[오마이건설뉴스 오세원 기자]건설기계부품연구원이 건설기계용 E-TCS로 연비와 배기가스 두 마리 토끼를 잡는다.
건설기계부품연구원이 산업통상자원부 한국산업기술평가원의 수요자연계형기술개발사업인‘건설기계용Electric Turbo Compounding System(E-TCS) 기술개발’을 수주해 연구개발에 나서기로 했다.
오는 2018년까지 민간부담금 10억8,000만원을 포함해 총 40억8,000만원의 사업비가 투입되는 이번 과제에는 ㈜대동모벨시스템과 두산인프라코어, ㈜인지니어스, 한국기계연구원이 공동참여한다.
주된 기술개발 내용은 E-TCS용 압축기 및 터빈 등 Turbo-charger요소 기술개발, 고효율ㆍ고출력 밀도 Electrical Machine(MotorㆍGenerator) 기술개발, 고회전ㆍ고내구 Shaft Assembly 및 Rotor Dynamics 기술개발, High Thermal Stability E-TCS 모듈화 기술개발, E-TCS용 Electric Application System (Inverter/Converter) 기술개발, E-TCS 모듈 엔진 매칭 및 통합제어ㆍ평가 기술개발 등이다.
건품연은 이 과제 수행으로 건설기계의 연비와 출력 10% 향상을 목표로 하고 있다.
에코에너지시스템연구실 유한성 팀장은 “E-TCS는 대형 상용 디젤 엔진 전반에 적용이 가능한 기술로서 굴삭기와 휠로더, 지게차, 천공기 등의 각종 건설기계뿐만 아니라 유사한 엔진을 사용하는 버스, 트럭, 선박, 발전기 등에 활용이 가능하여 파급효과가 큰 기술로서 국산화 개발 및 기술 선점이 반드시 필요한 기술”이라고 말했다.
일반적인 Turbo-charger는 저속에서 충분한 배기가스가 배출되기 전까지 과급기능¹의 부족으로 터보랙²이 발생하며 고속운전 구간은 과도한 배기가스 발생시에 Waste-Gate를 통해 많은 에너지를 배기가스로 버리게 되는 문제점이 있다.
하지만 이번에 건품연이 개발에 나서게 되는 E-TCS는 고속운전 구간에서 Waste-Gate를 통해 버려지던 배기가스를 발전기를 통해 전기적인 에너지로 변환하여 배터리에 저장이 가능하다는 장점이 있다.
또한 저장된 에너지를 활용해 모터로 Compressor의 과급기능을 Assist해 터보랙 문제 해결 및 과급기능을 향상시킬 수 있다.
결과적으로 E-TCS는 향상된 과급기능을 통해 엔진의 출력을 높이고 이를 통해 연비개선과 CO2 저감이라는 두 마리 토끼를 잡을 수 있는 것이다.
이처럼 건설기계용 E-TCS는 기존의 Turbo-charger 모듈에 전기 시스템(모터/발전기, Power Electronics System)을 융합하여 저속운전 구간에서는 엔진의 동특성 및 출력을 증가시키고 고속운전 구간에서는 배기 운동 에너지를 회수하여 전기 에너지로 재생함으로써 연비 향상 및 CO2 저감을 동시에 확보할 수 있는 획기적인 기술이다.
한편 E-TCS는 대형 상용 디젤 엔진이 사용되는 모든 분야에서 활용 가능한 만큼 시장 전망성이 매우 높다는 분석이며 국내 상용 디젤엔진의 수요를 고려할 때 약 60만대 이상의 수요 발생이 예상된다.
