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작성일 : 21-07-01 15:11
[기타] [참고] 탱크 동력원으로 배터리를 쓸 수 없는 이유
 글쓴이 : archwave
조회 : 2,094  

흑표에 원래 들어갔던 엔진이 MT-883 인데요.
이게 EuroPowerPack 에 쓰일 정도로 베스트셀러죠.

1500 마력이 얼마나 무시무시한 것인지 감을 못 잡는 분들이 많은 것 같습니다.
전기 단위로 바꿔보면 1500 PS 는 1.10325 MW 에 달합니다.

이 힘을 내기 위해 들어가는 디젤 엔진은 무려 27,361 CC 짜리죠. ( 27.4 리터 )

참고로 흑표에 적재하는 연료양은 1296 리터인데,
디젤 연료가 갖는 에너지 양은 10,722 Wh/리터이니까,
총 13.9 MWh 의 에너지를 적재하고 있는 셈입니다.

물론 디젤 엔진이 연료가 갖고 있는 에너지를 완전히 다 활용할 수는 없죠.
위 문서에서 말하는 열효율은 엔진 회전축 기준. 변속기/바퀴/궤도 등을 거치면 더 하락. )

경제성이 아니라 성능과 소형화에 목숨건 탱크 엔진이니
효율이 많아봐야 엔진 회전축 기준으로 30 % 정도 나온다고 가정한다면
4.17 MWh 의 에너지가 나오는 셈이네요.

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모터/전력회로의 효율은 엄청나게 높기 때문에
모터 회전축 기준으로 그냥 간단히 90 % 만 잡아도
4.63 MWh 의 전력을 저장할 배터리가 있으면 흑표와 동급 또는 그 이상이라 할 수 있습니다.

위 문서를 보면 전고체 배터리의 이론적 한계가 495Wh/㎏ 라고 하네요.

신기술에 의해 실제로 500Wh/kg 이 구현된다고 가정한다면
배터리 셀 자체 무게만 해도 9.26 톤이 필요합니다.
( 현재 기술로는 20 ~ 30 톤 )

미래에는 넣어볼 수 있는 무게라 보이시겠지만, 부피 문제가 남습니다.

리튬은 부피당 무게가 물의 절반 정도에 불과할 정도로 가벼운 금속입니다.
그래서 9.26 톤 짜리 배터리에 필요한 공간은 무려 18000 리터는 되어야 할 것이고요.

이 정도 배터리가 내는 열은 무지막지할 것이기 때문에 실제로는 더 많은 공간이 필요할겁니다.

18000 리터면 높이 1 미터일 경우 가로 7.5 미터, 세로 2.4 미터 정도가 됩니다.
( 현재 기술로는 이것의 2 ~ 3 배 공간 필요 )

승무원, 포탄, 모터, 변속기 다 안 넣고 배터리로만 채운다해도 넣을 수 없겠네요.
( 탱크는 장갑이 두꺼워서 내부 공간이 엄청 작습니다. )

간단히 말해서 전고체든 뭐든 미래에 나올 엄청난 배터리로도 부피 때문에 탱크 동력원으로 쓸 수 없습니다.

탱크는 물론이고 장갑차 등 모든 육상 병기에 못 넣는다고 봐야죠.

민간용 차량에서 공간은 큰 문제가 아닙니다.
대형 트럭에서도 적재함 바닥 높이가 높기 때문에 바닥에 배터리 깔 공간 나오죠.
차체 자체가 탱크에 비해 훨씬 커야 되고요. 50 톤 트럭 크기 생각해보세요.

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배터리 충전은 어찌 할 거냐는 말도 사치입니다.
애초에 불가능한 것이니까요.

리튬 계열 배터리는 탱크에 비해 매우 안전한 환경에서 훨씬 얌전히 달리는 승용차에서도
폭발/화재 사고가 나는 판이죠. 게다가 불 나면 끄는 것은 사실상 불가능할 정도입니다.

중국의 충전소에서 전기차 1 대가 불 나니까, 그 충전소에 있던 모든 전기차가 다 불 타버렸다죠.

미국에서도 전기차 불 난 것 진화했다는 얘기는 못 들어봤습니다.
그냥 다 탈 때까지 기다릴 수 밖에 없고, 다른 곳으로 번지지 않게 하는 것이 최선일 정도.

전고체 배터리는 폭발/화재 걱정없다지만, 어디까지나 민간용 차량 수준에서 얘기입니다.
전해액이 고체라서 걱정없다 해도 리튬 자체가 불 붙으면 대책 없죠.

포탄 한 방이라도 맞으면 어찌 될지 상상에 맡기겠습니다.

이에 반해 디젤 연료는 굉장히 안전해서 디젤 연료통이 장갑의 역할을 하게 하기도 합니다.
( 포탄 맞아도 불 안 붙고 오히려 포탄의 위력을 대폭 감쇄시킨다는 얘기 )

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수소를 쓰자는 말도 많은데 제가 예전에 쓴 아래 글들 참고해보세요.

군용으로 수소 활용 가능성에 대해 ( https://gasengi.com/main/board.php?bo_table=military&wr_id=559181 )
암모니아의 군용 수소 공급 체계 가능성에 대해 ( https://gasengi.com/main/board.php?bo_table=military&wr_id=559212 )

탱크에 수소 쓰는 것 역시 연료전지/수소 탱크의 무게/부피등 걸리는 문제가 리튬계열 배터리만큼 어쩌면 그 이상으로 따져보기도 귀찮을 정도로 문제가 가득입니다.
출처 : 해외 네티즌 반응 - 가생이닷컴https://www.gasengi.com


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간달프 21-07-01 15:25
   
나중에도 안될거라 생각하시나요?
     
archwave 21-07-01 15:30
   
전고체든 뭐든 그런 것과 전혀 상관없이 리튬을 쓴다는 것 자체가 문제입니다.
위 글에서 말했듯이 부피가 너무 커지거든요.

500Wh/kg 이면 리튬이란 물질 자체가 갖고 있는 이론적 한계에 가깝습니다.
          
모래니 21-07-01 15:32
   
엔진이 간소화 되는 것은 고려 안하나보죠?
               
archwave 21-07-01 15:35
   
글 안 읽으셨어요 ?

미래의 엄청난 기술이 나온다 해도
탱크 차체에 배터리만 채운다 해도 못 넣는다고요.

넣을 수 있어야 다른 것도 고려해보든 말든 하죠.
                    
모래니 21-07-01 15:42
   
어차피에요, 보급이 안되서 안됨.
     
밀덕달봉 21-07-02 01:54
   
배터리가 장갑 역할도 하면 가능합니다.
지금 lss용으로 나오는 바나듐 배터리가 비슷한 성능을 보이고 있습니다.
전면 장갑은 몰라도 측면이나 사이드 스커드, 바닥, 후면 장갑을 이걸들로 넣으면 이놈은 드릴에도 버티고 뚫려도 터지지 않고, 화재도 안나니 고려해볼만 하겠죠.
이런 종류의 배터리의 문제는 리튬이온 배터리보다 3배 무겁다는건데, 어차피 전차 장갑 대용으로 쓴다면 의미가 무의미 해지니, 그리고 전차도 기름 무지 먹고 장거리 기동해봐야 만땅 넣어도 400km 벗어나면 주유해야 하고, 대량의 주유 트럭들이 따라다님.
전기차도 마찬가지 이런 종류의 바나듐 배터리 같은 무겁지만 싸고 흔히 널려 대량으로 생산가능하는 것들 따라 다니면서 충전 해주는 것도 가능.
민간용으로 효율이 떨어지니 일반 상용용 전기차엔 쓰지 못하겠지만 전차란 물건이 워낙 비효율적인 물건이니, 못쓴다곤 할 수 없음.
바나듐 배터리도 폐지로 감싸는데 고강도 금속으로 쌓으면 이또한 무시못한 수준은 아닐거라고 보입니다.
          
archwave 21-07-02 02:18
   
바나듐 배터리에 대해 좀 더 알아보시고 쓰시지요. 그냥 구글링만 해도 첫 페이지에서 이게 나오네요.

https://www.sciencetimes.co.kr/news/%ED%8F%AD%EB%B0%9C%ED%95%98%EC%A7%80-%EC%95%8A%EB%8A%94-%EB%B0%B0%ED%84%B0%EB%A6%AC-%EC%86%8C%EC%9E%AC%EA%B0%80-%EC%9E%88%EB%8B%A4/

일부 인용하겠습니다.

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[ 바나듐은 높은 출력이 필요하지 않으면서, 설치 공간에도 제약이 없는 대용량 태양광 발전소나 풍력 발전소의 배터리 소재로 그 가능성을 인정받고 있다. ] --- 높은 출력이 필요한 탱크에는 못 쓴다는 얘기. 공간 제약이 없어야 쓸 수 있다.

[ 리튬이온 배터리보다 2~3배 이상의 공간을 차지해야 하기 때문에 전기자동차나 스마트폰용 배터리로는 사용하기가 어려운 것이 현실이다. ] -- 2018 년 당시 리튬이온배터리보다 2~3 배 공간을 차지한다는데 이걸 무슨 수로 탱크에 넣습니까 ? 위 글 다시 읽어보세요.

공간/부피가 부족해서 미래에 나올 고성능 전고체 배터리도 못 쓸 판이라는 글에 와서 바나듐 배터리를 권하다니요 ?
          
archwave 21-07-02 02:32
   
https://www.hankookilbo.com/News/Read/A2021042609050003095

위 기사를 보니 이번에 개발한 바나듐 배터리는 그 전과 뭔가 달라지긴 한 모양이네요.

그런데 [ 구체적 수치와 시간당 수십 와트의 저장용량은 기밀이어서 공개하지 않았다. “배터리 업계에서는 규격을 알면 내부 구성을 유추할 수 있어요. ] 이 부분과 [ 무게는 약 4kg으로 묵직했다. ] 이걸 보면 대강 느낌이 옵니다. 4 kg 짜리로 출력이 수십와트에 불과하다는 것을 보면 탱크는 커녕 전기차에도 쓸 수 없습니다. 전기차의 배터리 무게는 최대 500 kg 이내로 억제해야 하는데 500 kg 짜리로도 한 자리수 KW 출력밖에 내지 못 한다는 얘기죠.

에너지 밀도는 높을지 모르지만, 출력은 매우 낮은겁니다.

그래서인지 [ 이 제품은 처음부터 휴대용이나 전기차 배터리가 아닌 ESS용으로 개발했죠. 이 작은 배터리를 원하는 용량만큼 이어 붙이면 ESS를 만들 수 있어요. ] --- 이런 말이 있네요.

휴대용 배터리와 전기차 배터리 수요가 엄청난데, 이 시장에는 처음부터 발 들일 생각을 못 한다는 말도 됩니다.

무게/부피 신경쓸 필요 없고 오로지 에너지 저장량이 문제가 되는 ESS 에서만 의미가 있는 제품이란 얘기입니다.
세비 21-07-01 15:29
   
이렇게 된거 소형 원자로로 갑시다!
벌레 21-07-01 15:38
   
건담처럼 소형 원자로가 답입니다
뚜비탕 21-07-01 15:46
   
축전 기술의 혁명이 필요함
그때까진 어쩔 수 없음
토미 21-07-01 16:22
   
이게 가능했다면 당연히 했겠지.

모터가 디젤보다 비교가 안될만큼 유리하지
소음도 없고 공해도 없고 공기도 필요하지 않아 복잡한 변속기도 간단히 만들고
고장율도 훨씬 적고 또한 출력제어도 매우 간단함.
디젤엔진 소모품 보면 에어필터, 오일필터, 각종 오일, 냉각파트, 연료필터, 연료펌프, 냉각수 펌프, 터보차져
다 필요없고 그만큼 고장도 안남.

말했듯이...현행수준의 배터리론 불가능..
아마 전고체를 쓴다고 해도 충전문제로 비효율.
user386 21-07-01 17:03
   
배터리나 경제성 문제는 차치 하더라도 언급하신것 처럼 효율의 문제가 가장 크겠죠.
간단하고 쉽게 얘기해서 5~60톤 짜리 엄청난 무게의 쇳덩이를 시속 6~70Km 까지 가속할 파워를
가진 효율적인 모터가 아직은 없다는것.
     
간달프 21-07-01 17:09
   
크게 잘못아시는 듯 모터자체는 내연기관보다 힘이 월등히 좋습니다
제로백부터가 내연기관은 상대가 안됨
배터리가 문제지 모터의 효율이 월등히 좋음.
     
archwave 21-07-01 17:14
   
모터는 그리 문제가 아닙니다.

아이오닉 5 Long Range AWD 에 들어간 모터가 225 KW 입니다.
이거 5 세트만 있어도 흑표를 디젤 파워팩을 능가하는 성능으로 충분히 구동하거든요.
물론 이렇게는 하지 않고 좀 더 큰 모터로 2 개나 4 개를 써야겠죠.

제일 걱정 안 되는 것이 모터.
     
간달프 21-07-01 17:14
   
초고속전철이 전부 모터인데 힘이 없어서 못돌린다? 말이 안됨
     
토미 21-07-01 17:27
   
부피당 출력은 내연기관보다 모터가 훨씬 높음.
무슨 큰 모터 하나만 다는걸로 잘못안거 같은데
그냥 각 궤도에 한개씩 또는 앞뒤좌우 4개까지 달수도 있고
모터와 바퀴가 바로 연결하기보다 중간에 감속기어 넣으면
실제토크는 내연기관은 쨉도 안됨.

문제는 배터리지.
Tigerstone 21-07-01 17:29
   
나노핵전지 개발되면 그거쓰면됨 ㅋㅋㅋ
드뎌가입 21-07-01 19:34
   
전기차가 전동킥보드 주차장이라든데
아닌가?
수염차 21-07-01 20:16
   
잘읽엇습니다~
archwave 21-07-01 22:19
   
이거 비교를 깜빡했네요.

아이오닉 5 Long Range 가 배터리 72.6 KWh 를 탑재하고 있습니다. 전기차 중에서도 꽤 많이 들어간거죠.

흑표급에 들어가야 하는 4.63 MWh 가 되려면 아이오닉 5 Long Range 배터리 64 대 분량이 필요합니다.

무게/부피 모두 문제가 된다는 것을 실감하실 수 있을 것입니다.
나그네x 21-07-01 23:34
   
이런게 해결되려면 근본적인 인류의 에너지기술에 대한 혁명적인.. 뭐랄까 유레카같은 발견이 있지않는한.
누가 그런것 같은데 특이점같은 에너지기술이라고..
어거지로 아니면 연구형태로 전기베터리형태나 수소전지향태로 연구는 해볼수 있을것 같지만. 과거 독일 나찌가 연구했던것처럼. 전기혼합형 하이브리드 티거였던가?

일단 저기베터리는 그 엄청난무게와 충전시간,그리고 전장에서의 화재문제등 그렇지않아도 전차무게 자체도 엄청난데. 수소같은 경우 그 부피문제가. 전기배터리보다는 수소가 좀더 유리해보이긴 하지만 아직 기술적으로는..
glhfggwp 21-07-02 00:04
   
일단 bms가 아무리 뛰어나도 저무게구동은 연비에서 무리가있을걸로보임.
뿌뿌뿌뿌뿌 21-07-02 01:36
   
전시에는 상대방 발전소 1번으로 날려버리는데 전기배터리를 쓰는건 자.살행위죠

하다못해 기차도 전기고속열차외에 디젤기차를 보유하는이유가

전쟁시 발전소가 다 파괴되는 가정하에 디젤기차로 병력과 무기수송하기 위함이죠

그리고 상대방 영토로 넘어갈시 각나라마다 v가달라서 충전하면서  진격하기 힘들죠

전시체제에서는 발전소가 부서지는 최악의상황도 생각해야하고

 타국으로 진격시 충전하는것도 생각해야죠

미국이 전쟁장비에 전기를 쓰지않는 이유도 세계어디든 디젤이 전쟁중 이용하기가 쉬워서그렇죠

시베리아 허허 벌판에서 전쟁시
배터리충전이나 교체 vs 디젤을 항공기로투하보급 아니면 적디젤을  탈취후 주입
생각해보면 답나오죠
전쟁은 최악까지가정하고해야하니