국산 태양광 무인기… 고도 18㎞ 성층권 비행

국내 기술로 개발한 고고도 태양광 무인기가 세계에서 세 번째로 고도 18㎞ 이상 성층권 비행에 성공했다. 구글, 페이스북, 러시아, 중국 등이 태양광 장기체공 무인기 개발에 경쟁적으로 나서는 상황에서 우리나라가 기술 우위를 확인한 것이다.

한국항공우주연구원은 대기가 희박한 고고도에서 태양에너지만으로 비행하는 '고고도 태양광 무인기(EAV-3)'가 고도 18.5㎞ 성층권에서 1시간 30분 동안 비행하는데 성공했다고 25일 밝혔다. 성층권은 대기밀도가 지상의 9%, 온도는 -70℃에 달해 일반 항공기가 비행하기 어렵지만, 바람이 약하고 구름이 없어 태양광을 동력원으로 장기 체공하기에 유리하다. 특히 지상관제 지시와 정해진 항로 없이 운용자의 계획에 따라 비행할 수 있어 활용성이 높다. EAV-3는 태양전지와 리튬이온 이차전지를 동력원으로 하는 100% 무공해 전기동력 항공기다. 비행 중 날개 윗면에 부착된 단결정 태양전지가 이차전지를 충전해 에너지원으로 쓴다. 날개 길이는 20m, 총중량은 53㎏, 최고 속도는 43㎞/h에 달한다.

항우연은 기체 내부온도 제어, 고고도 에너지 운용, 고고도 비행제어 등 핵심 기술을 고도화시켜 왔다. 지금까지 성층권에서 2주일 이상 비행에 성공한 태양광 전기동력 비행체는 영국의 키네틱사의 '제퍼(Xephyr)'가 유일하며, 미국의 에어로바이론먼트사가 개발한 '헬리오스(Helios)'는 단기 체공하는 데 그쳤다.

고고도 태양광 무인기는 실시간 정밀지상관측과 통신 중계, 기상관측 등 인공위성이 하는 임무를 보다 저렴하고 친환경적으로 할 수 있어 선진국이 앞다퉈 개발하고 있다. 구글은 성층권에서 최대 5년 동안 장기 체공할 수 있는 태양광 무인기를, 페이스북은 태양전지와 이차전지로 최장 5년 동안 체공하며 오지에 와이파이 서비스를 제공하는 아퀼라(Aquila) 프로그램을 추진하고 있다.

항우연은 실시간 영상 전송, 통신 중계, 기상관측 등 다양한 시험을 거쳐 기업에 기술을 이전할 계획이다.

김철완 항우연 항공기술연구단장은 "태양전지와 배터리 효율을 높이면 우리도 성층권에서 수 개월 장기 체공하는 태양광 무인비행기를 이용해 불법조업 외국어선 감시, 해양오염·산불감시, 농작물 작황 관측 등을 할 수 있을 것으로 기대한다"고 말했다.

한편 항우연은 2010년부터 미래부 지원을 받아 기술을 개발, 2013년 22시간 연속 비행과 5㎞ 고도 도달(EAV-2), 2014년 25시간 연속 비행 및 10㎞ 고도 도달(EAV-2H), 지난해 고도 14.12㎞ 도달(EAV-3) 등 수준을 높여왔다.

대전=이준기기자 bongchu@dt.co.kr