<사진. KISTI 미리안 사진자료
출처. KISTI 미리안 『글로벌동향브리핑』>

조용한 엑스 미니 엔진 프로토타입 개발

리퀴드피스톤(LiquidPiston)사는 작은 70㎤ 크기로 가솔린에서 전력을 공급받는 엔진 프로토타입인 새로운 엑스 미니(X Mini) 엔진 개발에 성공했다. 이 엔진은 진동이 거의 없는 조용한 4기통 엔진이다. 회사에 의하면, 이 엔진은 잔디 관리장치, 작은 제너레이터, 모터가 달린 자전거(moped), 보트용 보조 전력유닛 그리고 무인항공기와 같은 분야의 개선을 이끌 수 있다. 회사가 밝힌 바로는, 이 엔진이 가진 개선된 소음진동 특성(NVH, noise, vibration and harshness)은 제품의 성능을 향상시키고 운영자의 편안함을 증가시키며 장치의 수명 연장에 도움이 된다.

엑스 미니(X Mini) 엔진은 리퀴드피스톤(LiquidPiston)사의 열동역학 사이클과 엔진 아키텍처에 기반을 두고 있다. 이 회사에 의하면, 엑스 미니(X Mini) 엔진은 휘발유와 디젤을 사용하는 분야 모두에서 불꽃 점화방식에 적용가능하며 크기도 더 작아질 수 있다. 이 엔진은 샤프트와 회전자 그리고 4파운드 무게의 코어의 단 2개의 주요 구동부를 가지며, 6.6인치×6.2인치×5.4인치의 크기를 가지고 있다. 이 회사는 시험과정에서 10,000rpm에 해당하는 3.5마력의 높은 파워밀도를 보여주었다고 밝혔다.

"분사장치, 연료펌프 그리고 오일펌프와 같은 보조부품을 제외하고는, 다른 구동부는 전혀 없다"고 이 회사는 밝혔다.

이 회사의 회장이자 공동설립자인 알렉산더 쉬콜니크(Alexander Shkolnik) 박사는, 연구팀이 5마력 이상의 파워와 효율성 향상 그리고 운영 소음의 저감 등을 위한 추가 최적화 계획을 가지고 있다고 말했다. 이 회사의 발표에 의하면, "좀 더 기술이 성숙되면, 이 엔진은 3파운드의 무게로 15,000rpm에서 5마력 이상의 출력을 낼 것으로 예상하며, 기존의 4기통 피스톤 엔진보다 30% 정도 가볍고 소형화될 것"이라고 쉬콜니크 박사는 덧붙였다.

이것은 로터리 엔진이지만, 이 회사는 엑스 미니(X Mini) 엔진이 왕복운동이 없는 회전식 방켈 엔진(Wankel engine)은 아니라고 밝혔는데, 그 이유는 이 엔진이 근본적으로 다른 열동역학적 사이클과 아키텍처 그리고 운영방식을 가졌기 때문이라고 말했다.

쉬콜니크(Shkolnik) 박사는 이 논문의 공동저자인데, 이 논문의 제목은 "소형 로터리 SI/CI 연소엔진 개발"이며 고효율 하이브리드 사이클(HEHC, High Efficiency Hybrid Cycle)에서 작동되도록 개발된 로터리 내부연소 엔진에 대해 기술한 것이다. "고압축률(CR, compression ratio)과 등체(constant-volume, isochoric) 연소 그리고 과팽창을 결합한 사이클은 공기-표준 추정과 1차-법칙 분석을 사용하여 75% 정도의 이론 효율성을 가지고 있다." 방켈 로터리 엔진과 비슷하게. 이 엑스 미니(X Mini) 엔진은 단 2개의 주요 구동부만 가지고 있지만, 방켈 엔진과는 달리 "엑스 미니(X Mini) 엔진은 고효율 하이브리드 사이클(HEHC) 그리고 관련된 효율성 및 저소음 효과 적용에 적절하도록 독특하게 특성화되어 있다. 결과적으로, 엔진은 콤팩트하고 경량이며 진동이 적으며 조용하고 연료효율적이다."

리퀴드피스톤(LiquidPiston)사는 회사의 철학으로 "실린더 외부의 것을 생각하라"(Think Outside the Cylinder)를 채택하고 있으며, 이것은 엔진을 다시 생각하고 기본적인 과학적인 법칙에서 출발하면, 엔진은 모든 파라미터 분야에서 상당한 개선이 가능함을 의미한다.

이 회사는 엑스 미니(X Mini) 엔진이 현재의 엔진 기술에서는 불가능한 새로운 분야를 이끌 수 있을 것으로 낙관하고 있다. 내년 초, 그들은 가장 혁신적인 기술에 대한 현금 지원 대회에 대한 공개 아이디어 대회를 개최할 예정이다.

■ KISTI 미리안 『글로벌동향브리핑』 http://mirian.kisti.re.kr