하이브리드 파워팩 전주지 특화관리 센터를 주도하고 있는 정호영 전남대 환경에너지학과 교수는 에너지 저장기술을 바탕으로 한 파워팩 전지로 무인기를 24시간 하늘에 날게 하는 기술 세계 1위를 자신한다고 말했다./ 광주 = 나윤상

[더팩트 l 광주=나윤상, 박호재기자] 최근 러시아 우크라이나 전쟁을 통해 드론의 중요성은 다시 한번 수면 위로 드러났다.

현대전에서 무인기는 지형정찰, 적 기만, 핵심표적 타격뿐 아니라 적 방공체계와 항공기 감시 기만할 목적으로 운용되고 있다. 실제 미군의 아프가니스탄 전쟁, 이스라엘의 레바논 전쟁 등에서 중요하게 활용되어 그 효능이 검증되었다.

그러나 아무리 좋은 첨단 기기를 장착하고 있어도 그 운용시간이 짧다면 전술적으로 한계를 가질 수밖에 없다.

이러한 한계를 뛰어넘기 위해서는 핵심 부품의 발전이 꼭 필요한데 이는 다름 아닌 에너지 저장 기술(ESS)이다. 특히 무인무기체계용 전지추진체계는 에너지 저장용량에 의해 작전 시간이 결정되므로 대용량, 고출력, 장수명 전기추진체계 개발이 요구된다.

그렇다면 가벼우면서도 제한 없는 에너지를 공급하는 전기추진체계는 단지 미래의 꿈일 뿐일까? 24시간 하늘과 바다 그리고 지상에서 활약하는 무인기의 가치는 과연 얼마일까?

이러한 신무기를 위해 24시간 연구에 매진중이며 하이브리드 파워팩 전주기 관리특화연구센터(이하 ’특화연구센터‘)를 맡고 있는 정호영 전남대학교 환경에너지공학과 교수를 <더 팩트> 만나보았다.

-하이브리드 파워팩을 이용한 드론이 곧 글로벌 1위 기술이 된다고 하는데 최종목표가 궁금하다

무인무기체계에 탑재 가능한 하이브리드 파워팩의 핵심 소재 개발부터 경제성 평가까지 전 주기에 걸친 기술 개발을 통해 세계 최고 성능의 무인무기체계용 전기추진체계 기술을 확보하는 것이 본 특화연구센터의 최종목표라고 할 수 있다.

무인 드론에는 통상 리튬 플리머 전지가 탑재된다. 리튬 플리머 전지가 탑재되면 보통 드론의 작전 시간은 30~40분 정도로 제한되게 된다. 연료전지를 탑재하게 되면 1~2시간 정도로 작전 운전 시간이 늘어난다.

하지만 우리가 개발하는 기술은 기존 배터리와 연료전지를 탑재한 무인 드론 시스템보다 작전 운용 시간을 현격하게 증가시키는 것이 주요 기술 개발 목표이며, 대용량, 고출력, 저비용 전원공습 시스템 개발 기술을 확보해 1년 365일 군의 상시 감시체계 구축에 기여하는 것을 목적으로 하고 있다.

- 현재 국내 최고의 전문가들이 참여하고 있다던데?

그렇다. 하이브리드 파워팩 전주기 관리특화 연구센터 연구진은 국내 다양한 연구기관에서 연료전지 및 2차 전지 관련 미래기술을 선도하고 있는 최고의 전문가들로 구성하였다.

특히, 국방과학연구소 또한 젊은 연구책임자들을 전면에 배치하여, 본 특화연구센터 연구책임자들과 긴 호흡으로 공동 연구를 수행할 수 있도록 협업 체계를 구축하였다. 이를 통해 향후 9년 동안의 장기 프로젝트 연구 수행을 함께 할 수 있는 연구자 구성 여건은 마련되었다고 본다.

(편집자 주 : 하이브리드 파워팩 – 고에너지밀도 일체형재생연료전지와 고출력 리튬이온배터리의 결합으로 전기에너지를 충전했다가 방전하면 저장된 전기에너지를 다시 사용하는 일체형전기화학시스템으로 무인무기체계에 탑재되는 파워팩 시스템)

- 이러한 연구를 시작하게 된 특별한 계기는?

URFC 기술은 미국 나사(NASA)가 가이너에너지(Giner Energy)와 함께 공동 연구를 통해 인공위성에 탑재하기 위한 기술 실용화 연구를 처음 시도한 바 있다. 본인 또한 한국에너지기술평가원의 URFC 기반의 ESS(에너지 저장장치) 기술 개발 연구 사업을 수행한 바 있고 특히 연료전지와 수전해가 하나의 시스템으로 결합된 일체형 재생연료전지(URFC)라는 새로운 개념의 연료전지 기술을 오랜 기간 연구해왔다.

따라서 본인의 연구 분야인 에너지 디바이스 기술 개발을 바탕으로 본 특화연구센터 사업도 충분히 수행 가능하다고 판단하여 방위사업청에서 발주한 본 사업에 대하여 국방기술품질원 사업공고/수주 및 국방과학연구소의 연구자들과 협업을 통해 본 사업의 책임자 역할을 맡게 되었다.

정호영 전남대 교수는 '무인 무기체계의 핵심은 시간이다' 면서 그러한 기술을 확보하기 위한 고에너지 용량 및 고출력 에너지 디바이스 기술 개발은 필수라고 말한다./ 광주 = 나윤상

- 드론이 전쟁의 승패를 좌우하는 중요한 기술인가?

그렇다. 향후 미래전은 무인무기체계의 전쟁이 될 것이다. 무인 무기체계의 운전은 결국 작전 시간에 의해 결정된다. 따라서, 무인무기 체계의 작전 시간 증대와 안정적인 체계 운전 기술을 확보하기 위해 고에너지 용량 및 고출력 에너지 디바이스 기술 개발이 필수적이다.

즉, 더 작고, 가벼운 파워팩 기술 개발이 무인무기체계의 핵심이라고 할 수 있다. 이런 경량화/소형화/고에너지용량/고출력 파워팩 기술이 개발되면 국방산업에 크게 기여할 수 있다

현재 미국은 URFC/LiB 하이브리드 파워팩을 고궤도/저궤도 정찰위성과 고고도 무인 드론 체계 및 인공위성에 탑재하여 운용한 사례가 있다. 중국과 일본 등도 해당 기술을 개발중인 것으로 알려져 있다. 즉, 세계 최첨단 기술 분야이고, 우리가 해당 기술 개발을 통해 국가 안보에 기여하고, 국산화 기술 개발을 통해 우리 나라 경제에 크게 기여할 수 있을 것으로 판단한다.

- 센터 출범 이후 6개월이 흘렀는데 현재 해당 연구는 어떻게 진행되고 있나?

지난 해 여름 센터 개소 이후, 사업 착수를 통해 일정에 따라 착실히 연구를 수행중이다. 지난 연말 국방과학연구소와 자체 점검을 진행하면서 사업 초기에 겪을 수 있는 기술적 문제에 대해 깊이 토론하였고, 이 과정에서 논의된 주제들에 대해 연구책임자간 협업 과정으로 해결책을 찾으려 불철주야 연구가 진행중이다.

- 기술이 개발완료가 되면 지역 산업이나 경제에 기여할 수 있는 분야가 있을까?

광주⋅전남 지역은 2004년 한국전력공사가 나주로 이전하면서 에너지를 지역 특화산업으로 규정하였다. 에너지 특화산업 중에 배터리 산업 특히 ESS라고 하는 에너지 기반 산업이 이 지역의 특화 사업이라고 할 수 있다. 그래서 이번 사업이 성공하게 되면 해당 기술이 지역 기업과 함께 협력해서 광주⋅전남 지역의 에너지 특화 사업과 지역내 군수산업 발전의 연결고리를 하나로 만들어 가는 계기가 될 것이다.

- 글로벌 1위 드론무기를 향한 비전이 무엇인가?

본 사업이 종료되는 2030년을 기준으로 비전 2030 계획을 수립하였다. 본 특화연구센터의 비전은 에너지 디바이스 기술 전반에 걸쳐 원천기술의 개발, 전문인력 양성, 전문가 네트워크 구축, 기업지원서비스을 통한 세계 최고 성능의 무인무기체계용 전기추진시스템 기술의 완성에 있다. 특히, 국내의 최고 전문가 및 전문기업들과 함께 파워팩 기술에 대한 제품 생산과 이용을 연구한다면 세계 1위, 어렵지 않을 것 같다 (웃음).

kncfe00@tf.co.kr

[New Year's Interview] Ho Young Jung, professor at Chonnam National University shares his success in developing the world's top weapons system The production of the world’s most advanced unmanned weapons system technology through energy device technology

[The Fact l Gwangju = Na Yoon-sang and Park Ho-jae] The importance of drones has once again been revealed through the recent war in Russia and Ukraine.In modern warfare, drones are operated for the purpose of terrain reconnaissance, military deception, core target strikes, as well as anti-aircraft defense systems and aircraft surveillance. In fact, its effectiveness has been shown in the U.S.’s war in Afghanistan and Israel's war in Lebanon. However, there are tactical limitations if the device’s operating time is short, despite its effectiveness. In order to overcome these limitations, the development of the core parts is essential, which is the energy storage technology (ESS). In particular, battery propulsion systems for unmanned weapons systems require the development of large capacity, high power, and long-life electric propulsion systems because the operation time is determined by the energy storage capacity.Then, is an electric propulsion system that provides light and unlimited energy just a dream of the future? What is the value of 24-hour drones operating in the sky, the sea, and on the ground?We met Ho Young Jung, a professor of Environment & Energy engineering at Chonnam National University, who is working on developing these new weapons and is in charge of the Specialized Research Center (SRC) for the development of Hybrid Power Pack (HPP) system (hereinafter "Specialized Research Center" referred to as the "SRC").- I heard that drones using hybrid power packs will soon become the world's No. 1 technology and I'm curious about your goalThe final goal of SRC is to secure the world's best electric propulsion system technology for unmanned weapons systems through technology development over the whole life cycle from developing key materials of hybrid power packs to economic evaluation.Unmanned drones are usually equipped with lithium polymer batteries. When lithium polymer batteries are installed, the operation time of drones is usually limited to 30 to 40 minutes. When a fuel cell is mounted, the operation time increases to about one to two hours.However, the main goal of our technology development is to significantly increase the operation time compared to the existing unmanned drone system equipped with batteries and fuel cells, and it aims to contribute to the establishment of a 365-day military surveillance system by securing technology to develop a high-capacity, high-power, low-cost raid system.- I heard that the best experts in Korea are currently participating?That's right. The research team at the Specialized Research Center (SRC) is made up of the best experts who are leading future technologies related to fuel cells and secondary cells in various domestic research institutes.In particular, the Korea’s Agency for Defense Development also deployed young research managers to the front and established a collaborative system to conduct joint research with the research managers of the Specialized Research Center (SRC). Through this, we believe that our researchers are ready to carry out long-term project research for the next nine years. (Editor's note: Hybrid power pack – Power pack system installed in unmanned weapons system as an integrated electrochemical system that uses stored electric energy again when charged and discharged by combining unitized regenerative fuel cell (URFC) with high energy density and lithium ion battery (LiB) with high power.- What made you start this research?URFC technology was first attempted by NASA in the U.S. to commercialize the technology for installation on satellites through joint research with Giner Energy. I have also carried out a URFC-based ESS (Energy Storage System) technology development project by Korea Institute of Energy Technology Evaluation and Planning and have long studied a new concept of fuel cell technology called unitized regenerative fuel cell (URFC) in which polymer electrolyte membrane (PEM) based fuel cells and water electrolysis are combined into one system.Based on my expertise in energy device technology, I decided that this Specialized Research Center (SRC) project could be fully carried out. So I took the role of the head of this project through the project announcement/order of the Defense Acquisition Program Administration in collaboration with Defense Agency for Technology and Quality and Agency for Defense Development.

- Are drones important in determining the victory or defeat of war?Yes, the future war will be a war of unmanned weapons systems. The operation of unmanned weapons systems is ultimately determined by the device’s operation time. Therefore, it is essential to develop high-energy capacity and high-power energy device technology to increase the operation time of unmanned weapons systems and secure stable system operation technology.In other words, the development of smaller and lighter power pack technology is the core of the unmanned weapon system. The development of these lightweight/miniaturized/high energy capacity/high power pack technologies can greatly contribute to the defense industryCurrently, the United States has operated a URFC/LiB hybrid power pack on high-orbit/low-orbit reconnaissance satellites, high-altitude unmanned drone systems, and satellites. China and Japan are also known to be developing the technology. In other words, it is the world's cutting-edge technology field, and we believe that we can contribute to national security through the development of relevant technology and greatly contribute to the Korean economy through commercializing the technology locally.- Six months have passed since the Center was launched. How is the research going now?Since the opening of the Center last summer, research has been steadily conducted according to the schedule. At the end of last year, we discussed in-depth technical problems that could be encountered early in the project while conducting self-inspection with the Agency for Defense Development, and research is underway to find solutions to the topics discussed in the process through collaboration between research managers.- Will the technology contribute to the local industry or economy?When KEPCO moved to Naju in 2014, Gwangju and Jeonnam defined energy as their specialized industry in the region. Among the energy-specialized industries, the battery industry, especially the energy-based industry called ESS, is a specialized technology in this region. Therefore, if this project is successful, the technology will work with local companies to create a link between energy-specific projects in Gwangju and Jeonnam and the development of the military industry in the region.- What is your vision for the world’s best drone weapon?The Vision 2030 plan was established based on 2030 when this project ends. The vision of this Specialized Research Center (SRC) is to develop original technologies, cultivate professional manpower, build expert networks, and complete the world's best electric propulsion system technology for unmanned weapons systems through corporate support services. Through the collaboration of the nation’s top experts, the world’s best power pack technology development will not be a difficult goal to achieve.