연료전지 무인기 장거리 비행, 티타늄 분리판은 무엇을 바꿨나

한국재료연구원은 2026년 10월 21일 양철남 항공우주재료실증센터 책임연구원 연구팀이 개발한 연료전지 동력원을 고정익 무인기에 탑재해 장시간 비행 성능을 확인했다고 밝혔다. 무인기는 12시간 16분 동안 918km를 비행했고, 지상 운전을 포함해 총 17시간 6분 연속 운전했다.

전동 추진 무인기는 주로 리튬이온전지를 사용하지만 저장 에너지가 제한적이다. 비행시간을 늘리려고 배터리 용량을 키우면 무게도 증가해 비행 효율이 떨어질 수 있다. 연구팀은 수소와 산소의 화학반응으로 전기를 만드는 연료전지 스택의 무게를 줄이는 방식으로 이 문제에 접근했다.

스택은 여러 셀을 쌓아 만든 장치이며, 각 셀 사이의 분리판은 수소와 공기가 이동하는 통로를 만들고 전기를 전달한다. 연구팀은 가볍고 강도가 높은 티타늄을 분리판에 적용해 동력원의 에너지밀도를 높였다.

개발한 동력원의 에너지밀도는 801.8Wh/kg으로, 리튬이온전지의 200Wh/kg보다 약 4배 높다. 에너지밀도는 무게 1kg당 공급할 수 있는 에너지량을 뜻한다. 연구팀은 지난해 606Wh/kg을 달성했으며, 이번에는 이를 약 32% 높였다. 지난해 비행거리는 755.6km였다.

이번 시험에서는 일몰 뒤 무인기를 착륙시킨 다음 수소탱크 압력이 10bar 남을 때까지 지상 운전을 이어가 총 운전시간을 17시간 6분으로 기록했다.

연료전지는 소음과 진동이 적어 산악지형이나 통신 인프라가 부족한 지역의 통신 중계, 장거리 정보·정찰·감시 등 장시간 비행 임무에 활용될 수 있다. 연구팀은 관련 기업과 기술이전을 협의 중이며, 2027년 상반기 기술이전을 목표로 상용화를 추진하고 있다.

양 책임연구원은 고압 수소탱크를 액체수소 저장 방식으로 바꾸면 약 2일 연속 비행하는 무인기 개발도 가능할 것으로 내다봤다.