主要成果
韓国材料研究院（KIMS）の航空宇宙材料実証センター（ヤン・チョルナム博士の研究チーム）は、軽量チタン金属分離板を適用した無人機用燃料電池動力源を開発し、実証飛行を通じてその性能を検証した。この無人機は12時間16分にわたる飛行で、総距離918kmの航行に成功した。また、着陸後の地上運転を含めると、動力源は合計17時間6分にわたり中断なく作動したことが確認されている。
技術・詳細
本技術の核心は、燃料電池スタックに使用される金属分離板に、軽量かつ高強度のチタン素材を採用した点にある。燃料電池スタックとは、水素と酸素の化学反応で電気を生成する複数のセルを積層した装置であり、そのセル間に配置される分離板は、水素と空気の通路を形成し、電気を伝達する重要な役割を担う。
この分離板の軽量化により、動力源全体のエネルギー密度を801.8Wh/kgまで高めることに成功した。これは、一般的なリチウムイオン電池のエネルギー密度（約200Wh/kg）と比較して約4倍という高い数値である。また、今回の成果は昨年の実績（飛行距離755.6km、エネルギー密度606Wh/kg）を上回るものであり、特にエネルギー密度においては約32%の向上が達成された。
背景・業界の文脈
従来の電動推進無人機は主にリチウムイオン電池を使用しているが、飛行時間を延ばすためにバッテリー容量を増やすと、重量が増加して飛行効率が低下するという限界があった。KIMSの研究チームは、10年以上にわたり蓄積してきた燃料電池システムおよび軽量素材・部品技術を投入することで、この重量とエネルギー密度のトレードオフを解決した。
実証飛行は密陽ド론試験飛行練習場にて行われ、開発した動力源を固定翼無人機に搭載して実施された。日没により着陸した後も、水素タンクの圧力が10barに達するまで運転を継続し、長時間の運用可能性を実証した。
今後の展望
開発された技術は、通信インフラが不足している山岳地帯での通信中継や、長距離の情報収集、偵察・監視など、長時間の滞空が不可欠な分野への活用が見込まれている。また、燃料電池は騒音と振動が比較的少ないため、低騒音運用が求められる無人機への適用も可能である。
現在、研究チームは関連企業と技術移転に向けた協議を進めており、2027年上半期までの技術移転と商用化を目指している。また、将来的には既存の高圧水素タンクを液体水素貯蔵方式に代替することで、約2日間連続して飛行可能な無人機の開発も可能になると期待されている。
元記事: https://www.mhns.co.kr/news/articleView.html?idxno=765348
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