무선전력전송과 특수전지는 극지대와 심해로 확대되는 영토 분쟁, 우주산업 경쟁에 따라 주목받고 있는 첨단 군수용 기술이다.
무선전력전송 기술은 마이크로파나 전자기 유도방식으로 플러그 없이 전력을 전달하고 충전할 수 있다. 최근에는 휴대폰 충전용으로 수 미터 이내 거리에서 효과적으로 전력전송이 가능한 자기공진(Magnetically Coupled Resonance)기술이 개발됐다.
국내에서는 한국전기연구원이 세계에서 세 번째로 수 ㎞대의 대용량 무선전력전송 시스템을 개발·시연한 바 있다. 미국과 일본은 마이크로파를 이용한 원거리 무선전력전송 기술을 기반으로 우주 태양광발전에 관한 기초연구를 공동으로 진행하고 있다. 일본 도쿄대 등은 무인 비행체에 대한 무전전력전송 기술 개발을 추진하고 있다.
무선전력전송 기술 상용화를 위해서는 전자기파 빔의 각도를 집중화, 마이크로파 전력전송 방향 자율 추적, 고효율·고출력 마이크로파 소스의 소형화 등의 기술 개선이 필요하다.
현재 무선전력전송 컨소시엄(WPC), 미국가전협회(CEA), 한국무선전력전송포럼 등 국내외에서 관련 기술 표준을 개발 중이다.
군수용 특수전지는 작고 가볍워 장시간 사용할 수 있는 2차전지를 기술적으로 고도화해 고산지대와 사막, 극지방 등 극저온, 초고온, 초고압 환경에서 사용 가능하도록 만든 전지다. 이미 잠수함, 어뢰, 병사, 전차, 로봇 등 다양한 군수 분야에 적용됐다. 기술 고도화에 따라 군수용뿐만 아니라 무인로봇 및 무인정찰기용, 비상용 발전 등 여러 용도로 활용될 전망이다.
특수전지는 극한 환경에서 높은 이온전도도를 유지할 수 있는 전해액 개발이 관건이다. 전해질 조성 최적화, 이온전도도를 높일 수 있는 첨가제, 리튬염 종류와 함량 최적화 등 연구가 선행돼야 한다.
현재 리튬2차전지의 저온 성능을 향상시키는 연구가 국내외에서 활발하게 진행되고 있다.
유럽은 프랑스를 중심으로 저온에서 고출력을 낼 수 있는 군수용 리튬2차전지 개발에 심혈을 기울이고 있다. 최근에는 항공용으로 우주의 극한환경(-60도)에서 사용 가능한 2차전지 성능 개선 연구에 착수했다. 몇몇 전지전문업체는 -20~60도의 넓은 온도 범위에서 상온 대비 80% 이상의 기능을 발휘하는 전지를 상용화했다.
국내에서는 한국전기연구원과 한국에너지기술연구원이 -32도에서 상온대비 65% 이상의 성능을 발휘하는 리튬2차전지 개발을 추진하고 있다.
이외에 수소연료와 공기 중의 산소를 이용해 에너지를 생산하는 반영구적인 수소연료전지 등도 군수용 연료전지 기술로 주목받고 있다.
도움말: 한국전기연구원 도칠훈 전지연구센터장, 엄승욱 전지연구센터 책임연구원, 박영진 첨단의료기기연구센터 책임연구원.
부산=임동식기자 dslim@etnews.com
