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태양광 무인기에 리튬-황 배터리 탑재 비행 성공LG화학, 국내 최초로 최고도 비행 이뤄...성층권 극한 환경에서도 안정성 확인
한국항공우주연구원에서 개발한 고고도 장기 체공 태양광 무인기 EAV-3 <사진제공=LG화학>

[환경일보] 김다정 기자 = LG화학이 국내 최초로 차세대 배터리를 활용한 무인기 최고(最高) 고도 비행 테스트에 성공했다.

이와 관련, LG화학은 10일 한국항공우주연구원에서 개발한 고고도 장기 체공 태양광 무인기(EAV-3)에 리튬-황 배터리를 탑재해 성층권 환경에서 비행하는 시험에 성공했다고 밝혔다. 성층권은 대류권(지상~12km)과 중간권(50~80km) 사이에 위치한 대기층으로 고도 12~50km 사이를 말한다.

EAV-3는 고도 12km 이상 성층권에서 태양 에너지와 배터리로 오랜 시간 날 수 있는 소형 비행기다. 날개 위 태양전지판으로 충전을 하며 낮에는 태양전지와 배터리 전력으로 비행하고 밤에는 낮에 배터리에 충전된 전력으로 비행한다. EAV-3의 날개 길이는 20m, 동체 길이는 9m다.

LG화학은 지난달 30일 한국항공우주연구원 고흥 항공센터에서 EAV-3에 리튬-황 배터리를 탑재한 후 오전 8시36분부터 오후 9시47분까지 약 13시간 동안 비행 테스트를 진행했다. 국내에서 리튬-황 배터리로 테스트를 진행한 것은 LG화학이 처음이다.

무인기에 탑재된 리튬-황 배터리

특히, 이번 비행 테스트에서 EAV-3는 국내 무인 비행기로는 전례가 없는 고도 22km를 비행해 무인기 기준 국내 성층권 최고 고도 비행 기록을 달성했다. 또한, 총 13시간의 비행 중 7시간을 일반 항공기가 운항할 수 없는 고도 12~22km의 성층권에서 안정적인 출력으로 비행했다.

이번 비행 테스트는 영하 70도의 낮은 온도와 대기압이 지상 대비 25분의 1수준인 진공에 가까운 성층권의 극한 환경에서도 차세대 배터리인 리튬-황 배터리의 안정적인 충방전 성능을 확인했다는데 큰 의미가 있다.

리튬-황 배터리는 리튬이온 배터리를 대체할 차세대 배터리 중 하나로 양극재에 황탄소 복합체, 음극재에 리튬 메탈 등 경량 재료를 사용해 무게 당 에너지 밀도가 기존 리튬이온 배터리 대비 1.5배 이상 높은 배터리다.

기존 리튬이온 배터리보다 가볍고 희귀 금속을 사용하지 않아 가격 경쟁력이 뛰어난 것이 장점이다.

또한, 전기차뿐만 아니라 장기 체공 드론 및 개인용 항공기 등 미래 운송수단의 성능을 좌우하는 핵심부품으로 손꼽히며 세계 각국에서 개발을 위한 경쟁이 치열하다.

LG화학 미래기술연구센터 혁신전지 프로젝트팀은 1년 6개월 동안 성층권의 환경과 유사한 극한의 환경을 재현해 낮은 온도와 기압에서 리튬-황 배터리 연구를 진행했고, 이를 바탕으로 비행 테스트를 성공적으로 완료할 수 있었다.

LG화학은 향후 추가적인 리튬-황 배터리 시제품을 생산해 수일 이상의 장기 체공 비행을 시연할 예정이다.

이와 함께, 에너지 밀도가 현재 리튬이온 배터리의 2배 이상인 리튬-황 배터리를 2025년 이후 양산할 계획이다.

LG화학 CTO 노기수 사장은 “이번 비행 테스트를 통해 고에너지 밀도의 차세대 배터리 분야에서 세계 최고 수준의 기술력을 입증했다”며, “향후 차세대 배터리 분야에 연구개발을 집중해 세계 시장에서의 주도권을 더욱 공고히 해나가겠다”고 말했다.

김다정 기자  missqt0909@naver.com

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