KAIST, 연료전지 구동 무인기 장시간 비행 성공

현대차도 지난달 연료전지 컨셉트카 공개

휘발유나 가솔린을 넣기 위해 주유소에 가는 대신, 편의점을 찾아 ‘자동차용 전지’를 구매해 갈아 끼우는 시대가 성큼 다가왔다. 친환경적인 연료전지가 차세대 동력원으로 각광받고 있는 가운데, 국내 연구진이 기존 연료전지의 단점을 보완해 구동시간을 대폭 늘리는데 성공했다.

●기존 연료전지보다 수명 10배 이상 길어

KAIST 항공우주공학과 권세진·심현철 교수 연구팀은 9일 연료전지로 구동하는 소형 무인 비행기를 개발해 장시간 시험비행에 성공했다고 밝혔다.

이번 연구 결과는 기존 소형 무인기 동력원으로 사용되던 2차 전지를 대체할 수 있는 새로운 동력장치인 연료전지를 이용, 무인기의 임무 한계를 획기적으로 확장할 수 있는 가능성을 열었다는 데 의의가 있다. 감시정찰을 목적으로 하는 소형 무인기는 미국 등 기술 선진국에서 실용화됐지만, 동력원인 배터리의 에너지 밀도가 낮아 제한적인 임무수행만이 가능한 상황이다.

연구팀이 개발한 무인기의 연료전지 동력장치는 소음이 없고 효율이 높으며, 액상 수소화물로부터 수소를 추출하기 때문에 기존의 배터리에 비해 에너지 밀도를 10배 이상 향상시킨 것이 특징이다. 이번에 선보인 무인기는 2㎏으로 500g의 연료를 싣고 10시간 이상 비행할 수 있다.

권 교수는 “미국 해군연구소와 조지아공대 연구팀이 연료전지 무인기를 연구해 왔지만, 고압의 수소가스를 저장해 사용했기 때문에 사용시간을 늘리는데 어려움을 겪어 왔다.”면서 “연료 재보급을 위한 시설이 복잡한 것 등 운용상의 문제도 있었다.”고 밝혔다.

반면, 권 교수팀은 액상 수소화물(수소화붕소나트륨)에서 수소를 추출해 연료전지에 공급하는 시스템을 개발해 밀도를 높이고, 재충전도 쉽게 했다.

권 교수는 “연료로 사용된 수소화붕소나트륨은 산업현장에서 많이 쓰이고 있는 친환경적인 물질”이라면서 “효율을 좀 더 높이면 자동차에도 적용이 가능하다.”고 설명했다.

●무인기·로봇·자동차 등 활용도 높아

연료전지는 세계 각국이 치열한 개발 경쟁을 펼치고 있는 분야다. 전자회사 및 화학 업체에서는 노트북 컴퓨터 등에 사용하기 위해 장시간 구동이 가능한 연료전지 개발에 매달리고 있으며, 자동차 회사들도 엔진을 대체하기 위해 천문학적인 연구자금을 쏟아 붓고 있다.

현대자동차는 순수 연료전지로만 작동하는 컨셉트카 ‘아이블루’를 지난달 프랑크푸르트 모터쇼에서 공개하며 연료전지 시대의 개막을 선언했다.

현대자동차 관계자는 “빠르면 2012년, 늦어도 2015년에는 수소로 작동하는 연료전지자동차 양산체제를 갖출 수 있을 것으로 본다.”면서 “그러나 가솔린 엔진에 비해 가격경쟁력이 떨어지고 수명이나 연료충전등 어려운 문제를 먼저 해결해야 한다.”고 밝혔다.

이런 상황에서 에너지 밀도를 획기적으로 높인 권 교수팀의 연구결과는 본격적인 연료전지 시대를 한층 앞당길 것으로 보인다.

박건형기자