경로기반 자율비행 무인기·연료전지 개발, 체공시간 4시간 30분

[산업일보]
이미 드론으로 일반인에게 알려져 있는 멀티콥터는 배터리의 용량한계와 함께 짧은 비행시간으로 인해 근거리용으로 주로 활용돼 왔다. 이제는 넓은 지역에서 촬영, 감시, 맵핑 등 장시간 운용하면서 임무를 수행할 수 있는 경로기반 자율비행 무인기와 연료전지가 개발됐다.

재료연구소(KIMS) 실용화연구단 표면공정연구실 양철남 박사 연구팀은 연료전지 동력원과 무인기를 자체 개발해 자동항법을 통해 4시간 30분의 공중 시험비행에 성공했다고 6일 밝혔다.

연료전지 동력원은 80℃ 이하의 저온에서 작동되며 소음과 진동이 낮아 음향센서 및 열 감지에 의한 추적이 쉽지 않다. 군용으로 활용할 경우 은닉성이 매우 뛰어난 장점이 있으며, 민수용으로 활용할 경우 산불감시, 내수면 연안감시, 환경감시, 맵핑 등 다양한 활용이 가능하다.

양철남 책임연구원은 기존 무인기에 적용되고 있는 엔진기의 높은 소음과 진동 문제 및 낮은 에너지 효율을 해결하고, 이와 함께 전기 추진 무인기의 동력원인 배터리의 낮은 에너지 밀도로 인한 짧은 체공시간 문제를 개선하기 위해 연료전지 기술을 무인기에 적용해 기존 엔진 및 배터리의 단점인 소음과 진동 그리고 낮은 에너지 밀도를 해결하기 위한 개발에 착수했다.

양 책임연구원은 무인기 동력원으로 연료전지와 배터리를 동시에 사용할 수 있는 하이브리드 방식을 적용했다.

덕분에 이륙과 공중에서 무인기의 고도 상승 및 경로(way-point)를 따라 자동 비행 시 요구되는 다양한 출력 변화에 대응하고, 수소탱크 및 연료전지 동력원을 적용할 수 있도록 기체를 제작해 비행 안정성과 비행시간까지 확보했다.

기존의 조종자가 수동으로 무인기를 조종해 기록한 비행시간 1시간 24분을 대폭 뛰어넘은 기록을 보였다. 연구팀은 향후 6시간, 8시간, 10시간으로 연속 비행시간을 단계적으로 연장하고 실제 다양한 임무를 수행할 수 있도록 개발해 나갈 예정이다.

연료전지 동력원을 적용한 무인기의 장시간 체공 비행은 현재 사용 중인 전기추진 무인기의 배터리 동력원의 짧은 체공시간 문제를 해결할 수 있다는 장점이 있다.

국내 시장 규모는 아직 개발 초기단계로 시장이 크게 형성돼 있지 않다. 현재 국내는 대부분의 연료전지 동력원을 해외로부터 아웃소싱을 받아 시험하고 있는 실정이다. 본 기술 개발을 통해 국산화에 의한 수입 대체 효과는 물론 해외로의 수출도 가능할 것으로 전망된다.

연구팀은 무인기용 연료전지 동력원 기술을 연구소기업인 ㈜무인기술과 무인기 관련 업체에 기술 이전해 3년 이내에 상용화를 목표로 하고 있다. 상용화가 진행될 경우 연 10억 원의 매출을 올릴 수 있을 것으로 예측하고 있다.

양철남 연구원은 “기술이 상용화될 경우 기존 전기추진 무인기의 동력원인 배터리를 적용한 것에 비해 무인기의 임무수행 시간이 연장돼 군용 및 민수용 등으로 다양한 수요를 충족시킬 수 있을 것으로 기대된다”고 말했다.