국산 태양광 무인기 고도 18.5km 성층권 비행 성공

국내 기술로 만든 태양광 무인기가 세계에서 세 번째로 높은 고도를 비행하는데 성공했다. 장시간 하늘에 머무는 체공 기술을 보완하면 구글과 페이스북이 추진 중인 오지에 드론을 띄워 전 세계 인터넷을 연결하는 사업에 한국도 뛰어들 수 있을 전망이다.

한국항공우주연구원은 태양광 에너지만으로 하늘을 나는 고(高)고도 무인기(EAV-3·사진)가 지상에서 18㎞ 이상 떨어진 성층권을 90분간 비행하는데 성공했다고 25일 발표했다. 김철완 항우연 항공기술연구단장은 “EAV-3가 지난 12일 오전 7시 전남 고흥 항우연 항공센터를 이륙한 뒤 초당 1m 상승해 이날 오후 3시쯤 최고 고도 18.5㎞까지 도달했다가 오후 8시쯤 안전하게 센터로 귀환했다”고 말했다. 지상 18㎞ 고도는 대기권에서 성층권에 해당한다. 구름과 비바람이 부는 대류권의 위쪽이다. 공기 밀도가 9%로 낮고 기온이 영하 70도까지 떨어져 일반 항공기가 거의 다니지 않는다.

EAV-3는 가벼운 탄소섬유 복합재로 동체를 만들어 이륙할 때 무게를 줄였다. 길이는 9m, 날개 길이는 20m에 달하지만 무게는 53㎏에 불과하다. 낮에는 태양전지에서, 밤에는 낮에 비축한 2차전지에서 전기를 공급받아 프로펠러 모터를 돌린다. 지난해 8월 최고 고도 14.12㎞를 비행하는 실험에 성공한 지 1년만에 최고 기록을 경신했다. 이를 위해 연구진은 성층권에서 기온이 급속히 떨어진다는 점을 감안해 기체와 내부 전자기기를 단열 소재로 보완했다. 지금까지 가장 높이 올라간 태양광 무인기는 미국 에어로바이론먼트사가 만든 헬리오스로 29㎞가 최고 기록이다. 최장 시간 성층권에 머문 항공기는 영국 키네틱사가 개발한 제퍼로 21.95㎞ 상공에서 20시간 가량 머물렀다. 연구진은 항공기의 최고 고도를 20㎞로 끌어올리고 배터리와 동체를 개선해 체공 시간을 3~4일로 늘리는 기술을 연구하고 있다. 항공기 개발에는 항우연 외에도 성우 엔지니어링과 티움리서치, 솔레이텍, 유콘시스템, 스마텍 등 국내 중소기업들도 참여했다.

성층권 무인항공기를 연구하는 이유는 발사에 큰 비용이 들어가는 인공위성을 대체하기 위해서다. 날씨에 거의 제약을 받지 않아 장시간 머물며 인공위성이 도맡아 하던 지상 감시와 통신 중계 임무를 수행할 수 있다. 김 단장은 “고도 18㎞이상에서는 구름이 없어 태양광을 활용해 장기 체공하는데 유리하고 지상 관제를 받을 필요가 없어 항공기를 원하는 항로로 운영할 수 있기 때문에 다양한 분야에서 활용할 수 있다”고 말했다.

박근태 기자 kunta@hankyung.com