그리드 및/또는 재생 에너지 연결을 위한 다중 옵션을 갖춘 제안된 공압 추진의 개략도. 크레딧: Energy Conversion and Management(2025). DOI: https://doi.org/10.1016/j.enconman.2025.119613
과학자들은 선박에 동력을 공급하는 두 개의 디젤 엔진을 공압 프로펠러로 대체할 수 있는 방법론을 만들었다고 말합니다.
과학자들에 따르면 디젤 엔진을 대체하는 두 개의 에어 모터는 각각 250kW를 생성했으며 핀란드의 해상 운송 시스템의 맥락에서 미리 결정된 경로로 페리를 왕복 할 수 있는 충분한 전력을 제공했습니다.
에너지 변환 및 관리(Energy Conversion and Management) 저널에 실린 연구는 "핀란드의 해상 운송 수요의 맥락에서 기존 페리 보트의 기존 디젤 엔진을 공압 추진 엔진으로 교체하는 기술적, 경제적 타당성을 평가하기 위해 수행되었다"고 과학자들은 보고했습니다.
"공압 추진 장치는 틀에 얽매이지 않지만 특히 단거리 페리 운항에서 기존 선박 엔진에 대한 지속 가능하고 에너지 효율적인 대안으로 유망하다는 것이 입증되었습니다."
디젤 엔진은 현재 출력 밀도 제어 및 견고성 측면에서 가장 신뢰할 수 있는 내연 기관입니다. 그러나 동력을 공급하려면 많은 양의 디젤 연료가 필요합니다. 더욱이, 그들은 상당히 시끄러울 수 있으며 더 나쁜 것은 오염의 주요 원인입니다.
"이러한 엔진을 공압 엔진으로 교체하는 것은 이러한 엔진을 페리 본체에 통합하여 보트 구조 또는 보조 탱크에 공기를 저장하여 부력을 향상시킬 수 있기 때문에 더 깨끗하고 효과적인 옵션입니다." 라고 수석 저자인 Abdul Hai Alami는 말했습니다.
연구 결과는 저자가 폴리트로픽 관계를 사용하여 탱크에서 압력이 가해진 시점부터 프로펠러를 회전시키는 데 사용되는 공기 모터로 유입될 때까지의 공기거동을 계산하기 때문에 실험 결과와 현실적인 계산을 기반으로 합니다.
"해양 선박에 이 방법을 사용하는 것은 경제적, 실용적, 환경적 관점에서 매력적이며 가혹한 조건에서도 대부분의 페리 보트에 쉽게 적용할 수 있습니다"라고 샤르자 대학의 지속 가능하고 재생 가능한 에너지 교수이기도 한 Alami는 덧붙였습니다.
공압 프로펠러는 디젤, 전기 또는 배터리 대신 모터, 실린더 또는 기타 기계 장치를 구동하기 위해 압축 공기의 힘에 의존합니다. 저자의 공압 추진 방법은 고압으로 탱크에 저장된 압축 공기를 사용하여 해군 임펠러와 연결된 베인 에어 모터로 방출하는 것입니다.
저자는 그들이 "기술-환경 연구"라고 부르는 것을 제시합니다. 수명 주기 평가와 함께"를 사용하여 디젤 엔진 구동 페리를 공압 추진 시스템으로 교체합니다.
"제안된 시스템은 운영 비용이 저렴하고 투자 회수 기간이 매력적입니다. 제안된 시스템은 환경에 미치는 영향이 현저히 적어 신뢰할 수 있습니다"라고 그들은 주장합니다.
저자의 접근 방식의 참신한 가치는 1985년에 건조되어 현재 핀란드의 디젤 엔진으로 구동되는 기존 페리에 이를 적용하려는 시도에서 비롯됩니다.
공동 저자인 핀란드 K. J Marineconsulting Ab의 핀란드 페리 제작자인 Kaj Jansson은 디젤 엔진을 공기 구동 모터로 교체하는 것과 지정된 항로에서 공압 프로펠러를 사용하는 페리의 항해를 감독했습니다.
"공압 추진은 고정된 해상 항로에서 항해하는 미래의 미래입니다. 페리 보트의 속도, 적재량 및 목적지를 예측할 수 있기 때문에 효율적이고 신뢰할 수 있지만 오염이 심하고 시끄럽고 유가 변동에 민감한 기존 디젤 엔진을 공압 엔진으로 교체할 수 있습니다"라고 Jansson은 말했습니다.
저자들은 "기술적 관점에서 제안된 공압 시스템은 디젤 엔진 시스템과 동일한 추진력 요구 사항을 충족하는 만족스러운 성능을 보여주었습니다. 공압 시스템의 모듈식 설계는 다양한 운영 요구 사항에 대한 확장성과 적응성을 제공하여 유연하고 환경친화적인 운송 솔루션에 대한 수요 증가에 부응합니다.
"경제적으로 제안된 공압 시스템은 단순화된 기계 설계로 인해 연료 비용 절감 및 유지 보수 요구 사항 감소 측면에서 경쟁 우위를 제공합니다.“
"수명 주기 관점에서 분석했을 때, 공압 페리는 디젤 동력 페리에 비해 비용 절감을 위한 실현 가능한 옵션을 제시했습니다. 미화 73,000달러의 엄청난 비용 절감 효과는 8년의 투자 회수 기간으로 계산됩니다."
Alami 교수는 자신과 동료들이 개발한 새로운 공압 프로펠러 방법이 페리 업계에서 주목받고 채택될 것이라고 낙관한다고 말했습니다.
"베인 에어 모터에 대한 연구 개발을 통해 더 많은 고급 재료를 사용할 수 있게 되어 더 강력한 공압 엔진이 탄생할 것입니다. 이 연구는 디젤 엔진 대신 에어 모터로 페리를 개조하는 투자 회수 기간이 약 8 년이라고 결론지었습니다."
이상의 기사는 2025년 4월 21일 TechXplore에 게재된 “Scientists develop pneumatic propellers that could replace diesel engines in ferry boats”제목의 기사내용을 편집하여 작성하였습니다.
* 원문정보 출처 : Scientists develop pneumatic propellers that could replace diesel engines in ferry boats
* 추가정보 출처 : A techno-economic-environmental investigation of replacing diesel engines with pneumatic motors for ferry boats - ScienceDirect