수소연료 무인항공기·상용 자동차 개발 성큼

연료전지 무인항공기용 수소공급 시스템 개발
산불, 오염지역 등 재난 감시에 활용
상용 자동차 연료 개발 가능성

[아시아경제 정종오 기자]수소연료전지 시스템이 상용화될 것으로 보인다. 장시간 무인항공기 운행에 성공함에 따라 앞으로 차세대 상용 자동차 연로가 될 가능성이 높아졌다.

국내 연구진이 고용량 고체 수소저장물질인 암모니아보란(ammonia borane)을 이용한 연료전지 시스템을 개발해 무인항공기 비행시험에 성공했다. 이에 따라 장시간 비행 가능한 무인항공기는 물론 수소연료전지 자동차 개발을 위한 중요한 원천기술을 확보했다.

▲무인항공기에 수소연료전지를 장착하고 있다.[사진제공=KIST]

암모니아보란(ammonia borane)은 흰색 고체물질로 엄지손가락 정도의 양에 함유된 수소로 스마트폰용 고용량 배터리와 같은 전력을 발생시킬 수 있다. 이번 연구는 한국과학기술연구원(KIST) 연료전지연구센터(센터장 남석우)와 한국항공우주연구원이 공동 개발했다.

기존의 연료전지용 수소저장 시스템은 너무 무겁고 부피당 수소저장능력이 낮아 항공용이나 자동차에 적용하는데 한계가 있었다. 이에 고용량 수소저장 화합물인 붕소수소화나트륨을 활용한 연구가 많이 진행됐고 최근에는 붕소수소화나트륨보다 수소저장 용량이 두 배 이상 높은 암모니아보란을 이용한 연구가 활발히 진행되고 있다.

그러나 암모니아보란과 관련된 연구결과는 대부분 수소방출 매커니즘 관련 기초 연구나 수소방출 촉매와 불순물을 최소화하는 반응 방식 등에 국한돼 있어 의미 있는 수소방출 시스템을 설계하는 사례는 없었다. 연구팀은 세계 최초로 암모니아보란을 연료로 하는 무인항공기용 수소발생 시스템을 독자기술로 개발해 상용화된 정찰용 소형급 무인기에 적용했다. 2013년 1월 15일 한국항공우주연구원 고흥항공센터에서 1시간 비행시험에 성공했다.

연구팀은 작은 알약 형태로 암모니아보란을 성형해 연속적으로 수소방출 반응기에 공급하는 방법을 구현했다. 수소방출이 원활하게 일어나도록 하는 촉매와 반응 방식에 대한 고유기술을 개발하여 다수의 특허 출원을 완료했다.

남석우 KIST 연료전지연구센터장은 "이번 연구결과는 산불과 같은 재난지역 및 오염지역 탐색, 교통상황 감시 등에 활용이 가능한 장시간 운행할 수 있는 무인항공기 상용화에 사용할 수 있다"며 "암모니아보란을 활용한 수소연료전지 자동차 개발에도 활용될 수 있을 것으로 기대된다"고 말했다.

정종오 기자 ikokid@