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일반적인 전동추진 무인기에 적용되는 리튬전지는 에너지 밀도가 낮기 때문에 무인기의 비행시간이 약 30분에서 1시간 내외로 짧다. 연구팀은 이를 해결하기 위해 새로운 동력원인 연료전지 기술을 무인기에 적용해 기존 배터리의 단점을 극복하고자 기술개발에 착수했다. 그 결과 연구팀은 고압수소 연료탱크와 연료전지시스템의 경량화를 이뤄 기존 배터리에 비해 높은 에너지 밀도를 갖춤으로써 장시간 체공용 동력원으로의 적용을 가능하게 했다. 이번에 개발한 연료전지 추진 무인기는 수소탱크의 용량에 따라 비행시간을 2시간, 4시간, 6시간으로 용도에 맞게 연장할 수 있다.
연료전지 동력원은 연료를 공급하는 복합재 고압수소탱크와 연료전지시스템으로 구성돼 연료공급과 에너지변환장치가 구분돼 있다. 80℃ 이하의 저온에서 작동되며 소음과 진동이 낮아 은닉성이 뛰어나기 때문에 추적이 쉽지 않은 장점이 있다. 이를 통해 민수용 등 항공촬영을 통한 내수면 연안감시, 환경감시, 맵핑 등에 다양하게 활용할 수 있다.
무인기 분야의 세계시장은 오는 2022년 기준 약 22조 원 규모가 예상되며 드론 시장은 매년 20% 이상 성장할 것으로 전망된다. 이 기술 개발을 통해 전동추진 무인기의 공중 체공시간을 연장시킴으로써 무인기 임무수행 시간을 늘려 활용가치를 더 높일 수 있게 됐다.
연구책임자인 재료연구소 양철남 책임연구원은 “이 기술을 이용해 무인기의 4시간, 6시간 비행을 완료했다”며 “앞으로 연구에 더욱 박차를 가해 8시간, 12시간, 24시간까지 연속 비행이 가능한 연료전지 동력원과 무인기 그리고 임무수행 장치 등을 지속적으로 개발할 것”이라고 말했다.
연구팀은 무인기 관련 업체에 연료전지 동력원 기술 이전을 추진 중이다. 또 항공촬영 등의 임무수행 장치를 개발하고 있는 업체와 공동시험을 통해 연료전지동력원을 이용한 장시간 체공기술과 임무수행 장치를 연계한 기술을 개발하기 위해 연구를 진행하고 있다.