[기민한 전자이야기] 미래 산업 일꾼으로 주목받는 ‘수소드론’

[아시아경제 이기민 기자] ‘기민한 전자이야기’는 전자·기계제품, 장치의 소소한 정보를 기민하게 살펴보는 코너 입니다. 광고, 뉴스에 자주 등장하는 따끈한 신상품, 이제는 추억이 된 제품, 아리송한 제품·업계 용어와 소식까지 초심자의 마음으로 친절하게 다뤄드리겠습니다.

드론이 향후 인간을 도와 산업 전 분야에서 활약할 미래 일꾼으로 꼽히고 있습니다. 그간 군사용 드론이나 촬영용·오락용 드론은 많이 봤는데 산업용 드론은 많이 접하기 어려웠는데요.

법적 규제와 안전성 문제 이외에도 비행시간이 짧아 산업현장 활용에 문제가 있다는 점입니다.

업체들은 비교적 작으면서도 고효율을 낼 수 있는 연료전지를 개발해왔습니다. 최근에는 수소 연료전지를 탑재한 드론이 개발되며 향후 산업분야에서 각광을 받을 것이라는 전망이 나옵니다.

이번 '기민한 전자이야기'에서는 수소드론과 향후 드론 산업 전망에 대해 살펴보는 시간을 마련했습니다.

짧은 비행시간 문제…수소전지 드론 대안으로 부상

무인 비행기인 드론은 군사 목적의 비행물체로 개발됐습니다. 영국이 1930년대 재사용이 가능한 포격연습 표적용 비행체인 여왕벌(QUEEN BEE)이 현대 드론의 시초로 꼽히는데요. 현재도 육상·해상 정찰용 무인기, 국방경계용 등으로 다양한 군사용 드론이 사용되고 있습니다. 또한 촬영용, 오락용 드론도 대중의 인기를 끌고 있습니다.

다만 글로벌 산업용 드론은 활용도가 많이 뒤처져 있다는 평가를 받습니다. 특히 배터리 문제로 인한 짧은 비행시간이 상용화를 가로막는 장벽으로 꼽히는데요. 기존에 출시된 드론은 대체적으로 리튬 이온 배터리를 탑재합니다. 리튬 이온 배터리는 에너지 밀도와 효율이 낮아 30분 이상 드론에 전기를 공급하기 어렵다는 단점을 가지고 있습니다. 또한 배터리를 충전하기 위해 제법 시간이 걸린다는 한계도 있는데요. 이를 극복하기 위해 수소연료전지를 탑재한 드론이 대안으로 부상했습니다.

두산 드론용 수소전지팩

수소드론에 탑재하는 수소연료전지는 어떤 원리로 전기를 생산할까요? 물을 전기분해하면 수소와 산소 발생하는데요. 이를 역으로 이용하는 방식을 택합니다. 배터리 내부는 연료극, 전해질, 공기극으로 이뤄져 있습니다. 이를 셀(Cell)이라고 부릅니다. 연료극에 주입된 수소가스는 촉매층에서 수소이온과 전자로 분리됩니다. 분리된 수소이온은 전해질을 통해 산소가 있는 공기극으로 전달됩니다. 외부도선을 통해 이동한 전자가 수소이온·산소와 결합하면 물을 만드는 작용을 합니다. 이 과정에서 전자의 흐름이 전류를 만들게 됩니다.

수소연료전지는 이런 셀들을 적층해 만들기 때문에 부피가 작고, 고효율을 낼 수 있다는 장점이 있습니다. 수소연료전지를 탑재해 2시간 이상 비행할 수 있는 드론이 나오고 있습니다. 아울러 수소가스와 산소를 충전하는 데 걸리는 시간도 길지 않아 산업 현장에서 활용도가 높다는 평가를 받습니다.

길어진 비행시간·드론 소프트웨어 개발…시장 규모도 확대

네덜란드에서 스피커가 달린 드론을 띄워 사회적 거리두기 실천 권고를 하고 있다. [이미지출처=연합뉴스]

드론 업체들은 비행시간을 연장하기 위한 연료전지 개발 뿐만 아니라 산업 분야에 최적화된 소프트웨어를 개발도 박차를 가하고 있습니다. 군사용, 소비자용, 산업용을 포함한 글로벌 드론시장은 해마다 15%이상 성장해 2025년에는 24조원 규모에 달할 것으로 업계는 예상하고 있습니다.

이 가운데 산업용 드론 시장은 지난해 1조5000억원 규모에서 2025년에는 시장 규모가 7조원 규모로 성장할 것으로 전망됩니다. 세계 각국에서 배송업, 농업, 건축업, 통신업 등 다양한 분야에 드론의 수요가 높아지고 있습니다.

국내에도 많은 기업들이 드론 활용과 시장진출에 대해 골몰하고 있습니다. 이 가운데 두산모빌리티이노베이션(DMI)은 수소드론을 자체 개발해 산업용 드론시장에 적극적으로 뛰어들었습니다. DMI는 지난해 10월 2시간 비행이 가능한 드론용 수소연료전지팩 제품을 출시했습니다. DMI의 수소연료전지팩은 세계최대IT·가전 박람회인 CES2020에서 최고 혁신상을 수상하기도 했습니다. 또한 두산의 무인 자동화 건설 솔루션인 '컨셉트-X'에서 토지 측량 등에 DMI의 수소드론을 적용했습니다. DMI는 수소드론의 하드웨어뿐만 아니라 올해 국·내외 IT기업들과 손잡고 비행관리, 모니터링 솔루션 등 소프트웨어 개발에 뛰어들었습니다.

이기민 기자 victor.lee@asiae.co.kr
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