5년간 비행할 수 있는 태양열 무인기

소설가 리처드 바크의 ‘갈매기의 꿈’이라는 책에는 ‘가장 높이 나는 새가 가장 멀리 본다’라는 구절이 나온다. 요즈음 언론에서 최신 무기로 각광받고 있는 무인정찰기의 경우도 당연히 높이 올라갈수록 더 멀리 볼 수 있다.

 

▲ 미국 국방고등연구기획청(DARPA)이 기획하고 있는 태양열 무인기인 벌처(Vulture)

   

그렇다면 무인기는 얼마나 높이 날 수 있을까? 기록을 보면 1976년 초음속 고고도 정찰기인 블랙버드가 26km 상공에서 비행한 이래, 2001년 8월 미국 항공우주국(NASA)과 AeroVironment 사(社)에서 개발한 헬리오스(Hellios)라는 실험용 무인기가 고도 29.5km까지 도달했다. 

그리고 이라크전과 아프가니스탄전에서 이름을 날린 글로벌호크는 성층권인 고도 20km에서 감시정찰 임무를 수행하고 있다. 현재 운용되고 있는 유일한 고고도 무인기다. 20km 이상의 고도에서 비행하는 고고도 무인기는 성층권의 저온 환경과 추진기관의 기술적인 어려움으로 인해 현재는 미국이 유일하게 기술을 보유하고 있으며, 각국에서 추진하고 있는 고고도 무인기 프로그램은 45개에 달한다.

성층권에서는 기상 변화가 거의 없어 항공기가 안정적으로 비행할 수 있고, 인공위성보다 훨씬 더 지구에 근접해 있어 여러 가지 장점을 갖고 있다. 환경감시·기상관측·전자지도 제작·항공사진 촬영·통신중계·교통정보체계·위성항법시스템 강화 등 민간 부문의 활용성도 높을 것으로 판단된다.글로벌호크와 같이 화석연료를 사용하는 무인기는 최대 40~50시간밖에 비행할 수 없다.

그래서 365일 24시간 내내 감시정찰을 하기 위해서는 반복적인 이착륙과 상승·하강 비행을 해야 하며, 향후 화석연료의 고갈로 비용 문제가 심각하게 대두될 것으로 보인다. 최근에는 차세대 동력원으로 수소연료전지가 주목받고 있다. 미국 AeroVironment 사에서는 성층권에서 1~2주일간 체공할 수 있는 글로벌옵서버(Global Observer) 무인기를 개발 중이다. 

이 외에도 보잉(Boeing) 사의 HALE, 오로라플라이트사이언스 사(Aurora Flight Sciences)의 Orion Hall 등 액화수소 연료전지를 이용한 고고도 무인기 개발도 경쟁적으로 진행되고 있다. 미국 항공우주국의 기술조사에서 액화수소 추진기관 기술이 성층권에서 비행 가능할 것으로 평가돼 조만간 성층권에서 장기 체공하는 무인기가 출현할 전망이다.

좀 더 미래에는 태양열을 이용한 기술이 성숙되면 성층권에서 훨씬 더 오랫동안 날 수 있는 무인기가 나타날 것으로 보인다. 초고효율 태양전지, 에너지 저장 기술 등 풀어야 할 기술이 많이 있지만 미국의 국방고등연구기획청(DARPA)에서는 5년간 비행을 지속할 수 있는 태양열 무인기인 벌처(Vulture) 프로그램을 제시하고 있다.

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이기영 국방기술품질원 선임연구원