한국재료연구원(KIMS) 재료공정연구본부 항공우주재료실증센터에서 양철남 박사팀이 자체 개발한 1.2kW급 연료전지를 무인기에 적용해 12시간 이상 연속 공중 비행에 성공했다고 발표했다. 이는 국내 독자 기술로 제작된 무인기용 연료전지 동력시스템이 달성한 최장 시간 비행 기록이며 민간 분야 기준 세계 최고 수준이다.

기존 무인기들은 일반 배터리를 사용해 에너지 밀도가 낮아 장시간 운용에 제약이 있었고, 내연기관 방식은 소음과 진동, 배기가스 배출, 낮은 연료 효율성 등의 문제점을 안고 있었다. 이번 연구는 배터리의 제약을 극복하면서 동시에 친환경적이고 효율적인 연료전지 기반 동력시스템을 구현해 12시간 이상 체공 가능한 전기 추진 무인기를 완성했다는 점에서 주목받고 있다.

연구진은 1.2kW급 연료전지 스택과 주변 시스템을 일체화한 연료전지 장치를 독자 제작해 수소저장탱크 및 배터리와의 하이브리드 구성으로 무인기에 장착했다. 실증 비행에서 해당 무인기는 총 755.6㎞ 거리를 12시간 이상 안정적으로 운항했으며 비행 중 평균 출력 약 655W, 에너지 밀도 606Wh/㎏을 기록했다.

시험에 사용된 무인기는 길이 3.7m, 날개폭 7.6m의 복합재료 고정익 기체로 제작됐다. 자동항법시스템을 통해 이륙부터 착륙까지 사전 계획된 항로를 따라 안정적으로 운항했다. 특히 기체 내 무게중심 조정, 연료전지와 배터리의 하이브리드 전원 최적화, 공중 수소탱크 압력 모니터링을 통한 비행시간 예측 및 수소 잔량 확인 등으로 안정적인 장시간 운용을 실현했다.

연료전지 무인기는 낮은 소음과 진동, 열 탐지 회피 특성으에 따라 군사 정찰을 포함한 장거리 항공촬영, 해안선·내수면 감시, 대기환경 모니터링, 재난대응, 산업시설 감시 등 민간·군사 분야에서 광범위한 활용이 예상된다. 특히 산악지대가 많은 국내 지형 특성상 응용 잠재력이 높다는 평가다.

연구책임자인 양철남 KIMS 박사는 "이번 성과는 연료전지 동력원 무인기 기술을 10년 이상 축적해 온 결과로, 앞으로 액체수소 연료 및 고밀도 스택 개발을 통해 24시간 연속 비행도 실현하겠다"며 "우리 기술로 개발된 연료전지 시스템이 국내 무인기 산업 자립에 크게 기여하게 될 것을 기대한다"고 말했다.

본 연구는 한국재료연구원 기본사업으로 진행됐으며 실증 비행시험은 밀양드론연습장, 미르피아 비행클럽, 라이트모형, 밀양시청과의 협력으로 수행됐다.