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【별표 제1호_상용화 대상 기술 조사표】

상 용 화 대 상 기 술 조 사 표

연구자

안효정 / 미래혁신연구센터

기술명(국문)

전고체전지 기반 무인 항공기 구조 및 제어방법

기술명(영문)

기술개요

본 기술은 전기추진 항공기에 관한 것으로, 상세하게는 항공기 날개 부분을

전고체 배터리로 구현한 전기추진 항공기에 관한 것이다. 본 기술의 목적은

항공기 날개 부분을 전고체 배터리로 구현하여, 기존 전기추진 항공기의 단

점을 개선하고 전고체 배터리를 날개 스킨으로 활용하는 전기추진 항공기를

제공하는 것임.

또한 본 기술은 배터리의 구조적 특성을 이용하여 밴트라인을 통해 배출된

가스의 분출력이 추력으로 작용하여 신속히 장애물을 회피하기 위한 방안으

로 활용하거나 추력 보충이 가능함.

기술동향

국내

한국은 정부 주도의 국가연구개발사업으로 항공기 전기화 기술개발을

지원해오고 있으며, 최근 들어 소형급 전기식작동기와 전기추진 파워트레인

기술개발 투자를 늘리고 있는 추세임.

최근 들어 범용항공기, 중대형무인항공기 급의 전기식자동기 및 전기추진

파워트레인의 신규 과제화가 진행 중임.

한국항공우주연구원은 2016년부터 항공기용 하이브리드 전기추진시스템

개발을 시작하였으며, 국내 주요 카본복합재료 제조업체인 한국카본에서는

이스라엘 IAI와 협력하여 하이브리드 추진시스템을 적용한 FE-Panther

수직이착륙 무인기를 개발.

해외

영국에서 개발한 Raptor UAS 무인기는 이차전지와 연료전지 그리고

태양전지를 모두 사용함.

대형 무인기 분야에서 에어버스와 구글, 페이스북이 경쟁적으로 고고도

장기체공 태양광 무인기를 개발하고 있음. 구글은 Titan Aerospace는 20km

고도에서 태양전지를 이용해 5년간 체공할 수 있는 비행체를 개발하고 있음.

유럽 에어버스의 E-Fan 은 대표적인 전기비행기 개발사례로서, 리튬-이온

이차전지를 동력으로 사용.

미국 NASA에서는 LEAPTech 프로젝트를 통해 4인승 소형항공기에 적용할

수 있는 분산형 전기추진시스템 개발을 수행.

시장동향 국내

외

시장조사전문기관의 항공기 전기화 시장 전망보고서는 아직 극소수임. UBS

Investment Bank는 하이브리드-전기 항공(HEA)는 2028년~2040년 동안

16,077대(1,780억 달러)의 수요를 전망하고 있음(출처: Boeing “Commercial

market outlook 2018-2037”, 2018).

2020-2026년 기간에 50~70인승급 HEA 개발비로 40억 달러, 하이브리드

파워트레인 개발에 10~20억 달러가 투자될 것으로 전망 (출처: UBS

Investment Bank “Green Power”, 2019).

미국 Kaiser Associates는 2018~2028년, 10년 동안 MEA 관련 전기시스템

시장은 520억 달러에서 740억 달러로 연평균 3.6% 성장할 것으로 전망, 이와

함께 전기추진 협동기(SA) 판매단가의 8~10%를 전기시스템이 점유할 것으로

예상. 다만 항공기의 전기화 속도를 타 수송체에 비해 늦다고 전망하고

있는데, 그 이유는 항공등급에 부합하는 고효율성, 고신뢰성 등의 확보

어려움과 타 분야에 비해 엄격한 항공 안전, 감항 인증체계 및 인증 소요

비용, 시간 등임

활용방안

본 기술은 날개의 스파, 리브는 전고체 배터리를 장착하는 지지대로 활용하고,

전고체 배터리의 표면을 이용하여 날개의 스킨을 대신함으로써, 중량에

부정적인 영향 없이, 전기추진 항공기에 적용 가능함.

전고체 배터리를 활용하여 날개의 스킨을 대신 하는 등, 리튬이온 배터리와

같은 액체 전해질형 전지를 에너지 저장장치로 사용하는 기존 전기추진

항공기의 단점을 해소할 수 있음. 또한 벤트라인 가스 배출을 통한 충돌회피

제어로 급박한 충돌위험에 노출되었을 때 충돌을 회피하도록 조종하기가 쉽지

않을 때 신속하고 즉각적인 대처방안으로 활용 가능함.