한국항공우주연구원 개발 태양광 무인기(EAV-3)에 리튬-황 배터리 탑재
성층권의 극한 환경에서 리튬-황 배터리의 안정적인 충방전 성능 확인
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.
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.
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 배터리 보다 가볍고 희귀 금속을 사용하지 않아 가격경쟁력이 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 고 에너지 밀도의 차세대 배터리 분야에서 세계 최고 수준의 기술력을 입증했다"며,
"향후 차세대 배터리 분야에 연구개발을 집중해 세계 시장에서의 주도권을 더욱 공고히 해나가겠다"고 말했다.
