"전장 대세 '군용 드론', 성장 병목은 배터리"
최근 전쟁이 무인전 위주로 변화하면서 핵심 무기로 군용 드론에 대한 주목도가 커진 가운데, 산업 성장을 좌우할 '병목'으로 배터리가 꼽혔다. 전쟁 저온 등 극한 환경에서 오히려 일반적인 배터리 이상의 에너지 밀도와 출력 성능을 갖춰야 한다는 기술적 난제 때문이다. 12일 최근호 유뱃 최고기술책임자(CTO)는 배터리 산업 전시회 '인터배터리 2026' 부대행사인 '더배터리 컨퍼런스' 연사로 나서 군용 드론에 필요한 배터리 기술을 소개했다. 군용 드론이 핵심 무기로 부상한 것은 기존 재래식 무기 대비 수십 배 이상의 파괴력을 입증하고 있어서다. 이런 점에 착안해 방산업계에선 드론이 기존 정찰 업무를 넘어 공중, 지상, 해상 등 전장에서 군대 지휘와 통제, 실전 무기로까지 역할이 확대될 것으로 내다보고 있다. 이에 군용 드론 시장이 2033년에는 2배 이상 성장할 것이란 관측도 나오고 있다. 최 CTO는 “드론 핵심 기술과 공급망을 자국화하려는 움직임이 나타나고 있고 한국도 드론 작전사령부 창설 등 관련 프로그램들을 운영하고 있다”며 이같은 전망을 긍정했다. 전쟁터라는 특수 환경에서 기용되는 특성상, 군용 드론에 요구되는 배터리 성능은 비현실적인 수준으로 높은 편이다. 최 CTO는 이런 점을 감안해 ▲고에너지밀도 ▲고출력 ▲진동 특성에 강한 내구성 ▲저압·저온 환경에서의 유용성 등 네 가지를 시장에서 원하는 성능 요건으로 꼽았다. 고에너지밀도와 고출력은 드론 운용 시간과 전술 기동력에 직결되는 성능이다. 최 CTO는 “현재 차세대 무기체계에선 400Wh/kg 수준의 에너지 밀도를 요구하는데, 군에서 주로 쓰는 리튬 폴리머 전지나 고출력 리튬이온 배터리가 200Wh/kg 수준이라 두 배 정도 격차가 있다”며 “이 차이를 극복하고, 상호 교환 관계인 에너지 밀도와 출력을 동시 확보하는 것이 군용 배터리의 첫 번째 요건”이라고 짚었다. 프로펠러나 모터에 따른 진동, 난기류, 드론 착륙 시 발생하는 충격 등을 잘 흡수해 고장나지 않는 내구성도 관건이다. 중고도 환경은 지상 대비 기압이 절반 수준, 고고도 환경에선 10분의 1 수준의 저기압 환경에서 드론이 구동돼야 하는 점을 감안하면 저압·저온 환경에서의 유용성도 중요 요소다. 최 CTO는 “일반적인 파우치 배터리셀의 경우 저압 환경에 취약해 전해질 소재들이 기화되는 등 셀이 손상을 입을 수 있으며 배터리 열 방출 효율도 떨어진다”며 “고도가 올라갈수록 온도가 떨어져 중고도는 영하 20도, 고고도는 영하 40도 이하 환경에 배터리가 노출되는데 용량 및 출력 감소가 문제가 될 수 있다”고 지적했다. 이같은 성능 요건은 일반적인 리튬이온배터리로는 충족할 수 없다는 게 최 CTO 설명이다. 유뱃은 이런 방산 시장 요건에 부합하는 제품으로 리튬메탈배터리를 개발했다. 에너지 밀도의 경우 600Wh/kg 수준의 성능 실증을 마쳤다. 최 CTO는 “이론상 삼원계 리튬이온배터리가 구현 가능한 에너지 밀도는 700Wh/kg 수준이지만, 실제 구현 가능한 수준은 약 25% 감소한 530Wh/kg, 배터리셀 단위로 구현하면 여기서 50% 감소한 250Wh/kg, 배터리팩으로 구현하면 150Wh/kg 수준까지 내려간다”고 설명했다. 리튬메탈배터리는 이런 에너지 밀도 한계 극복에 유리한 소재다. 다만 리튬메탈배터리도 실제 구현 가능한 에너지 밀도 한계치는 400Wh/kg 수준인데, 이는 일반적인 수준인 60%까지 양극활물질 비중을 높인 기준이다. 유뱃은 저함량 전해질에서도 성능 문제가 발생하지 않도록 배터리를 설계해 양극활물질 비중을 65~75% 수준까지 높이는 기술을 개발했다. 이 과정에서 에너지 출력 저하를 막을 수 있는 균일후막전극(TEP) 기술을 개발, 문제를 해결했다. 최 CTO는 “수십 MWh 수준의 리튬메탈 배터리 생산라인을 운영 중”이라며 “수분과 공기에 매우 민감해 이를 제어할 환경과 설비가 필요한데 잘 운영하고 있다”고 언급했다. 유뱃은 배터리셀 12개 단위 팩 기준으로 에너지 밀도 400Wh/kg을 달성하고, 고고도와 충격 내구성, 저온 환경에서의 운용 테스트를 통과했다고 밝혔다. 최 CTO는 “항공과 우주 무인전, 지상 무인전까지 사업을 확대할 계획”이라며 “공중 모터 드론에선 배터리 성능 시험을 완료했고, 유무인복합체계(MUM-T)용 배터리도 개발이 거의 완료 단계로 레이저 무기에도 배터리 탑재를 위해 노력하고 있다”고 밝혔다.
