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한국전기연구원(KERI, 이하 전기연)은 전동력연구센터 홍도관 박사팀이 소규모 수상택시에 적용할 수 있는 '비접촉 마그네틱 기어 적용 상반회전 프로펠러' 기술을 개발했다고 27일 밝혔다.

상반회전 프로펠러는 전방 프로펠러에서 나온 회전 에너지를 후방 프로펠러가 반대 방향으로 회전하며 회수하고, 다시 추력으로 전환한다.

단일 프로펠러보다 추진 효율이 10% 이상 높고 에너지 절감 효과도 크다.

다만, 기존 상반회전 프로펠러는 톱니가 맞물려 동력을 전달하는 기계식 기어 방식인데, 마찰로 인해 열·소음·진동이 크다는 단점이 있었다.

따라서 기어 부품들의 마모 방지와 냉각을 위한 윤활유 공급, 정기적인 유지·보수 등이 필요했다.

이에 홍도관 박사팀은 자석의 N극과 S극이 서로 밀고 당기는 힘을 이용해 접촉 없이 동력을 전달하고, 상반회전 프로펠러로 추진력을 만들어 낼 수 있는 비접촉 마그네틱 기어를 대안으로 제시했다.

한국전기연구원 전동력연구센터 홍도관 박사 ⓒ전기연 제공

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

최근에는 성인 4명 정도가 탈 수 있는 수준의 50㎾급(67.5마력) 출력까지 달성하는 데 성공했다.

이는 최대 8ｍ 크기의 하이드로포일 전기추진 선박(600Vdc 배터리 전압 기반)을 구동할 수 있는 수준이다.

기술이 상용화되면 소규모 인원을 태울 수 있는 수상택시로 활용 가능해 교통·관광 분야에서 혁신이 이뤄질 것으로 연구팀은 기대한다.

연구팀은 장기적으로는 100㎾ 이상급 출력을 달성해 해양 모빌리티에 적용함으로써 수십명을 수송할 수 있는 '직류배전 전기선박 시스템'까지 달성할 계획이다.

홍도관 박사는 "비접촉 마그네틱 기어 적용 상반회전 프로펠러 전기추진기는 높은 추진 효율, 연료비 절감 효과, 저소음·저진동, 유지·보수가 불필요한 반영구적 수명 등 많은 장점을 가지고 있다"며 "친환경 해상 모빌리티의 판도를 바꿀 수 있을 것으로 기대한다"고 말했다.

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