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[IT뉴스]무인기 17시간 운전·918km 비행 거뜬한 고에너지밀도 연료전지

온카뱅크관리자

2026-10-21 11:37:24

<div id="layerTranslateNotice" style="display:none;"></div> 한국재료연구원, 경량 티타늄 적용한 연료전지 개발 
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 <img alt="재료연 연구팀이 개발한 고에너지밀도 연료전지 동력원을 탑재한 고정익 무인기의 비행 실증 모습. 재료연 제공" class="thumb_g_article" data-org-src="https://t1.daumcdn.net/news/202610/21/dongascience/20261021112724494bqzn.jpg" data-org-width="680" dmcf-mid="8k4P7qwanU" dmcf-mtype="image" height="auto" src="https://img4.daumcdn.net/thumb/R658x0.q70/?fname=https://t1.daumcdn.net/news/202610/21/dongascience/20261021112724494bqzn.jpg" width="658">
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 재료연 연구팀이 개발한 고에너지밀도 연료전지 동력원을 탑재한 고정익 무인기의 비행 실증 모습. 재료연 제공
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 리튬이온전지 대비 약 4배 높은 에너지밀도를 확보한 고성능 무인기용 연료전지 동력원이 개발됐다. 새로운 동력원을 탑재한 무인기는 12시간 16분 동안 918km을 비행하고 총 17시간 연속 운전을 기록했다. 통신 중계·장거리 정찰 등 오랜 시간 하늘에 머물러야 하는 무인기의 활용 범위를 넓히고 관련 기술의 실용화를 앞당길 것으로 기대된다.
 한국재료연구원(재료연)은 양철남 항공우주재료실증센터 책임연구원 연구팀이 연료전지에 경량 티타늄 금속분리판을 적용해 동력원 에너지밀도를 높이고 실제 무인기에 탑재해 12시간 이상 연속 비행과 17시간 이상 연속 운전에 성공했다고 21일 밝혔다.
 전동 추진 무인기는 주로 리튬이온전지를 동력원으로 사용한다. 배터리에 저장할 수 있는 에너지량이 제한적이라 장시간 비행이 어렵다.
 비행시간을 늘리고자 배터리 용량을 키우면 무게가 늘어 비행 효율이 낮아진다. 장시간 공중에 머물며 임무를 수행하는 무인기는 더 가벼우면서도 더 많은 에너지를 공급할 수 있는 고에너지밀도 동력원이 필요하다.
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 <img alt="연구팀이 개발한 무인기용 연료전지 시스템. 경량 티타늄 금속분리판을 적용해 그택 무게를줄이고 에너지밀도를 높였다. 재료연 제공" class="thumb_g_article" data-org-src="https://t1.daumcdn.net/news/202610/21/dongascience/20261021112725749cvdb.jpg" data-org-width="680" dmcf-mid="PnDmLg3Ge0" dmcf-mtype="image" height="auto" src="https://img2.daumcdn.net/thumb/R658x0.q70/?fname=https://t1.daumcdn.net/news/202610/21/dongascience/20261021112725749cvdb.jpg" width="658">
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 연구팀이 개발한 무인기용 연료전지 시스템. 경량 티타늄 금속분리판을 적용해 그택 무게를줄이고 에너지밀도를 높였다. 재료연 제공
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 연구팀은 가볍고 강도가 높은 티타늄 금속을 이용해 '연료전지 스택'의 무게를 줄였다. 연료전지 스택은 수소·산소 화학반응을 통해 전기를 생산하는 여러개의 셀을 쌓아 만든 장치다. 각 셀 사이에는 수소와 공기 이동 통로를 형성하고 전기를 전달하는 핵심 부품인 분리판이 존재한다. 연구팀은 분리판에 티타늄 금속을 적용해 분리판을 경량화했다. 
 그 결과 전체 동력원 무게 대비 에너지량을 높이는 데 성공했다. 연구팀이 개발한 연료전지 동력원의 에너지밀도는 801.8킬로그램당 와트시(Wh/kg·질량 1kg당 저장·공급 가능한 에너지의 양)로 리튬이온전지(200Wh/kg)보다 약 4배 높다.
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 <img alt="실증에 활용한 고정익 무인기의 이륙 전 비행 대기 모습. 재료연 제공" class="thumb_g_article" data-org-src="https://t1.daumcdn.net/news/202610/21/dongascience/20261021112726969eqvh.jpg" data-org-width="680" dmcf-mid="QTV8U7EoM3" dmcf-mtype="image" height="auto" src="https://img1.daumcdn.net/thumb/R658x0.q70/?fname=https://t1.daumcdn.net/news/202610/21/dongascience/20261021112726969eqvh.jpg" width="658">
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 실증에 활용한 고정익 무인기의 이륙 전 비행 대기 모습. 재료연 제공
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 연구팀은 개발한 동력원을 실제 고정익 무인기에 탑재해 성능을 평가했다. 실험 결과 무인기는 12시간 16분동안 총 918km를 비행했다. 일몰로 인해 착륙 후 수소탱크 압력이 10바(bar) 남을 때까지 지상운전을 지속해 총 17시간 6분 연속 운전하는 데 성공했다.
 연구팀은 지난해 비행거리 755.6km와 에너지 밀도 606Wh/kg을 달성한 바 있다. 작년에 비해 에너지밀도를 기존 대비 약 32% 높여 무인기용 연료전지 동력원의 성능을 끌어올렸다는 평가다. 
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 <img alt="연료전지 추진 무인기의 실제 비행 궤적 및 운항 데이터. 재료연 제공" class="thumb_g_article" data-org-src="https://t1.daumcdn.net/news/202610/21/dongascience/20261021112728182rspp.jpg" data-org-width="680" dmcf-mid="ygzBZ1oMdt" dmcf-mtype="image" height="auto" src="https://img1.daumcdn.net/thumb/R658x0.q70/?fname=https://t1.daumcdn.net/news/202610/21/dongascience/20261021112728182rspp.jpg" width="658">
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 연료전지 추진 무인기의 실제 비행 궤적 및 운항 데이터. 재료연 제공
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 연료전지는 소음·진동이 적어 저소음 운용 무인기에 적용할 수 있다. 연구팀이 개발한 기술은 향후 산악지형이나 통신 인프라가 부족한 지역에서 통신 중계 역할을 수행하거나 장거리 정보·정찰·감시 등 장시간 비행이 필요한 분야에 활용될 것으로 기대된다. 
 연구팀은 현재 관련 기업과 기술이전을 협의 중이다. 내년 상반기 기술이전을 목표로 상용화를 추진할 계획이다.
 양철남 책임연구원은 "고에너지밀도 연료전지 동력원을 실제 무인기에 적용해 장시간 비행 성능을 입증했다는 데 의미가 있다"며 "향후 기존 고압 수소탱크를 액체수소 저장 방식으로 대체하면 약 2일 동안 연속 비행하는 무인기 개발도 가능할 것으로 기대한다"고 말했다.
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 <img alt="비행 실증 참여자. 왼쪽부터 이동식 라이트모형 사장, 양철남 재료연 책임연구원, 박의환 미르항공기술 이사, 엄지원 이사. 재료연 제공" class="thumb_g_article" data-org-src="https://t1.daumcdn.net/news/202610/21/dongascience/20261021112729404lztr.jpg" data-org-width="680" dmcf-mid="1q5tlvQ9iW" dmcf-mtype="image" height="auto" src="https://img1.daumcdn.net/thumb/R658x0.q70/?fname=https://t1.daumcdn.net/news/202610/21/dongascience/20261021112729404lztr.jpg" width="658">
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 비행 실증 참여자. 왼쪽부터 이동식 라이트모형 사장, 양철남 재료연 책임연구원, 박의환 미르항공기술 이사, 엄지원 이사. 재료연 제공
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 [문혜원 기자 moony@donga.com]
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