전기화(Electrification) 일반적 정의
최근 대한민국 해군의 화두로 떠오르고 있는 키워드가 SMART Ship이다. 해군 창설 100주년인 2045년을 목표로 하는 해군비전 2045가 발표가 되었고 대부분의 함정 설계 및 장비에 SMART라는 개념이 반영되어 있는 것을 볼 수 있다.
SMART는 “Strong Maritime forces Accomplished with Revolutionary Technology’ 의 줄임말로써 4차혁명 기술개발과 더불어 혁신적 기술을 도입하여 완성된 강력한 해양강국/해군력을 의미한다.
반적인 산업계의 신기술 혁명과 더불어 함정 건조에 있어 주목이 되고 있는 부분이 SMART화의 일환인 추진체계 시스템의 전기화(Electrification)라고 할 수 있다. 본 지면을 통해 전기화(Electrification) 라는 기술혁신 트렌드가 해군 전투함정에 어떤 의미를 갖는지 어떤 흐름으로 지금까지 흘러왔는지 소견을 말하고자 한다.
그리고, 본 기고문이 해군 더 나아가 대한민국의 국방력의 핵심이 될 한국형 차세대 구축함 KDDX에 대해 현시점 기술개발/제품자원을 가지고 최고의 효율과 작전 성능을 갖추는 함정으로 건조될 수 있도록 최적의 설계안을 찾아가는데 일원이 되었으면 한다.
롤스로이스와 21세기 전기화 전투 함정
2000년 이후 21세기에 들어서면서 영국의 롤스로이스의 MT30이라는 가스터빈이 한국, 미국, 영국, 캐나다, 호주, 이탈리아, 일본 등 주요 선진 해군들의 전투 함정에 도입되어 사용되고 있거나 선정되어 건조 진행되고 있는 것을 볼 수 있다.
아래 그림에 보여지는 바와 같이 총 7개국에서 항공모함, 신형 구축함, 호위함 등 9개 함정 플렛폼에 선정된 것을 알 수 있다. 그렇다면 여기 9개의 최신 함정에서 추진체계에 전통적인 기계식 방식을 벗어난 전기화(Electrification)로 도입한 경우는 어느 정도를 차지하고 있을까? 노란색 박스로 된 부분을 보면 총 5개국 해군 함정들 중 6개의 함정 플랫폼에 걸쳐 약 70%넘게 적용되었다.
특히 주목할 부분은 통합전기 추진체계를 도입한 함정들은(미해군 줌왈트급 구축함, 영국 해군의 퀸엘리자베스급 항공모함) 모두 100% MT30 가스터빈 발전기를 사용하고 있는 것을 알 수 있다. 먼저 알아보시는 독자들도 계시겠지만 여기서 저자는 전기화(Electrification)에는 통합전기 추진체계와 복합식 즉 하이브리드 추진체계를 모두 포함한 것으로 정의하여 표기하였다.
전기화(Electrification) 일반적 정의
본 저자의 의견으로는 함정 추진체계와 관련하여 한국 해군과 함정 설계 관련 기관 및 산업계에 폭넓게 한가지 오해가 있어 보이는 것을 느낄 수 있다. 복합식 추진체계 즉 하이브리드 추진체계는 기계식에서 통합전기 추진체계로 가기 위해 거쳐 가야만 하는 중간단계로 여긴다는 것이다.
그렇다면 앞서 전기화(Electrification)의 개념을 세우고 도입한 미, 영국 해군에서 말하는 Electrification, 즉 전기화라는 의미가 무엇인지 어떻게 발전되어 왔는지를 지금부터 살펴보고자 한다. 먼저 간단히 사전적 의미는 무엇인지 알아 볼 필요가 있다.
영국 캠브리지 사전을 보면 “전기를 이용하여 이전에 한번도 사용되지 않은 체계의 운용 및 장비를 만들어 가는 과정”이라고 정의 하고 있다. 본지의 주제인 함정으로 환원하여 해석해 보면 함정의 추진력을 위해 사용하던 기계식 추진체계에 전기를 이용한 추진시스템으로 운영하여 추진력을 만드는 것이라 할 수 있다.
여기에 하나 더 한국전기용어 사전을 살펴보면 “전화: 동력, 열 등을 다른 에너지원에서 얻던 것을 전기 에너지로 부분 또는 전체를 치환하는 것”이라고 정의 하고 있다. 여기 두 사전에서 모두 동일하게 “전기를 사용한다” 그리고, “부분 또는 전체”에 대한 치환이라는 의미를 담고 있는 것을 볼 수 있다.
즉, 사용하고자 하는 동력을 전기를 사용하되 부분적으로 전기를 사용하는 것 또는 통합하여 전기를 사용하는 것 이라고 다르게 말할 수 있다. 앞서 본 저자가 언급하고 생각한 오해를 바로 잡는다면 함정 추진체계에 전기화(Electrification)라고 하는 것은 기계식 동력시스템을 벗어난 복합식 하이브리드 추진체계 및 통합식 추진체계를 모두 포함하는 것이라 할 수 있다.
이와 같은 맥락으로 본 저자가 근무하고 있는 영국 롤스로이스사에서는 미래 산업계 먹거리를 위한 전사적인 투자를 위해 몇년 전 미래 전략을 선포하였다. 롤스로이스는 3가지 주요 트렌드(Electrification, Digitalization, Growing demand for cleaner/safer and more competitive power)가 향후 미래의 세계 동력 시장을 선도하는 변화라고 믿고 지난 100년간 전 세계의 동력을 위한 기술개발을 선도해 온 회사로서 이에 부응하기 위해 전기화(Electrification)에 전사적인 에너지를 집중함으로 다음 100년을 위한 5가지 혁신 전략 중 하나로(Champion Electrification) 서술하고 있다.
여기에서도 전기화(Electrification)는 “기계적인 것과 전기적인 것의 융합”이라고 정의하였다. 참고로 회사의 미래를 위해 왜 전기화(Electrification)인지/왜 롤스로이스가 해야하는지/왜 지금해야 하는 지 등의 추가적인 정보 등은 롤스로이스 홈페이지를 방문하면 더 자세히 알 수 있다. (https://www.rolls-royce.com/innovation.aspx)
21세기에 있어 모든 산업군에서 전기화(Electrification)는 필수적인 요소가 되었다. 어느 조직에서든 심지어 사익을 목적으로 하지 않는 국방 분야에서도 전기화란 없어서는 안되는 화두가 되었으며 더욱이 향후 신규 전투함정 사업에 있어 작전 성능을 위한 우선 고려 사항으로 여겨져야 함은 반대의 여지가 없다.
하지만 상기 사전적 정의에서도 보았듯이 통합전기추진으로 가는 것만이 전기화(Electrification) 라는 성급한 일반화 오류에 빠져서는 안되어야 한다. 복합식(하이브리드) 추진체계 또한 전기화의 일원으로 최적의 함정을 위한 선택중 하나인 것을 인식할 필요가 있다.
[디펜스투데이]
