▲ 홍도관 한국전기연구원 책임연구원이 ‘비접촉 마그네틱 동력 전달 기술’에 대해 설명하고 있다.



추진효율·에너지 절감효과 ↑

소음·진동 없어, 육·해·공 관심
 

한국전기연구원(KERI) 홍도관 박사팀이 한국전기산업대전에서 세계 최초로 개발한 ‘비접촉 마그네틱 기어 기반 상반회전 프로펠러 추진기’ 기술을 선보였다.

한국전기연구원은 지난 17일부터 19일 서울 코엑스에서 열린 한국전기산업대전에서 △전력기기 △전기추진 및 산업응용 기술 등 연구원 중점 추진분야를 소개했다.

전동력시스템연구센터 홍도관 박사팀이 개발한 선박과 항공기의 추진효율을 10% 이상 향상시킬 수 있는 ‘비접촉 마그네틱 기어 기반 상반회전 프로펠러 추진기’ 기술도 관심을 받았다.

‘상반회전 프로펠러’는 서로 반대로 회전하는 2개의 프로펠러가 축 방향으로 배치된 것이다.

기존 추진기는 하나의 프로펠러만 장착되어 70%의 추진 힘을 뒤쪽으로 밀어내고, 30%는 옆으로 흘러 에너지가 소실되는 반면 ‘상반회전 프로펠러’는 전방 프로펠러에서 나온 회전 에너지를 후방 프로펠러가 반대 방향으로 회전하면서 회수 및 재활용하기 때문에 동일 소요동력 대비 추진력이 향상되며 추진효율이 향상되며, 동일 추진력 대비 소요동력이 저감되어 에너지 절감 효과가 있다.


 

▲ 상반회전 프로펠러 원리(그림출처: 한국전기연구원)

기존에 프로펠러 두 개를 반대방향으로 돌리는 메커니즘을 만들어내려면 기계식 기어를 사용해야 했다.

홍 박사팀은 자석의 N극과 S극이 서로 밀고 당기는 힘을 활용해 기어 부품들의 접촉 없이 동력을 전달하여 상반회전 프로펠러의 추진력을 만들어 낼 수 있는 ‘비접촉 마그네틱 기어’를 개발해, 이를 수중 및 항공 추진체에 적용했다. 

최근에는 KERI 창원본원 인근의 저수지에서 비접촉 마그네틱 기어의 최대 효율 99%를 달성하는 수중 추진기의 실증 테스트까지도 완료했다.

이는 비접촉 자석의 힘을 활용하기 때문에 소음과 진동이 거의 없어 국방 분야에서 크게 주목받을 것으로 기대된다. 또, 수명이 반영구적이라 유지보수가 크게 필요 없다는 점도 큰 강점이다.

홍도관 박사는 “여기서 그치지 않고 무인 자율운항을 할 수 있는 기술을 개발해 해상에서의 스마트 자율운항이 가능하도록 연구할 것”이라며 “수중용·항공용을 넘어 다양한 모빌리티 분야에도 우리의 비접촉 마그네틱 동력 전달 기술이 확대 적용될 수 있도록 연구개발에 힘쓰겠다”라고 전했다.

현재 연구팀이 개발한 비접촉 마그네틱 기어 기반 상반회전 프로펠러는 무인이동체용 3kW급 출력 수준을 가지고 있다.

홍 박사는 2022년 무인이동체용 10kW급을 달성하고, 내년에는 사람이 수십명 탈 수 있는 정도의 100kW 이상급 성능을 구현하겠다는 목표도 밝혔다.

한편 한국전기연구원은 전기산업대전에서 △차세대도심이동비행 기체용 핵심 전기추진 기술 △전기자동차 충전 제어 및 통신 기술 등 중점 추진분야의 다양한 기술을 전시하며 참관객들의 많은 관심을 받았다.