연료전지로 무인기 11시간 비행 성공

재료연구원, 무인기 770㎞까지 연속 비행
엔진·리튬이온전지 단점 극복한 새 동력원

재료연구원 료디지털플랫폼연구본부 항공재료연구센터 양철남 박사팀이 자동항법, 수소탱크가 통합 적용한 무인기로 1㎾ 용량의 연료전지의 성능을 검증했다. 재료연구원 제공

[파이낸셜뉴스] 한국재료연구원(KIMS) 연구진이 무인기에 1㎾ 용량의 고분자 전해질 연료전지를 장착해 11시간 동안 770㎞ 연속 비행에 성공했다. 이는 해외 민간 무인기용 연료전지보다 더 오랫동안 비행할 수 있는 용량으로 이차전지를 대체해 해안선, 내수면, 환경 모니터, 산업 인프라 감시 등에 활용하는 무인기 개발에 쓰일 것으로 보인다.

13일 재료연구원에 따르면, 기존 무인기에 적용되는 내연기관 엔진의 경우, 장시간 체공에는 유리하지만, 소음과 진동, 열 감지, 배기가스에 의한 대기오염, 그리고 낮은 에너지효율 등 여러 문제점을 가진다. 최근 전동 추진 방식이 대세를 이루며 무인기용 전동모터 에너지원으로 리튬전지가 사용되는 추세다.

하지만 전지의 낮은 에너지밀도 등으로 인해 이 역시 짧은 임무 수행 시간을 극복하기가 어려운 한계에 직면해있다.

재료연구원 료디지털플랫폼연구본부 항공재료연구센터 양철남 박사팀은 1㎾급 연료전지 동력원을 개발했다. 이 연료전지와 리튬전지 등 하이브리드 전원으로 구성해 윙스팬 7.2m 길이의 무인기에 적용했다.

이 연료전지는 무인기의 이륙 및 공중에서 급격한 전기 출력을 낼 수 있도록 최고 출력 4200W 이상으로 구성했다. 연구진은 "이 연료전지는 기존 무인기에 적용되는 이차전지의 낮은 에너지밀도를 극복할 수 있어 장시간 체공을 요구하는 전동 추진 무인기에 적합하다"고 설명했다.

현재 민수용 연료전지 추진 무인기 기술은 캐나다 기업 BPS와 아프리카 정부 지원을 받은 FLY H2 에어로스페이스가 공동으로 9시간 600㎞를 비행하는 수준으로 개발 중이다.

연료전지 추진 무인기 기술 관련 국내 시장규모는 학교나 벤처 기업에서 해외 연료전지를 도입해 무인기에 적용하는 수준으로 아직 초기 단계다. 또 대부분 해외 연료전지 시스템 업체에 끌려가는 수준으로 개발돼 개발의 자유도가 낮다.

재료연구원 측은 "연료전지 기술개발은 국내 연료전지 추진 무인기 개발업체와 협업 및 공동 개발을 통해 국산화에 의한 수입 대체 효과뿐만 아니라, 기술 자립에도 이바지할 것"이라고 전망했다.

양철남 박사는 "무인기에 연료전지 동력원을 적용해 11시간 이상 비행함으로써, 민수용으로는 세계적인 수준에 도달했다고 본다"고 말했다.

그러면서 "이제는 민군 겸용으로 활용할 수 있는 수준을 목표로 24시간 연속 비행이 가능한 연료전지 개발 및 무인기 적용 실증연구를 계속해서 이어갈 것"이라고 덧붙였다.

[e-mail] 김만기 기자