자석의 힘으로 두 개 프로펠러를 고효율로 돌릴 수 있는 비접촉 마그네틱 기어가 개발됐다. 기존 기계식 기어 대비 10% 이상 추진효율이 높고, 소음과 진동도 발생하지 않는다.
한국전기연구원(KERI·원장 명성호)은 홍도관 전동력시스템연구센터 연구팀이 선박, 항공기 등의 프로펠러 추진효율을 10% 이상 높일 수 있는 '비접촉 마그네틱 기어 기반 상반회전 프로펠러'를 세계 처음으로 개발했다고 7일 밝혔다.
'상반회전 프로펠러'는 반대로 회전하는 2개 프로펠러를 한 축에 배치한 프로펠러다. 한쪽 프로펠러에서 발생한 회전 에너지를 다른 한쪽 프로펠러가 받아 반대 방향으로 회전하는 에너지로 재활용한다. 추진효율이 높고 에너지 절감 효과도 기대할 수 있는 기술이다.
기존 상반회전 프로펠러는 톱니가 맞물려 동력을 전달하는 기계식 기어 방식이다. 마찰로 인한 열, 소음, 진동이 크고 마모와 냉각을 위한 윤활유 공급 등 정기적인 유지보수가 필요하다.
반면 '비접촉 마그네틱 기어'는 자석의 N극과 S극이 서로 밀고 당기는 힘을 이용한다. 기어 부품들은 접촉 없이 동력을 전달한다.
연구팀은 마그네틱 기어의 상반회전 기능에 착안해 이를 수중·항공 추진체에 적용, '마그네틱 기어 기반 상반회전 프로펠러'를 개발했다. 개발 프로펠러는 연료비 절감은 물론, 소음과 진동이 거의 없다. 특히 방산 분야에서 크게 주목받을 것으로 기대된다. 수명이 반영구적이라 유지보수 비용도 거의 들지 않는다.
연구팀은 개발 프로펠러를 탑재한 무인이동체용 3㎾급 추진체로 KERI 인근 저수지에서 실증 테스트를 진행해 최대 효율 99%를 확인했다. 올해 무인이동체용 10㎾급을 달성하고, 내년에는 수십 명이 탈 수 있는 100㎾ 이상급 성능을 구현한다는 목표다.
KERI는 저소음 어뢰 개발, 육해공 무인 이동체 동력원, 공작기계, 모빌리티 등에서 기계식 기어를 대체할 것으로 보고, 관련 기업으로 기술 이전해 사업화에 나설 방침이다.
홍도관 책임연구원은 “비접촉 마그네틱 기어를 해양, 항공 프로펠러에 적용한 세계 첫 시도”라며 “각종 모빌리티 추진체에 비접촉 마그네틱 동력 기술을 확대 적용하는 연구를 이어갈 것”이라고 말했다.
창원=임동식기자 dslim@etnews.com
