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재료硏, 경로기반 자율비행 무인기 및 연료전지 개발

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작성일17-11-06 18:09 조회141회 댓글0건

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 우리 기술로 더 오래 더 멀리!

재료, 무인기용 연료전지 동력원 기술 국산화 개발



# 재료, 자체개발한 연료전지 동력원을 무인기에 적용해 4시간 30분 연속 비행에 성공!

# 장시간 체공 무인기를 개발함으로써 임무수행 시간 연장에 기여!

 

재료연구소(소장 김해두, KIMS) 실용화연구단 표면공정연구실 양철남 박사 연구팀은 연료전지 동력원과 무인기를 자체 개발해 자동항법을 통해

    4시간 30분의 공중 시험비행에 성공했다.

 

연료전지 동력원은 80이하의 저온에서 작동되며 소음과 진동이 낮아 음향센서 및 열 감지에 의한 추적이 쉽지 않다.

    군용으로 활용할 경우 은닉성이 매우 뛰어난 장점이 있으며, 민수용으로 활용할 경우 산불감시, 내수면 연안감시, 환경 감시, 맵핑 등

    다양한 활용이 가능하다.

 

양철남 책임연구원은 기존 무인기에 적용되고 있는 엔진기의 높은 소음과 진동 문제 및 낮은 에너지 효율을 해결하고,

    ​이와 함께 전기 추진 무인기의 동력원인 배터리의 낮은 에너지 밀도로 인한 짧은 체공시간 문제를 개선하기 위해 연료전지 기술을

    무인기에 적용해 기존 엔진 및 배터리의 단점인 소음과 진동 그리고 낮은 에너지 밀도를 해결하고자 개발에 착수했다.

 

양 책임연구원은 무인기 동력원으로 연료전지와 배터리를 동시에 사용할 수 있는 하이브리드 방식을 적용했다.

  ㅇ 이를 통해 이륙과 공중에서 무인기의 고도 상승 및 경로(way-point)를 따라 자동 비행 시 요구되는 다양한 출력 변화에 대응하고,

      ​수소탱크 및 연료전지 동력원을 적용할 수 있도록 기체를 제작해 비행 안정성과 비행시간까지 확보했다.

  ㅇ 이 결과, 기존의 조종자가 수동으로 무인기를 조종하여 기록한 비행시간 1시간 24분을 대폭 뛰어넘어 자동항법으로 경로비행을

      하면서 4시간 30분의 연속 비행에 성공할 수 있었다.

    - 연구팀은 향후 6시간, 8시간, 10시간으로 연속 비행시간을 단계적으로 연장하고 실제 다양한 임무를 수행할 수 있도록 개발해

      나갈 예정이다.


<참고> 연료전지 동력원 기술 국산화 연구 성과 요약

- 기존 배터리의 2배의 에너지 밀도 실증

- 공중 체공 실증 : 4.5시간, 비행거리 310km

- 추진 동력원 : 자체 개발한 600W 연료전지 동력원

- /착륙을 제외한 모든 비행을 자동항법에 의한 경로비행 구현함으로써 임무수행 거리 확대

 

연료전지 동력원을 적용한 무인기의 장시간 체공 비행은 현재 사용 중인 전기추진 무인기의 배터리 동력원의 짧은 체공시간 문제를

    해결할 수 있다는 장점이 있다. 이는 임무수행 시간 연장에 응용이 가능해 산불감시, 내수면 및 연안감시, 맵핑, 지형탐색 및 항공촬영

    등에 활용될 수 있다.

 

국내 시장 규모는 아직 개발 초기단계로 시장이 크게 형성되어 있지 않다. 현재 국내는 대부분의 연료전지 동력원을 해외로부터

    아웃소싱을 받아 시험하고 있는 실정이다. 본 기술 개발을 통해 국산화에 의한 수입 대체 효과는 물론 해외로의 수출도 가능할 것으로

    전망된다.

 

연구팀은 무인기용 연료전지 동력원 기술을 연구소기업인 무인기술과 무인기 관련 업체에 기술 이전해 3년 이내에 상용화를 목표

    하고 있다. 상용화가 진행될 경우 연 10억 원의 매출을 올릴 수 있을 것으로 예측하고 있다.

 

연구책임자인 양철남 책임연구원은 본 기술이 상용화될 경우 기존 전기추진 무인기의 동력원인 배터리를 적용한 것에 비해

    무인기의 임무수행 시간이 연장되어 군용 및 민수용 등으로 다양한 수요를 충족시킬 수 있을 것으로 기대된다.”말했다.

 

한편 본 연구는 재료연구소 민간수탁활성화사업인 경로기반 자율비행 무인기 및 연료전지 동력원 개발과제의 일환으로 수행됐다.