재료硏, 무인기용 고성능 연료전지 동력원 개발

[창원=뉴시스]홍정명 기자 = 한국재료연구원(KIMS) 항공우주재료실증센터 양철남 박사 연구팀이 무인기용 고성능 연료전지 동력원을 개발하고 12시간 이상 연속 비행에 성공했다고 21일 밝혔다.

연구에 따르면 기존 전동 추진 무인기의 동력원은 주로 리튬이온전지가 사용됐으나 배터리에 저장할 수 있는 에너지량이 제한적이어서 장시간 비행에 어려움이 있었다.

양 박사 팀은 이러한 한계를 극복하기 위해 가볍고 강도가 높은 티타늄 금속분리판을 적용해 연료전지 스택의 무게를 줄이고, 전체 동력원의 에너지밀도(일정한 무게나 부피에 저장할 수 있는 에너지의 양을 나타내는 지표)를 높이는 기술을 개발했다.

개발된 연료전지 동력원은 801.8 Wh/㎏(킬로그램당 와트시)의 에너지밀도를 달성해 기존 리튬이온전지의 200Wh/㎏ 수준보다 약 4배 높은 성능을 구현했다.

특히 개발한 동력원을 고정익 무인기에 탑재해 12시간16분간 총 918㎞를 비행하는 데 성공했으며, 일몰로 인해 착륙 후 수소탱크 압력이 10bar(바) 남을 때까지 지상 운전을 계속해 총 17시간6분 연속 운전을 달성했다.

이번 연구 성과는 지난 2025년 연구팀이 달성한 비행거리 755.6㎞와 에너지밀도 606 Wh/㎏을 각각 918㎞와 801.8 Wh/㎏으로 향상시켰다는 점에서 의미가 크다고 연구원은 전했다.

특히 에너지밀도를 기존 대비 약 32% 높여 무인기용 연료전지 동력원의 성능을 한층 끌어올렸고, 공중 실증 비행 성공으로 무인기용 연료전지 동력원의 실용화 가능성을 높였다고 설명했다.

이번 기술은 향후 산악 지형이나 통신 인프라가 부족한 지역에서 통신 중계 역할을 수행하거나 장거리 정보·정찰·감시 등 장시간 비행이 필요한 분야에 활용될 것으로 기대된다.

양철남 책임연구원은 "이번 연구는 고에너지밀도 연료전지 동력원을 실제 무인기에 적용해 장시간 비행 성능을 입증했다는 데 의미가 있다"면서 "향후 기존 고압 수소탱크를 액체수소 저장 방식으로 대체하면 약 2일 동안 연속 비행할 수 있는 무인기 개발도 가능할 것으로 본다"고 말했다.

이번 연구는 과학기술정보통신부 지원을 받아 KIMS 기본사업으로 수행했으며, 무인기 기체 제작에는 라이트모형, 비행 조종에는 미르항공기술이 참여했다. 실증 비행은 밀양시 협조를 받아 밀양 드론시험비행연습장에서 진행됐다.

연구팀은 현재 관련 기업과 기술이전을 협의 중이며, 내년 상반기 기술이전을 목표로 상용화를 추진할 계획이다.


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