전기연구원 비접촉 마그네틱 기어 상반회전 프러펠러 세계 최초 개발

한국전기연구원(KERI)은 전동력시스템연구센터 홍도관 박사팀이 자석의 밀고 당기는 힘을 이용해 프로펠러 2개가 서로 반대로 회전하는 ‘비접촉 마그네틱 기어 기반 상반회전 프로펠러’ 기술을 세계 최초로 개발했다고 7일 밝혔다.상반회전 프로펠러는 서로 반대로 회전하는 2개의 프로펠러가 축 방향으로 배치된 것이다. 전방 프로펠러에서 나온 회전 에너지를 후방 프로펠러가 회수해 반대 방향으로 회전하며 재활용하는 방식이다. 따라서 추진효율이 높고 에너지 점감효과도 기대할 수 있다.

그러나 상반회전 프로펠러를 돌리기 위해 톱니가 맞물려 동력을 전달하는 ‘기계식 기어’를 사용하면 마찰로 열·소음·진동이 심하고 마모방지와 냉각을 위한 윤활유 공급 등 정기적인 유지보수가 필요하다.

이에 따라 연구팀은 ‘비접촉 마그네틱 기어’를 고안했다. 비접촉 마그네틱 기어는 자석 N극과 S극이 서로 밀고 당기는 힘을 활용해 기어 부품들이 서로 접촉하지 않고 동력을 전달해 상반회전 프로펠러 추진력을 만들어낼 수 있다.전기연구원은 비접촉 마그네틱 기어는 높은 추진 효율성과 연료비 절감 효과 뿐만 아니라 자석의 비접촉 힘을 활용하기 때문에 소음과 진동이 거의 없다고 설명했다. 수명도 반영구적이어서 유지보수가 크게 필요하지 않다.

연구팀은 지난 3년여 동안 기술개발 연구를 진행하며 부품의 조합·설계, 전기-기계 간 성능해석, 시제품 제작 및 성능시험 평가 등을 차례로 거쳤다. 최근에는 전기연구원 창원본원 인근 저수지에서 비접촉 마그네틱 기어의 최대 효율 99%를 달성하는 수중 추진기 실증 테스트도 마쳤다.

전기연구원은 비접촉 마그네틱 동력 전달 기술이 선박·항공·자동차 등 모빌리티 분야 뿐만 아니라 저소음 어뢰와 육해공 무인 이동체 동력원 등 국방분야, 공작기계 자동화를 비롯한 산업 분야 등 다양한 분야에 적용할 수 있을 것으로 내다봤다.

현재 전기연구원이 개발한 비접촉 마그네틱 기어 기반 상반회전 프로펠러는 무인이동체용 3kW급 출력 수준이다.

연구팀은 올해안에 무인이동체용 10kW급을 개발하고 내년에는 사람이 수십명 탈 수 있는 정도의 100kW 이상급 성능을 개발할 계획이라고 밝혔다.

전기연구원은 원천기술과 관련한 특허출원과 국내외 성과 논문 게재 등을 마쳤다. 앞으로 기업에 기술을 이전해 사업화에도 나설 계획이다.

홍도관 박사는 “비접촉 마그네틱 동력전달 기술이 다양한 모빌리티 분야로 확대 적용될 수 있도록 연구개발에 힘쓰겠다”고 말했다.