복합식 전기추진체계 함정의 양방향 전력변환 적용에 따른 연간 연료 소비량 분석
Analysis of annual fuel consumption by using bidirectional power conversion with hybrid electric propulsion system in naval ship
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초록
최근 고 전력이 요구되는 장비의 탑재 증가, 국방예산 감축에 따른 함정 운용유지비 절감 요구, 자동화 시스템 증대, 함 생존성 향상 요구 및 환경문제 등에 따라 미국, 영국 등 선진해군뿐만 아니라 전 세계 다수 국가의 해군에서 건조 중인 함정에 전기추진체계를 적용하고 있다. 또한 미국 및 유럽 해군에서는 복합식 전기추진체계를 탑재한 함정에 양방향 전력변환 기술을 적용하여 함정 연료비를 절감하는 방안에 대한 연구가 진행되고 있다. 본 논문에서는 추진체계 구성 및 운용개념이 서로 다른 구축함, 호위함 및 군수지원함에 대해 복합식 전기추진체계의 양방향 전력변환 적용에 따른 연료 절감 효과 분석을 위해 함 속도별 운용비율, 연간 함 운용시간, 발전기 운용개념 등을 고려하여 연간 연료소비량을 시뮬레이션을 통해 실험하였다. 실험 결과, 함정에 양방향 전력변환 발전기모드를 적용 시 연간 100~360톤의 연료절감 효과가 있고 발전기 가동 없이 양방향 전력변환만 사용 시 더 많은 연료절감 효과가 있음을 확인하였다.
Abstract
Recently, the application of electric propulsion systems has expanded to ships in the navies of the US, UK, and many other countries due to increased availability of high electric power equipment, the need to reduce operating costs due to reduced defense budgets, increased automation, increased survivability requirements, and environmental issues. The US and European navies are also studying ways to reduce ship fuel costs by applying bidirectional power conversion technology to naval ships equipped with hybrid electric propulsion systems. In this study, the annual fuel consumption of destroyers, frigates, and logistics support vessels with different propulsion systems and operation concepts were studied to analyze the fuel saving effects while using bidirectional power conversion in the hybrid electric propulsion system. The analysis considered the operating speed ratios of each system, annual operation time, and the generator operation concept. It was confirmed that bidirectional power conversion in a hybrid electric propulsion system has a fuel saving effect of 100–360 tons per year, and there is more fuel saving when the bidirectional power conversion mode is used without operating a generator.
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