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김승호 한국항공우주연구원 항공기반기술실장은 “가장 중요한 기술적 과제는 초경량화”라고 말했다.

“상용 태양전지는 소재 한계 효율인 23~25%에 이미 도달했습니다. 더 이상 효율을 끌어올리기는 어렵다는 얘기죠. 그 대신 전지를 최대한 많이 탑재하면서 소모 동력을 줄일 수 있도록 기체를 극도로 가볍게 만들어야 합니다.”

솔라 임펄스 2는 1만7248개의 태양전지를 이용해 4개의 전기모터를 구동한다. 날개 길이는 72m로 보잉747-8I(68.5m)보다 길지만, 무게는 보잉747-8I 최대 이륙중량의 약 200분의 1인 2.3t에 불과하다. 같은 양의 전기로 최대한 양력을 많이 얻을 수 있게 날개를 길게 설계한 것도 특징이다.

“날개 폭 대비 길이를 나타내는 ‘날개 종횡비’가 크면 같은 연료를 쓰더라도 양력을 더 많이 얻을 수 있습니다. 날개 종횡비가 제트 전투기는 3~5, 제트 여객기는 7~8인 데 비해, 태양광 비행기는 20에 달해요. 날개가 길수록 끝단에서 생기는 공기 소용돌이가 날개 전체에 주는 영향도 약해지죠.”



하지만 이토록 가볍고 구조가 불안정하다 보니 태양광 비행기는 대부분 종이비행기처럼 내구성이 약하다. 2001년 고도 약 30km까지 올라가며 비로켓 추진 비행기로는 가장 높이 비행한 기록을 세운 미국 항공우주국(NASA)의 태양광 무인기 ‘헬리오스’는 결국 2006년 6월 26일 하와이 인근 바다에 추락하고 말았다. 이 때문에 솔라 임펄스 2는 인도양에 생기는 강한 계절풍을 피하기 위해 3월을 택했다.

가장 큰 문제는 배터리 성능이 떨어진다는 점이다. 솔라 임펄스 2에 탑재된 리튬이온전지는 단위 무게당 260Wh를 축전할 수 있는데, 야간에 필요한 전기를 저장하기 위해 실은 전지 무게만 비행기 무게의 4분의 1인 633kg에 달한다. 그렇다면 차세대 태양광 여객기는 그저 백일몽일까. 김 실장은 “아직은 효율이 무척 낮지만, 불가능한 건 아니다”라고 말했다.

“배터리 기술이 획기적으로 발전해 많은 승객을 태울 수 있는 태양광 여객기가 개발되는 날이 올 겁니다. 환경을 해치지 않으면서 하늘을 날려는 인간의 노력은 앞으로도 계속될 테니까요.”