홍도관 한국전기연구원 박사가 ‘50㎾급 비접촉 마그네틱 기어 적용 상반회전 프로펠러’ 옆에서 포즈를 취하고 있다. [한국전기연구원 제공]

수상택시 본격 상용화 시대를 앞당길 핵심기술이 국내 연구진에 의해 개발됐다.

한국전기연구원(KERI)은 홍도관 전동력연구센터 박사 연구팀이 50㎾급 ‘비접촉 마그네틱 기어 적용 상반회전 프로펠러’ 기술을 세계 최초로 개발했다고 28일 밝혔다.

‘상반회전 프로펠러’는 전방 프로펠러에서 나온 회전 에너지를 후방 프로펠러가 반대 방향으로 회전하면서 회수하고, 다시 추력으로 전환하는 방식으로, 단일(1개) 프로펠러보다 추진 효율이 10% 이상 높고 에너지 절감 효과도 크다. 다만 기존 상반회전 프로펠러는 톱니가 맞물려 동력을 전달하는 ‘기계식 기어’ 방식인데, 마찰로 인한 열·소음·진동이 크고, 기어 부품들의 마모 방지와 냉각을 위한 윤활유 공급, 정기적인 유지·보수 등이 필요했다.

연구팀은 2022년 세계 최초로 자석의 N극과 S극이 서로 밀고 당기는 힘을 이용해 접촉 없이 동력을 전달하고, 상반회전 프로펠러로 추진력을 만들어 낼 수 있는 ‘비접촉 마그네틱 기어’를 대안으로 제시한 바 있다. 마그네틱 기어가 태생적으로 상반회전이 가능하다는 점에 포인트를 두고, 이를 전·후방 프로펠러에 적용한 것이다. 연구팀은 3㎾(4마력)와 10㎾(13.5마력)급 출력을 보유한 비접촉 마그네틱 기어 적용 상반회전 프로펠러를 전기추진 소형 무인선박(48Vdc 배터리 전압 기반)에 탑재, 실증까지 성공적으로 마쳤다. 특히 해당 선박에는 천종민 전기연 정밀제어연구센터 박사 연구팀의 ‘자율운항 제어시스템’도 적용, 운항 경로의 자동 추종, 장애물 발견·회피 기능도 함께 확인했다. 이어 성인 4명 정도가 탈 수 있는 수준의 50㎾급(67.5마력, 순시 최대 65㎾·87.8마력) 출력까지 달성하는 데에도 성공했다. 이는 최대 8m 크기의 하이드로포일 전기추진 선박을 구동할 수 있는 수준이다. 현재 연구팀은 100㎾ 이상급 출력 달성을 목표로 지속적인 연구개발에 나서고 있다. 홍 박사는 “한정된 예산이지만 다양한 연구 경험과 노하우를 기반으로 핵심 부품의 설계 해석 등 여러 노력을 통해 시행착오를 최소화했다”라고 밝혔다. 구본혁 기자