MT30 가스터빈 발전기, 미래 전기추진 함정 엔진의 핵심
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MT30 가스터빈 발전기, 미래 전기추진 함정 엔진의 핵심
  • 이승준 기자
  • 승인 2022.05.17 13:28
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MT30 가스터빈 발전기 (사진:롤스로이스)
MT30 가스터빈 발전기 (사진:롤스로이스)

지난 10여년이 넘는 기간동안 세계 주요 선진 해군 전투 함정들의 주추진 시스템에 MT30의 사용실적이 급진적으로 증가해 왔다. 그 예로 미 해군의 줌왈트급 구축함과 영국 해군의 퀸엘리자베스 항공모함을 들 수 있고 8개 함형 중 총 11개 프로그램에 MT30 엔진이 적용되어져 왔다.

함정 추진시스템 설계에서 주어진 구조물과 기계/장비 격실들의 공간적 제한사항에 대한 효율적 사용은 가장 중요하다고 할 수 있다.

MT30 가스터빈 발전기는 중형급 사이즈의 구축함뿐만 아니라 극도로 복잡한 현대 항공모함에 잘 배치될 수 있도록 개발되었고 직접에너지 무기체계를 포함한 전기에너지의 무기체계/전투체계에 전기동력을 제공하도록 개발되었다. 이러한 발전기 개발은 기계식 추진체계의 MT30 가스터빈에서 기반한다.

통합전기 추진체계: 주요 성공 요인들

통합전기 추진체계는 항공모함과 같이 상대적으로 큰 사이즈와 선속이 느린 함정에 특별하게 이점이 많다. 이는 작전 운용성 뿐만 아니라 배치 측면에서 높은 유연성과 효율적 자동화, 적은 수의 승조원과 엔진을 가능하게 한다. 미래 함형의 통합전기 추진체계에서 높은 탄력성과 적응성은 필수적으로 요구되고 있다.

향후 40년이 넘는 수명기간 동안 통합전기 전력/추진체계가 전례없는 적응성을 보여줄 수 있기 때문이다. 영국의 퀸엘리자베스급 항공모함에서도 주어진 대형 작전용 미션 시스템과 함내 소요전력 요구사항에 대해 논리적인 접근방식으로 통합전기 추진체계가 선정되었다.

통합전기 추진체계는 사양을 특정하기 어렵기 때문에 고도로 전문화되고 복잡한 방식이라 할 수 있다. 그래서, 산업계의 전문가들의 도움과 체계공학적 테크닉이 필요하다.

통합전기 추진체계는 함재기 격납 공간 최대화와 비행갑판 간섭 최소화를 의미하는 항공작전성과 함생존성을 최대로 올릴 수 있도록 최적화 시킨다.

MT-30 가스터빈 이미지 (사진:롤스로이스)
MT-30 가스터빈 이미지 (사진:롤스로이스)

출력 밀도

순전한 출력 밀도를 가진 MT30 발전기는 함정의 수면상부 위치가 가능하고 수평 또는 수직으로 분리 배치할 수 있어 우수한 함생존성, 높은 엔진 효율과 낮은 배기관 압력 손실 그리고 함형 설계를 지원한다.

특히, 한국 해군 FFG-2,FFG-3 신형호위함에 탑재된 (롤스로이스의) MT30과 동일한 컴팩 패키지 디자인과 MT30 가스터빈 발전기의 실선 운전 경험이 다양한 사양 범위의 발전자와 패키징 장비를 지원하도록 유연한 설계 능력을 유지하면서도 높은 출력 밀도를 공급한다.

충격과 소음과 같은 해군 특수 요구성능을 충족해온 (롤스로이스의) 다양한 경험이 충분한 정비 접근성을 확보하면서 동시에 설치공간을 최소화 시킬 수 있도록 부피와 무게를 최적화시킬 수 있었다. 이러한 요소들은 함정 설계자들이 한국 해군들에게 플랫폼의 유연성 뿐만 아니라 신뢰성, (군수)지원성, (작전)지속성 그리고 사업비 가용성을 주고 있다.

MT-30 가스터빈 발전기의 구성 (사진:롤스로이스)
MT-30 가스터빈 발전기 구성 (사진:롤스로이스)

효율성과 경제성

MT30은 최신형 고출력 해상 가스터빈이다. 4세대 가스터빈인 MT30은 플랫폼 설계 유연성을 제공하고 “더 적은 엔진으로 더 높은 출력”을 제공함으로서 해군의 추진체계를 혁신을 해오고 있다.

MT30의 입증된 효율성과 신뢰성은 함수명 비용 절감과 전통적 가스터빈 대비 상당한 정비 소요 감소로 함운용 요원을 줄일 수 있는 것과 같은 이점들을 제공한다. 롤스로이스의 MT30 해상용 가스터빈은 EHM(엔진 상태 모니터링) 기능이 구축되어 있다.

이 기능은 각 종 데이터들의 수집과 예지/진단 분석들을 통해 궁극적으로 해군 함대 작전 세력들의 작전 가용성을 극대화하는 것과 함상 정비를 최적화 하는 것 그리고 정비비와 정비인원을 지속적으로 줄일 수 있는 것을 목적으로 한다. 엔진의 실제 상태는 EHM을 사용하여 지속적으로 평가될 수 있다.

한국 해군의 FFG-2,FFG-3 신형 호위함에 탑재된 엔진의 예상되는 출력과 사용율을 근거로 볼때 MT30은 “fit-and-forget(설치후 창정비 無)” 능력을 갖췄다고 여겨질 수 있다. 이 의미는 독보적으로 낮은 총수명 비용을 가지는 함정에서 전 생애에 걸쳐 창정비를 위한 엔진 탈거를 하지 않을 수도 있다는 것이다.

효용성과 경제성을 가진 MT-30 (사진:롤스로이스)
효용성과 경제성을 가진 MT-30 (사진:롤스로이스)

신형 추진체계는 차세대 전투함을 위한 게임체인저

MT30은 출력 손실 없이 함정을 운용할 수 있게 (유형에 따라) 43MW까지 출력을 제공한다. 최대 출력으로 운항중 긴급정지된 이후 대기 시간 없이 엔진을 바로 재기동할 수 있다.

여유있게 높은 열에너지 마진은 MT30의 최대 출력이 운용기간 동안 가능하다는 것을 보증한다. 이것은 운용자가 어떤 출력 저하없이 지속적으로 (과부하를 포함하여) 출력 수준을 유지할 수 있다는 것을 의미한다. 이러한 것들은 MT30 해상 가스터빈 만의 독특한 특징이다. 그리고, 점점 증가되어져 가고 미래의 알수 없는 출력 요구 수준에 대응해야하는 미래 함정에도 도움을 준다.

MT30 가스터빈 발전기는 임무 수행을 위한 치명적인 작전용 부하에 전력 공급을 유지하도록 프리 터빈 구조로 되어 있어 주파수 반응면에서 검증된 전력 품질을 공급할 수 있다. 이러한 성능들은 함정이 총수명 기간동안에 걸쳐 전통(기존) 발전기를 성능(교체)개선하는데 비용적으로 감내할 필요없이 단지 기술 반영을 통해 군사력 장점을 지속 유지할 수 있게 한다.

[디펜스투데이]


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