한국전기연구원(KERI) 전동력연구센터의 홍도관 책임연구원 연구진이 세계 최초로 '비접촉 마그네틱 기어 적용 상반회전 프로펠러' 기술을 개발했다고 27일 밝혔다. 선박용 전기 추진장치의 효율을 높이기 위한 기술로, 일반적인 프로펠러보다 에너지 사용량을 줄이면서도 추진력은 더 강력하게 만든 것이 핵심이다.
상반회전 프로펠러는 전방과 후방의 두 개 프로펠러가 서로 반대 방향으로 회전하는 방식이다. 전방 프로펠러가 만든 회전 에너지를 후방 프로펠러가 받아 다시 추진력으로 바꾸는 구조로, 기존의 단일 프로펠러보다 약 10% 이상 효율이 높다. 하지만 기계식 기어를 쓰는 기존 방식은 마찰로 인해 열과 소음, 진동이 크고 유지·보수도 복잡하다는 단점이 있었다.
이에 연구진은 2022년 개발한 비접촉 마그네틱 기어를 상반회전 프로펠러에 적용했다. 비접촉 마그네틱 기어는 자석의 N극과 S극이 서로 밀고 당기는 힘을 이용해 마찰 없이 동력을 전달하는 형태로, 연구진이 세계 최초로 개발했다.
연구진은 3㎾(킬로와트, 4마력)와 10㎾(13.5마력)급 비접촉 마그네틱 기어 적용 상반회전 프로펠러를 소형 무인 선박에 탑재해 실증까지 마쳤다. 최근에는 성인 4명이 탈 수 있는 수준의 50㎾ 출력까지 달성했다고 연구진은 밝혔다. 이 기술은 최대 8m 크기의 전기추진 선박을 구동할 수 있는 수준으로, 향후 수상택시나 관광용 전기 보트에 활용할 수 있다.
현재 연구진은 100㎾ 이상급 출력 달성을 목표로 연구·개발 중이며, 100㎾급 3기를 해양 모빌리티(이동편의)에 장착해 수십 명의 사람을 수송할 수 있는 '직류배전 전기선박 시스템' 기술까지 실현할 계획이다. KERI는 이번 성과가 친환경 모빌리티뿐만 아니라 국방, 자동화 산업 등에 활용될 수 있을 것으로 보고, 관련 기업으로의 기술이전을 통해 사업화에 나설 예정이다.
홍도관 책임연구원은 "다양한 연구 경험과 노하우를 기반으로 핵심 부품의 설계를 포함한 여러 노력을 통해 시행착오를 최소화했다"며 "높은 추진 효율과 연료비 절감 효과, 저소음·저진동, 유지·보수가 불필요한 반영구적 수명 등 많은 장점으로 친환경 해상 모빌리티의 판도를 크게 바꿀 것"이라고 말했다.