한국형 高고도무인기, 성층권 비행 성공

동아일보 2015-8-12

성층권(고도 13∼20km)에서 지상을 관측하는 비행기. 만화영화 속에서나 나올 법한 차세대 무인 비행기를 국내 연구진이 개발했다.

김승호 한국항공우주연구원(항우연) 고정익기연구단장팀은 자체 개발한 ‘고고도무인기(高高度無人機)’인 ‘EAV-3(사진)’이 전남 고흥 항공센터에서 이륙해 고도 14.12km에서 비행하는 데 성공했다고 11일 밝혔다. 국내에서 개발된 무인비행기가 성층권에 도달한 것은 이번이 처음이다. 성층권은 공기가 희박하기 때문에 전투기를 제외한 일반 항공기가 비행하는 것이 불가능하다.

고고도무인기는 한번 하늘로 솟구쳐 올라가면 태양광 전지로 짧게는 수일, 길게는 수년간 하늘을 떠돌며 지상을 관측하는 비행기다. 최대 장점은 인공위성 대체제로 쓸 수 있다는 점이다. 지구 대기권과 우주의 중간 영역인 성층권을 떠돌기 때문에 악천후와 상관없이 항상 하늘에 떠 있을 수 있다. 또 인공위성이 하루 몇 차례 한반도 상공을 지나갈 때에만 관측이 가능한 반면 고고도무인기는 원하는 지역을 24시간 볼 수 있다.

값이 싼 것도 장점이다. 지구 상공 500km 이상 떠 있는 인공위성에 비해 지상과도 가까워 일반 카메라를 탑재해도 인공위성 카메라에 필적하는 화질을 얻을 수 있다. ‘다목적실용위성(아리랑) 3A’호 개발에 2373억 원이 투입된 데 비해 고고도무인기는 10억 원 정도면 만들 수 있다. 경우에 따라서 통신서비스도 제공할 수 있다. 지상과 가까워 넓은 지역에 공짜 무선인터넷 서비스를 구축할 수 있다. 이 때문에 구글이나 페이스북 같은 세계적인 정보기술(IT) 업체들도 눈독을 들이고 있다.

고고도무인기는 공기 밀도는 약 10분의 1, 온도는 영하 60℃까지 떨어지는 극한 환경을 날아다녀야 하는 만큼 고도의 제어기술이 필요하다. 항우연 연구진이 개발한 EAV-3은 비행기 날개 윗면에 고효율 태양광 전지를 붙였다. 날개 길이가 20m에 이르지만 국산 첨단 탄소섬유 복합재를 적용해 총중량은 53kg까지 낮췄다.

현재 가장 뛰어난 고고도무인기는 영국이 개발한 ‘제퍼’로 2주일 이상 하늘에 떠 있을 수 있다. 항우연 연구진은 앞으로 EAV-3을 한층 발전시켜 수일 이상 성층권 연속비행에 도전할 계획이다.

김 단장은 “제퍼가 성층권에서 장기체류할 수 있는 것은 차세대 고성능 ‘리튬황’ 배터리 제조법을 확보했기 때문”이라며 “현재 국내 연구진과 공동연구 방안을 모색하고 있다”고 말했다.

대전=전승민 동아사이언스기자 enhanced@donga.com