함정용 가스터빈 발전기 공급 50주년을 맞이한 롤스로이스

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함정용 가스터빈 발전기 공급 50주년을 맞이한 롤스로이스

롤스로이스는 1938년 자사의 전설적인 멀린(Merlin) 엔진을 영국 연안 경비정에 탑재한 이래로 함정용 동력 공급을 선도해 왔다.

세계 최초의 함정용 가스터빈

1950년대 초, 롤스로이스는 수상함 추진장치에 있어 가장 중대한 발전 중 하나인 항공기술 파생형 RM60을 개발했다. 그 이후 롤스로이스의 선구적인 노력은 전세계 해군 함정을 위한 가장 효율적이고 진보된 가스터빈들을 개발하는데 기여했다.

함정용 가스터빈 발전기 – 롤스로이스 스토리의 시작

롤스로이스는 해군 추진장치를 위한 함정용 가스터빈 공급이라는 기록적인 유산과 함께, 2022년에는, 1972년 최초의 함정용 가스터빈 앨리슨(Allison) 501-K17*을 미 해군에 인도한지 50주년을 맞이했다. 함정용 발전기 세트로 설치된 정격 각 2MW인 앨리슨 501-K17은 DD-963 스프루언스(Spruance)급 구축함의 조명 및 HAVC와 같은 승조원 거주 서비스는 물론, 수중음파 탐지기, 레이더 및 전투장비 등 함정 시스템에서 필요로 하는 모든 전력을 공급했다. 앨리슨 501-K17은 1989년까지 총 237개의 엔진이 66척 이상의 함정과 예비 엔진용으로 판매될 정도로 매우 성공적이었으며, 미 해군의 CG-47급 구축함용으로는 2.5MW에 이르는 더 높은 정격으로 발전했다.
(*이전 제너럴 모터스(General Motors Corporation)의 앨리슨 사업부)

Photo credit U.S.Navy

롤스로이스는 앨리슨(Allison) 501-K17을 1972년 출시한 이래 함정용 가스터빈 발전기 시장을 선도하고 있다. 이러한 흐름은 오늘날까지 이어지고 있다.

증가하는 전력 수요에 대응

350대 이상의 롤스로이스 가스터빈 발전기가 영국 해군을 비롯해 대한민국 해군, 일본 해상자위대, 미 해군 등 전세계 해군에서 운용되고 있다. 이 중 280개 이상이 미 해군에서 운용되고 있으며, 이는 3,125,000개에 달하는 태양광 패널 또는 일반 원자로에 해당하는 1GW 이상의 통합 전력 용량을 제공한다!

미 해군 역사상 최장 생산 프로그램인 DDG-51급 수상함에는 200개 이상의 롤스로이스 AG9140 발전기 세트(함정당 3세트, 각 3MW의 전력 공급)가 공급되었다. AG9140은 원래 스프루언스급에 제공되던 501-K17 모델을 업그레이드한 501-K34 엔진으로 구동된다. DDG-51 프로그램이 발전하고, 더 많은 전력 수요가 증가함에 따라 롤스로이스는 이에 대응하기 위해 더욱 뛰어난 제어 기능과 신뢰성 및 향상된 패키징을 제공하는 AG9160 발전기 세트와 같은 차세대 솔루션을 개발했다. 각 AG9160은 이전 제품인 AG9140에 비해 33% 향상된 4,160V, 60Hz에서 4MW의 전력을 제공한다.

최첨단 추진체계를 위한 전력 시스템

롤스로이스 가스터빈 발전기 역사의 또 다른 유산은 완전 전기 추진시스템 기반의 최첨단 구축함 및 항공모함에 함정용 가스터빈 발전기를 공급한 세계에서 유일한 제조업체라는 점이다. 미 해군의 줌왈트(Zumwalt)급 구축함과 영국 해군의 퀸엘리자베스(Queen Elizabeth)급 항공모함 등 현재 가동 중인 가장 크고, 가장 진보된 2개의 통합 추진시스템이 롤스로이스의 함정용 가스터빈 발전기 성능에 전적으로 의존하고 있다. 두 함정 모두 2개의 MT30 함정용 가스터빈 발전기 세트를 장착하고 있으며, 이는 현재 운용 중인 가스터빈 발전기 중 가장 높은 출력 정격인 각 36MW를 제공한다. 이러한 발전기는 하나의 작은 마을의 전력 수요를 충족시킬 수 있을 만큼의 발전 출력으로 함정에 전력을 공급하고 있으며, 아직 알려지지 않은 미래 전투 기술에서 증가하는 전력 수요에도 효과적으로 대응할 수 있다. 따라서 롤스로이스 고객들은 높은 비용의 출력 업그레이드에 의존하지 않고도 함정의 수명주기 전반에 걸쳐 군사적 이점을 유지할 수 있다.

MT30은 롤스로이스 포트폴리오 중 가장 강력한 다목적 함정용 가스터빈 중 하나로, 11개의 최신 해군 프로그램 내 7가지 유형의 함정에 채택되어 그 성능이 입증되었다.

21세기용으로 특별 설계된 MT30은 2008년 미 해군의 프리덤급 연안전투함(LCS: Littoral Combat Ship)에 실전 배치되었다. 정격 36MW ~ 40MW에 이르는 MT30은 현재 운용 중인 세계에서 가장 강력한 함정용 가스터빈일 뿐만 아니라 함정의 수명주기 전반에 걸쳐 최대 38°C(100°F)의 외기 온도에서 출력 저하 없이 최대 출력을 제공할 수 있다. 이는 함정의 성능이나 출력 저하 없이 전세계 거의 모든 곳을 운항할 수 있음을 의미한다.

미래에는 물리적 사물과 작업하는 방식을 완전히 변화시킬 증강현실 및 가상현실의 결합된 기술을 보게 될 것이다.

미래를 위한 개척

앞으로는 고객의 요구를 지속적으로 충족해 나가는 것이 중요하다. 롤스로이스는 전투함의 전기화가 가속화됨에 따라 향후 더 많은 발전 출력 요구에 대응할 수 있는 포트폴리오 개발 및 투자에 집중하고 있다. 롤스로이스의 가스터빈 발전기는 탁월한 출력 밀도를 갖추고 있어 고성능 차세대 전투함의 전기 추진장치를 위한 핵심 역할을 수행하게 될 것이다. 또한 해군이 승조원 인력을 최소화하는 운용 방식으로 전환함에 따라, 함정내 정비요건을 최소화하고, 높은 가용성을 제공하는 가스터빈 발전기는 또 다른 이점을 제공할 수 있다. 이러한 가스터빈의 매우 뛰어난 신뢰성과 낮은 정비 이력은 미래의 무인 자율 함정에도 상당한 이점과 혜택을 제공하게 될 것이다.

롤스로이스는 차세대 항공기를 위한 첨단 항공 엔진 포트폴리오의 등장에 따라 이러한 기술을 활용하여 미래의 함정용 가스터빈 솔루션에 지속적으로 적용해 나가고 있다. 이러한 솔루션은 전례 없는 연비와 낮은 배기오염가스 배출은 물론, 해군 고객들이 의사결정에 우위를 갖출 수 있도록 개발하고 있는 혁신적인 디지털 기능을 제공한다. MT30의 경우, 이미 EHM(Engine Health Management) 기능을 갖추고 있다. 이를 통해 신뢰할 수 있는 데이터 수집 및 분석을 통해 자산 가용성을 더욱 극대화하고, 함정내 정비성을 최적화할 수 있다. EHM은 인력감축과 정비비용 절감을 지원함으로써 장기적인 추가 경제적 혜택을 제공한다. 또한 MT30 고객들은 일반 컴팩트 패키지와 지원 보조장치 내에서의 엔진 전반에 대한 작업자의 정비 및 운용 교육 시뮬레이션이 가능하도록 설계된 새로운 MT30 가상현실 몰입형 교육 기능의 이점 또한 누리고 있다. MT30 가상현실의 이점은 고객에게만 주어지는 것은 아니다. 롤스로이스 엔지니어들은 실제 하드웨어에 액세스하지 않고도 정비성 솔루션 평가 및 개념 변경을 시각화할 수 있는 기능, 운용 상의 발생 문제들을 조사하고, 완화시킬 수 있는 옵션을 개발하는 기능들을 사용할 수 있다. 증강현실은 고객의 운용과 관련한 훨씬 뛰어난 데이터 통찰력을 제공하고, 선상 검사 및 정비 작업을 크게 발전시켜 해상 운용의 효율성을 크게 향상시킴으로써 새로운 미래를 창출하는데 활용할 수 있는 또 다른 기술이다.

첨단 통합 시스템 솔루션

마지막으로 롤스로이스의 또 다른 차별화 요소는 해군 고객들에게 완벽한 통합 전력 솔루션을 제공할 수 있다는 점이다. 롤스로이스는 군용 표준의 가스터빈 패키지 외에도, 완벽한 제어 통합 및 최적화, 동적 응답 분석 및 전 수명주기 지원 패키지 또한 제공하고 있다. 이와 함께 군용 추진 시스템과 뛰어난 적응성 및 유연한 해군 자동화 진/회수 시스템은 물론, MTU 브랜드의 디젤 엔진과 첨단 전기, 자동화 및 제어 시스템 등 롤스로이스의 선도적인 포트폴리오를 결합하여 차세대 해군 함대의 획기적인 군사능력을 제공할 수 있는 입지를 구축하고 있다.