한국해군과학기술학회에 올라온 논문
함정추진체계 LBTS를 통한 검증 항목과 방법 및 필요성
백관현1, * ; 배영호1 ; 김윤수2 ; 유경남3 ; 손홍관4 ; 임근희5 ; 박상혁6 ; 송왕근7
1대우조선해양 특수선전장설계부 과장
2대우조선해양 특수선전장설계부 부장
3대우조선해양 특수선전장설계부 수석부장
4한국전기연구원 시스템제어연구센터 책임연구원
5한국전기연구원 전기물리연구센터 책임연구원
6방위사업청 체계개발1팀 소령
7방위사업청 체계개발1팀 대령
1. 서론
새로운 군함정 체계를 전력화시키는 과정에서 수많은 시행착오를 경험해야 하며,
주어진 환경에서 문제 해결이 불가할 경우 사업이 좌초되기도 한다.
국내 최초 독자개발 중형잠수함 장보고-III Batch-I사업의 전기추진체계는
대부분의 장비가 각각 국산화 개발되었다.
개별 제조사들은 함에 통합된 상태의 연동특성·성능·기능에 대한 경험과 이해가
부족한 상태에서 사업이 시작되었는데, 예를 들어 추진전동기 제조사는 프로펠러
성능과 함 운동에 대한 이해가 부족하였고, 충전발전기 제조사는 납축전지의
충전특성에 대한 이해가 부족하였다.
장비 간 상호작용으로 추진전동기가 함을 긴급정지 시킬 때 축전지 전압이 어떻게
변화하며 전력변환장치 회로에 어떠한 영향을 줄 수 있는지에 대한 이해 역시
부족하였다.
통상 조선소는 기술적/사업적 위험을 줄이기 위해 여러 장비를 기능별로 묶은 패키지
형태로 Siemens나 ABB와 같은 해외 실적업체에 일괄 발주한다.
개별 장비들을 구매해 조선소 주관으로 연동검토 및 설계를 하여 체계를 꾸미기 보다는
상기와 같은 방식을 많이 채택하기 때문에 그동안 국내 기술축적이 제한되어 왔다.
시제함인 선도함에 탑재될 주요 국산화 장비는 국방과학연구소 주도의 핵심연구개발
혹은 체계업체주도 도급연구개발을 하였고, 시제품을 만들어 개별적으로 시험평가 하였다.
이로 인해 본 함 계약 후 약 2년이 지난 시점에 주요 장비들의 시제품 하드웨어가 제조된
상태였고, 향후 특별한 활용방안이 없는 상태였다. 이를 LBTS에 재활용할 경우 추가로
대상장비 구매비용이 들지 않는 장점이 있었다.
적절한 부지가 있다면 이들 장비를 배관과 케이블로 연결해 시험해 볼 수 있는 상태였다.
당시 개별장비에 대해서만 성능확인이 되었고 장비간 연동이나 추진체계의 구성장비로서의
성능은 검증된 적이 없었으므로 통합된 상태에 서의 성능/안정성에 대한 리스크가 존재하였다.
이와 같은 배경에서 LBTS를 통한 검증을 실시하게 되었다. (*LBTS: 전기선박 육상시험소)
3.1 개요
LBTS는 장보고-III Batch-I 잠수함(이하 본 함)을 위해 2013년 정부출연기관인
한국전기연구원(KERI)과 대우조선해양간 다음과 같은 목적으로 계약되었다.
⦁본 함 추진체계 주요장비의 통합성능 사전 확인
⦁본 함 운용 시나리오별 운전성능 확인
⦁기술적 위험요소 사전 식별 및 탑재 전 보완
⦁고장 및 비상상황에 대한 시험수행
⦁선도함의 추진체계 성능에 대한 리스크 감소
[핵심연구개발장비 3종]
⦁ 추진전동기: 핵심연구개발된 OT1시제품 1대를 설치하였다.
주배전반으로부터 전력을 공급받아 토크를 발생시켜 프로펠러를
회전시키거나 제동하는 장비이다. 탄성마운트를 포함하여 설치하였다.
⦁ 충전발전기: 핵심연구개발된 OT1시제품은 2대만 가용하여(3, 4번시제),
2번 시제를 추가로 개조해 OT1 시제품과 동등한 형태로 수정하였다.
또한, 원동기 관련하여 3대의 충전발전기중 2번 충전발전기는 실제
디젤엔진과 연결되고, 잔여 2대는 디젤엔진모사기를 활용하여 구성하였다.
⦁연료전지컨버터: 핵심연구개발된 OT1시제품 2대를 설치하였다.
장비의 입력을 구성하는 연료전지모듈은 고압 수소실린더 설치시
국내 건축법 문제 및 연료전지 컨버터의 입력인 연료전지모듈을 통해
전체 산소 수소 등 배관계통이 전기추진체계와 연동되므로 연료전지
모듈의 특성을 모사할 수 있다면 목적 달성이 가능할 것으로 판단하였다.
논문을 쭉 읽어보면 추진전동기 테스트 과정에서 고장, 시행착오 등을 겪어가며
개선한 과정이 자세히 나옵니다.
그리고 논문에 나온 지멘스 관련 일화
후기
LBTS를 시작할 때가 떠오른다. 막 인도네시아 수출 잠수함의 추진배전 패키지 계약을 독일 Siemens사와
완료한
시점이었다.
인도네시아 잠수함 입찰 준비시점에, 추정하건데, 입찰
경쟁 관계인 독일 조선소에서
압력을 행사하여 실적 장비
업체에 연락해도 아예 상대해 주지 않는 상황이었다.
부랴부랴 프랑스 추진배전계통 실적 업체에 접촉해 기술자료 초안을 접수하고 이를 기반으로 제안서를
한참 작성했는데 갑자기 입찰기일을 얼마 남기지 않고 프랑스 실적업체로부터도 공급불가 의견을 받았을
때의 상실감은 이루말할 수 없을 정도였다.
당시 프랑스 조선소도 입찰경쟁
관계에 있었다.
다행히도 그때까지는 조선소가 구매력이 있던 시절이라,
전사적으로 움직여 전향적으로 독일 Siemens사의 협조를 얻어낼 수 있었지만 독자기술을 갖추지 못한
국가의
서러움을 한껏 느낄 수 있었다.
독일 Siemens사와 계약협상을 하던 와중에, 혹시 구형
209급이 아닌 신형 214급 잠수함의 추진전동기를
공급해
줄 수 없느냐 물었을 때 Siemens사의 굴욕적인 발언이 잊혀지지 않는다. 자기네들이 공급해 주어도
한국 조선소가
추진체계로 통합할 수 있지 않다고 믿는다 라고 하였다.
성공하지 못할 고객에게는 공급할 수 없다는 말이었다.
개발이 완료된 심지어 실운용 검증된 장비가 있다고
서브체계가 기능하는 것은 아니다. 가장 확실한 방법은 서브
체계에 대한 사전검증과정을 가지는 것이다.
새로운 함정에 새로운 서브체계가 들어간다면, 해당 서브체계를 대상으로 LBTS를 수행하는 것이 바람직하다.
본 함 발주처의 배려로 LBTS를 수행할 수 있었고 이제는 독일 실적업체에 못지않는 기술수준을
갖추었다고 자부한다.
2013년부터 2020년까지 7년이 넘는 기간 동안 겪었던
많은 경험을 정리해 볼 수 있는
좋은 기회였다.
직접 LBTS시험 및 토론과정에 참석하여 실제 함 운용과
정에서 습득된 지식과 지혜
그리고 실제 운용경험을 아낌
없이 공유해준 소요군에 깊은 감사를 표하는 바이다.
지멘스사는 제품이나 좀 똑바로 만들고 콧대를 높이던지 추진전동기를 이따위로 만들고서 ㅡ.ㅡ
개발, 시험에 참여한 연구원 분들 기술독립하느라 수고 많으셨네요.
이제 지멘스와는 빠이빠이
작성일 : 21-02-04 12:38
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