도움을 줍니다. 여러 디자인 옵션 중 어떤 것이 최적인지, 어떤 소재가 가장 적합한지를 빠르게 비교할 수 있기 때문입니다.
또한 개발 비용과 시간을 크게 절약할 수 있습니다. 물리적 프로토타입을 여러 번 제작하고 테스트하는 대신, 컴퓨터 상에서 문제를 먼저 발견하고 수정할 수 있기 때문입니다. 어떤 경우에는 개발 기간을 몇 년씩 단축할 수도 있습니다.
새로운 항공 시대를 이끄는 지멘스의 기술력
항공기 개발은 여러 분야의 기술이 복잡하게 얽힌 종합 예술과도 같습니다. 특히 친환경 항공기는 공기역학, 재료공학, 전기공학 등 다양한 분야의 전문성이 필요합니다.
지멘스의 Simcenter는 항공기 설계자들이 공상과학 영화 속 아이디어를 현실로 만들 수 있게 도와줍니다.
특히 주목할 점은 이 도구가 단일 부품이 아닌 항공기 전체를 통합적으로 시뮬레이션한다는 것입니다. 엔진의 열이 주변 구조물에 미치는 영향, 배터리 시스템과 비행 제어 장치의 상호작용 등 실제 비행에서 발생할 수 있는 복잡한 상황을 미리 예측할 수 있죠.
이런 기술력을 바탕으로 지멘스는 이미 Bye Aerospace 같은 전기 항공기 제작사와 협력하여 실제 비행 인증을 받은 비행기 개발에 성공했습니다. 이는 디지털 트윈 기술이 단순한 이론이 아닌, 실용적인 항공기 개발 도구로 자리잡았음을 보여줍니다.
지속 가능한 항공의 미래는 이미 시작되었으며, 지멘스의 기술은 그 여정을 더 빠르고 효율적으로 만들고 있습니다.
