자석 이용해 프로펠러 회전…선박·항공 추진효율 높인다

↑ 비접촉 마그네틱 기어를 사용한 상반회전 프로펠러. 왼쪽은 선박용, 오른쪽은 항공기용 [사진 출처 = 한국전기연구원]

선박과 항공기 등에서 2개의 프로펠러가 서로 반대로 회전할 경우 추진 효율을 높이고 에너지 절감 효과도 기대할 수 있다. 그러나 기존의 기계식 방법으로는 마찰 등으로 인한 비효율이 발생했다.
기계식 방법이 아닌 자석을 이용해 프로펠러를 서로 반대로 돌리는 기술을 국내 연구팀이 개발했다. 한국전기연구원은 전동력시스템연구센터 홍도관 박사 연구팀이 선박과 항공기의 추진 효율을 10% 이상 향상시킬 수 있는 '비접촉 마그네틱 기어 기반 상반회전 프로펠러 기술'을 세계 최초로 개발했다고 7일 밝혔다.
서로 반대로 회전하는 2개의 프로펠러가 축 방향으로 배치된 '상방회전 프로펠러'는 전방 프로펠러에서 나온 회전 에너지를 후방 프로펠러가 반대 방향으로 회전하며 회수·재활용한다. 추진 효율이 높고 에너지 사용도 줄일 수 있다.
연구팀은 자석의 N극과 S극이 서로 밀고 당기는 힘을 활용해 기어 부품의 접촉 없이 추진력을 만드는 비접촉 마그네틱 기어를 대안으로 제시했다. 지난 3년여간 시행착오를 거쳐 수중 추진기의 실증 테스트도 완료했다.
홍 박사는 "기존 방식인 전동기+단일 프로펠러를 뛰어넘는 것이 전동기+기계식 기어+상반회전 프로펠러인데, 이번 연구는 여기서 더 나아가 기계식 기어를 비접촉 마그네틱 기어로 대체한 것"이라고 설명했다.
이어 "세계 최초의 시도로, 수중용·항공용을 넘어 다양한 모빌리티 분야에도 비접촉 마그네틱 동력 전달 기술이 확대 적용되도록 연구개발에 힘쓸 것"이라고 덧붙였다.
비접촉 마그네틱 기어를 활용할 경우 소음과 진동이 없기 때문에 국방 분야에서도 이번 성과를 주목할 것으로 예상된다. 연구팀이 개발한 프로펠러는 무인이동체용 3kW급 출력을 갖고 있다. 향후 무인이동체용 10kW급, 나아가 내년에는 사람이 수십명 탈 수 있는 100kW 이상급 성능을 구현하는 게 목표다.
[정희영 기자]