한국전기연, 자석 활용 ‘상반회전 프로펠러’ 개발

홍도관 박사팀, ‘마그네틱 기어 적용 상반회전 프로펠러 전기추진기’ 50kW급 달성

한국전기연구원 전동력연구센터 홍도관 박사 [한국전기연 제공]

[헤럴드경제(창원)=황상욱 기자] 한국전기연구원(KERI)은 전동력연구센터 홍도관 박사팀이 50kW급 ‘비접촉 마그네틱 기어 적용 상반회전 프로펠러’ 기술을 세계최초로 개발했다고 27일 밝혔다.

‘상반회전 프로펠러’는 전방 프로펠러에서 나온 회전 에너지를 후방 프로펠러가 반대 방향으로 회전하면서 회수하고, 다시 추력으로 전환하는 방식이다. 단일 프로펠러보다 추진 효율이 10% 이상 높고 에너지 절감 효과도 크다.

다만, 기존 상반회전 프로펠러는 ‘기계식 기어’ 방식으로 마찰로 인한 열·소음·진동이 크고 기어 부품들의 마모가 심해 정기적인 유지·보수 등이 필요하다.

이에 홍도관 박사팀은 지난 2022년 세계 최초로 자석의 N극과 S극이 서로 밀고 당기는 힘을 이용해 접촉 없이 동력을 전달하는 ‘비접촉 마그네틱 기어’를 대안으로 제시했다.

연구팀은 3kW(4마력)와 10kW(13.5마력)급 출력을 보유한 ‘비접촉 마그네틱 기어 적용 상반회전 프로펠러’를 전기추진 소형 무인선박(48Vdc 배터리 전압 기반)에 탑재해 실증까지 성공적으로 마쳤다.

최근 홍도관 박사팀은 꾸준한 연구를 통해 성인 4명 정도가 탈 수 있는 수준의 50kW급(67.5마력)(순시 최대 65kW(87.8마력)) 출력까지 달성하는 데도 성공했다. 현재 연구팀은 목표인 100kW급 출력이 완성되면 3기를 해양 모빌리티에 장착해 수십 명의 사람을 수송할 수 있는 일명 ‘직류배전 전기선박 시스템’ 기술 연구개발을 이어가고 있다.

홍도관 박사는 “핵심 부품의 설계, 전자계 기반 멀티피직스(multiphysics) 성능 해석 등 여러 노력을 통해 시행착오를 최소화했다”며 “반영구적 수명 등 많은 장점을 보유한 ‘비접촉 마그네틱 기어 적용 상반회전 프로펠러 전기추진기’가 친환경 해상 모빌리티의 판도를 크게 바꿀 것”이라고 밝혔다.