이 원고는 비영리 학술단체인 (사)한국첨단기술융합학회에서 연 6회 발간하는, Navy Times 2019년 6/7월호에 게재되었습니다. 1편에서 이어집니다 5. 함정전기추진시스템의 글로벌 트렌드 우리는 지난 수년 동안 해군 함정에 대한 전력 수요가 지속적으로 증가하는 것을 보아왔고, 이러한 추세는 앞으로도 계속될 것으로 보인다. 함정 추진 시스템은 점점 더 효율적이어야 하며, 임무를 지속 수행할 수 있도록 하여야 하겠지만, 또한 함정의 전 속도 범위에서 뛰어난 임무 수행능력을 보유하여야 한다. 이러한 변화를 통해 우리는 앞으로의 함정들이 지금보다 더 많은 것을 그리고 효율적으로 해내야 할 것이라고 예상할 수 있다. 또한 고 에너지를 사용하는 방어시스템, 전자전을 포함한 미래 임무 시스템은 향후 더 많은 전력을 필요로 하게 될 것이다. 이와 관련하여, 미 해군의 차기 구축함 요건에 관한 인터뷰에서 존 M 리처드슨 해군참모총장은 다음과 같이 언급한 바 있다. “함정의 전력 시스템 용량을 컴퓨터의 RAM 용량과 비교할 수 있다. 즉, 전력 시스템 용량을 필요한 것보다 더 많은 것을 준비하라고 충고하고자 하며, 왜냐하면 그것은 결코 충분하지 않을 것이기 때문이다.”
이 원고는 비영리 학술단체인 (사)한국첨단기술융합학회에서 연 6회 발간하는, Navy Times 2019년 6/7월호에 게재되었습니다. 자동차 및 항공 부문 등에서는 미래에 점점 더 깨끗한 운송 및 원거리 연결을 위한 플랫폼을 도입하거나 평가하기 위해 전동화 즉, 전기추진 또는 하이브리드추진 플랫폼을 적극적으로 고려하고 있다. 그러나 전동화는 조선해양 분야에서는 그리 새로운 것은 아니며 이미 약 100년 전에 처음 선박용으로 전기 및 하이브리드 추진시스템이 소개되었다. GE는 해군 함정의 추진 부문, 특히 전기 및 하이브리드 추진 기술과 관련해서 매우 초기단계 부터 혁신적인 기술을 도입해왔던 선구자로써 각 추진방식에 대한 장/단점, 앞으로의 방향에 대하여 기술하고자 한다. 1. 한국해군은 왜 차기 한국형 구축함 사업(KDDX)에서 완전 전기추진을 고려해야 하는가? 완전한 전기 또는 통합전기추진(IEP, Integrated Electric Propulsion)은 운용 유연성, 생존성 및 충분한 탑재전력이 필요한 구축함과 대형 수상 전투함에 더욱 보편적으로 적용되고 있다. GE의 파워컨버젼 사업부(GE’s Power Conversion Business)는 전기
GE9X제트엔진은 팬(fan)이 하나다. 하지만 슈퍼 스타가 되기에는 충분했다. 2019년 6월 초 파리 에어쇼에 GE가 세계에서 가장 큰 제트엔진인 GE9X를 공개하자, 전시실에 들어온 방문객은 할리우드 배우를 만난 것처럼 함께 사진을 찍느라 여념이 없었다. GE9X 제트엔진의 거대한 팬은 가장 눈에 띈다. 지름은 약 11피트(약 3.3미터)로 보잉 737의 기체만큼 넓다. 팬에는 16개의 날렵한 팬 블레이드가 있다. 이 블레이드는 강도는 높으면서도 티타늄보다 가벼운 최신형 탄소섬유 복합소재로 만들어졌다. 심지어 GE9X의 이전 모델인 GE90의 팬 블레이드는 그 뛰어난 디자인 덕에 뉴욕 현대미술관(MoMA)이 디자인 컬렉션에 포함시켰을 정도다. 이런 팬 블레이드와 3D 프린팅으로 만든 부품, 그리고 우주선에서나 볼 법한 재료인 세라믹 매트릭스 복합재료(CMC) 등으로 구성된 엔진은 100,000파운드(약 45,359킬로그램)의 추진력을 낼 수 있다. 미국의 최초 유인 우주 비행에 사용된 로켓과 수많은 제트전투기들보다 몇 배나 더 강한 추진력이다. 이 엔진은 보잉의 새로운 광동체 여객기 777X를 위해 개발됐다. 세계에서 가장 큰 엔진을 달고 비행을 하면
NASA의 두 엔지니어, 크리스토퍼 프로츠(Christopher Protz)와 폴 그래들(Paul Gradl)은 구리로 로켓 엔진 부품을 만드는 방법을 연구하기 시작했다. 하지만 이들은 괜한 시간낭비를 할까 걱정이 되었다. 당시만 해도 구리는 3D 프린팅에 적합하지 않은 물질로 여겨졌고, 실제로 프린팅에 사용된 적이 없었다. 특히 구리의 입자가 3D 프린터의 레이저 빔을 반사해 구리의 일부만 녹고, 레이저의 일부도 역시 태워버렸다. 프로츠는 초기의 프로토타입을 “시커먼 액체괴물” 같았다고 회고한다. 2004년 입사 이후 NASA에 일생을 바치고 있는 이 둘은 이런 문제를 의연하게 받아들였다. 프로츠는 공군 조종사의 아들로 어릴 때부터 모형 로켓을 만들었다. “수많은 담대한 아이디어를 시도해 보는 것”이 그의 어린시절 취미였다. 그래들은 이렇게 말한다. “로켓 엔진의 경우, 개발 주기가 굉장히 긴 편이에요. 몇 달에 걸쳐 부품들을 설계하고, 이후 몇 달(혹은 몇 년)에 걸쳐 제작을 하고 나서야 성능 입증을 위한 연소시험(hot-fire test)를 할 수 있죠.” “우리는 적층제조의 잠재력을 알아챘어요. 며칠 혹은 몇 주 만에도 부품을 만들 수 있죠. 가슴이
혁신이란 무엇인가? 이 질문에 대한 GE리서치의 답은 다음과 같다. 혁신이란 여러 전문 분야의 전문 지식, 광범위한 업계 경험 및 거대한 산업 규모에 대한 접근을 통해 고유한 기술 솔루션을 구현하는 것이다. 이렇게 혁신을 추구하는 마음가짐이 GE리서치와 GE항공이 성공적으로 협업할 수 있었던 이유다. GE항공 창립 100주년을 기념해, GE리서치와 GE항공이 구현한 과거, 현재 그리고 다음 세기의 비행을 정의하는 혁신적인 항공 기술을 소개한다. 비행기가 하늘에 떠 있기 위해서는 재료의 구성, 미세 구조, 그리고 그 외 다른 요소들이 주변 환경과 어떻게 상호작용하는지가 중요하다. GE리서치의 재료 특성화 팀은 60년 이상의 경험을 바탕으로 상용 제트 엔진용으로 새로운 재료와 코팅의 개발, 분석 및 검증에 대한 상당한 전문 역량을 확보해 왔다. GE항공은 이러한 포괄적인 일련의 기술을 활용해, 빠르고 정확하게 해답을 얻을 수 있는 최적의 분석 기술이 무엇인지 알아낸다. GE리서치는, GE항공과 협업으로 항공우주 산업에 밀접하게 연관되어 왔기 때문에, 안전, 신뢰, 효율의 모든 요소를 동시에 갖춘 엔진의 필요성을 매우 잘 알고 있다. 재료 혁신 항공 우주 산업의
OECD가 2017년 공개한 ‘미세먼지(PM 2.5, 지름 2.5㎛ 이하) 보고서’에 따르면 한국의 미세먼지 농도가 OECD 회원국 중 가장 심각한 것으로 나타났다. 지리적 여건 등 외부 요인도 있지만, 지난 2016년 국립환경과학원과 미 항공우주국(NASA)과의 공동 조사에 따르면, 초미세먼지 발생 국내 기여율이 52%로 밝혀지는 등 국내 유발 요인도 간과할 수 없는 수준이다. 효과적인 미세먼지 저감을 위해서는 범국가적 차원의 노력이 선행되어야 한다는 의미다. 실제로 정부는 미세먼지 종합대책을 발표하고 실내외 공기 질을 높이기 위한 다각도의 개선 방안을 추진 중이다. 정부는 관련 행정조치를 비롯해, 특히 주요 오염 물질 배출원으로 지목되는 석탄발전소 및 산업 시설에 대한 규제를 강화했다. 친환경 LNG 발전소 미세먼지 배출량과 비슷한 수준으로 감축 이미 2016년부터 한국전력공사 산하 5개 발전자회사들은 2030년까지 미세먼지 황산화물 및 질소산화물 저감설비 구축을 위해 총 11조 6천 억원을 투자하기로 결정하고 관련 사업을 진행 중이다. 한국남동발전과 국내 환경플랜트전문기업 비디아이(BDI)는 미세먼지 저감을 위한 환경설비 구축의 일환으로 삼천포화력발전소
GE는 전통적으로 중후장대한 제조업의 이미지가 강하지만, 사실 미래를 향한 경영과 사업 방향의 변화에 대처하기 위해 디지털 산업 기술에 엄청난 투자를 기울여 왔다.그런 배경 하에 산업 사물인터넷에 관련된 소프트웨어를 다루는 별도의 사업 부문 <GE디지털>을 2015년 발족했다.최근 발표된 IDC의 보고서에서는 사물인터넷 분야의 리더로 GE디지털을 꼽았다. 이에 GE의 디지털 사업을 총괄하는 빌 루 GE 최고디지털책임자(CDO) 겸 GE디지털 사장의 글을 소개한다. 몇 년 전, GE는 산업인터넷(산업사물인터넷)의 가능성을 세상에 소개하고 산업계의 변혁을 목표로 여행을 시작했다. 여행에 앞서, GE의 모든 사업부를 살펴보고 관련 시장에 대해 거시적으로 전망해 보았는데, 거기에는 다음과 같은 격차가 존재했다.디지털 변혁을 추진하는 기술은 구체화되고 있었지만, 산업이 요구하는 특정 요구 사항에 특화된 요소의 도입이 절대적으로 필요했다.이것이 계기가 되어, 디지털 트랜스포메이션의 어떤 단계에 있는 기업이라도 산업인터넷의 혜택을 누릴 수 있도록 특별히 설계한 응용프로그램(앱) 개발 플랫폼 프레딕스(Predix)가 탄생했다. 산업사물인터넷 솔루션의 리더로 자
인간은 슈퍼히어로가 아니라 동료가 되어줄 AI 시스템이 필요하다. 미래에 인간이 AI 시스템이 필요하듯, AI 시스템도 인간이 필요할 것이다. AI 시스템은 할리우드 영화들이 위협적으로 묘사했고, 이로 인해 디스토피아적 모습으로 인식되지만, 과학은 인간과 AI가 사실상 불가분의 관계로서 정보를 서로 끊임없이 교환하며 공생적 자율 관계를 형성하는 환경을 만들어가고 있다. 이러한 세상에서 AI 시스템은 무엇을 모르고 할 수 없는지, 또 무엇을 이해하지 못하는지 파악하고 인간에게 도움을 요청한다. 이는 인간과 AI 간의 상호작용에 대한 새로운 관점이며, 이미 일어나고 있는 일이기도 하다. 카네기멜론대학 연구진은 캠퍼스 방문객을 스스로 안내하며 필요 시 인간에게 도움을 요청하는 이동식 ‘코봇(CoBot, 링크)’을 개발했다. 예컨대 코봇은 팔이 없으므로 안내하는 방문객이 엘리베이터를 타야 하는 경우 인간에게 엘리베이터 버튼을 눌러 달라고 요청한다. 마찬가지로 인간이 코봇에게 도움을 요청하기도 한다. 배달 임무를 맡은 코봇도 필요하면 인간에게 보조를 요청한다. 이것이 바로 완벽한 ‘불완전’ AI 시스템이다. 항상 모든 것을 다 알고 무엇이든 다 해낼 수는 없기에 가끔
9E 플랫폼은 GE에서 가장 인기 있는 가스터빈 중 하나다. 패스트웍스 방법론으로 가스터빈을 재설계하여개발 기간이 4년에서 3년으로 25% 단축되었다. 오늘날 많은 경영 전문가들이 ‘스타트업 문화(Startup Culture)’에 열광한다. 스타트업 문화는 비전, 에너지, 민첩함으로 대표된다. 아이디어를 내고, 신속하게 시제품을 만들고, 시장에 제품을 출시하는 모든 과정이 신속하게 이루어지는 문화가 기업들의 관심을 끄는 것이다. 이런 스타트업 정신이 거대 산업기업에서도 유효할까? GE는 ‘그렇다’고 생각한다. GE의 신속한 제품개발 이니셔티브인 패스트웍스(FastWorks)가 함께한다면 말이다. 실제로 GE파워의 엔지니어들은 주력 가스터빈의 성능 개선 작업에 패스트웍스를 활용해서 긍정적인 성과를 거두었다. “과거에는 고객이 원할 것이라 판단되는 제품을 만든 후, 그 제품을 고객과 함께 체크하곤 했습니다. 하지만, 이번에는 달랐습니다. 우리는 제품을 만들기 훨씬 전부터 고객을 찾아갔습니다.” 발전 관련 기술을 개발하는 GE파워의 앤 탐(Ann Tam) 엔지니어링 플랫폼 매니저의 설명이다. 탐과 연구팀은 GE의 인기 가스터빈 중 하나인 9E 플랫폼을 업그레이드
자동차, 선박, 항공기 등 중공업 제품을 비롯하여 세상의 많은 사물이 합금으로 제작되고 있다. 그러나 친환경성의 중요성이 높아지면서 세계의 재료 연구자들은 더 개선된 성능의 신소재를 개발하기 위해 끊임없이 연구해왔다. 합금을 대체할 신소재로 많은 연구자들의 관심을 받은 후보는, 금속보다 내열 온도가 높고 훨씬 가벼운 세라믹이다. 하지만 세라믹 활용을 극대화하기 위해서는, 깨지기 쉬운 세라믹의 숙명적 특성을 극복해야 한다. 이는 절대 쉬운 과제가 아니다. 항공기 엔진 분야는 고열의 환경을 견디는 동시에 경량화가 요구되는 세라믹 소재 활용을 수십 년간 기대해왔다. 하지만, 지난 2001년 미국 국방연구원 (Institute of Defense Analyses)에서 “세라믹보다 돼지가 먼저 하늘을 날 것인가? (Will Pigs Fly Before Ceramics do?)”라는 보고서를 발행할 정도로 세라믹을 항공기 엔진 분야에 적용하는 데 어려움은 매우 컸다. GE는 20년에 걸친 연구 끝에, 2015년 CMC 즉 세라믹 매트릭스 복합소재 부품을 채용한 차세대 항공기 엔진인 LEAP의 시험 비행에 성공했다. CMC 소재로 만든 부품은 밀도가 합금의 1/3 수준으
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