디젤 전기동차
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1. 개요
디젤 전기동차는 디젤 엔진의 힘으로 발전기를 돌려 생산된 전기로 구동 전동기를 작동시켜 차량을 움직이는 방식이다. 이 방식은 변속기가 필요 없어 클러치 조작이 간편하고, 엔진의 효율적인 회전 영역 사용으로 연비가 높으며, 소음과 진동을 줄이는 데 유리하다. 선박, 철도 차량, 군용 차량 등 다양한 분야에서 활용되며, 특히 잠수함에서는 은밀성을 높이는 데 기여한다. 하지만 시스템의 복잡성과 비용, 에너지 변환으로 인한 효율 감소, 무게 증가 등의 단점도 존재한다.
디젤 전기 동력 전달 장치는 디젤 엔진으로 발전기를 돌려 전기를 생산하고, 이 전기 에너지를 이용해 구동 전동기를 회전시켜 차량을 움직이는 방식이다. 가장 큰 특징은 기계적인 변속기가 필요 없다는 점이다. 구동 전동기는 발전기에서 직접 전력을 공급받거나, 충전식 배터리를 통해 전력을 공급받을 수도 있는데, 후자의 경우 일종의 하이브리드 전기 자동차 형태가 된다. 이러한 동력 전달 방식은 가솔린 엔진을 사용하는 가솔린 전기 동력 전달 장치나 가스 터빈을 사용하는 터빈 전기 동력 장치와 원리가 같기 때문에 '전기 동력 전달'이라고도 불린다.
디젤-전기 동력 전달 장치는 일종의 무단 변속기처럼 작동하여, 변속기가 필요 없어 클러치 조작에 따른 불균등한 가속을 방지한다. 보조 배터리를 사용하면 전기 모터만으로 구동할 수 있어, 엔진 소음이나 배기가스가 문제가 되는 저공해 지역 등에서 유용하다.[1]
2. 설명
전력 전자공학 기술이 발달하기 전에는 속도 조절이 가능한 전동기로 직류 전동기만 사용할 수 있었기 때문에, 디젤 엔진으로 직류 발전기를 돌리는 방식(워드 레오나드 방식과 유사)이 일반적이었다. 하지만 전력 전자공학 기술이 발전하면서, 동기 발전기로 삼상 교류 전력을 만들고 사이리스터 소자를 이용해 전압을 제어하여 직류 전동기를 구동하는 정지 레오나드 방식으로 발전했다. 현재는 유지 보수가 더 쉬운 유도 전동기나 영구 자석 동기 전동기 같은 교류 전동기를 사용하고, 가변 전압 가변 주파수 제어(VVVF) 기술로 속도를 제어하는 방식이 주류를 이루고 있다.
디젤 전기 동력 전달 방식은 다음과 같은 장점을 가진다.장점 설명 조종 용이성 클러치나 변속기 조작이 필요 없어 운전이 비교적 간단하다. 대출력 구현 용이 무게가 많이 나가거나 큰 힘이 필요한 탈것은 변속기 제작이 어려운데, 변속기가 필요 없어 이 문제를 피할 수 있다. 전동기 내구성 전동기는 내연 기관보다 일시적인 과부하나 과회전에 강한 특성이 있다. 엔진 효율성 디젤 엔진을 가장 효율적인 회전수 범위에서 운전할 수 있어 연비 면에서 경제적이다. 환경 및 정비 용이성 엔진 회전수를 거의 일정하게 유지할 수 있어 소음, 진동 대책 및 배출 가스 정화가 상대적으로 쉽다. 엔진의 응답성 향상 등을 위한 복잡한 설계가 불필요하다. 철도 차량 특화 장점 여러 차량을 한 번에 제어하는 총괄 제어가 쉽고, 무선 원격 조작 시 연결선(점퍼 연결기)이나 연결 위치 제약이 없다. 전동차와 부품을 공유할 수 있어 유지보수에 유리하며, 전기·디젤 양용 차량으로 만들기도 쉽다. 제동 에너지 회수 발전 제동이나 회생 제동을 사용하여 제동 시 발생하는 에너지를 회수할 수 있다. (엔진 브레이크, 배기 브레이크, 압축 개방 브레이크, 일반적인 리타더는 에너지 회수가 불가능하다.) 선박 설계 유연성 엔진, 발전기, 전동기 등을 배선으로만 연결하므로 각 부품의 레이아웃을 비교적 자유롭게 배치할 수 있다. (엔진 직결 방식은 프로펠러 샤프트 때문에 배치 제약이 크다.) 스크류 프로펠러 회전수 제어도 배전반에서 쉽게 할 수 있다. 잠수함 운용 이점 엔진을 멈추고 미리 충전된 배터리만으로 항해하여 은밀성을 높일 수 있고, 연소에 공기가 필요 없어 잠항을 계속할 수 있다.
이러한 특징 때문에 디젤 전기 동력 전달 방식은 다음과 같은 분야에서 주로 사용된다.3. 장점 및 단점
그러나 구조적 복잡성, 높은 비용, 에너지 변환 과정에서의 효율 감소 가능성 등의 단점도 존재한다. 디젤 엔진과 전기 모터 모두 낮은 회전수(rpm)에서 높은 토크를 내는 특성이 있지만, 고회전 영역에서는 토크가 부족할 수 있다.
3. 1. 장점
디젤-전기 동력 전달 장치는 일종의 무단 변속기와 같은 역할을 수행한다. 이 방식은 별도의 변속기가 필요 없어 기어를 바꿀 때 클러치 조작으로 인해 발생할 수 있는 가속의 불균일함을 막을 수 있다. 또한, 보조 배터리를 사용하면 전기 모터만으로 구동이 가능하여, 엔진 소음이나 배기가스가 문제가 될 수 있는 저공해 지역 등에서 유용하게 활용될 수 있다.[1]
디젤-전기 방식은 여러 가지 장점을 가진다. 과거 기술이 발달하지 않았던 시기에는 클러치와 변속기 조작이 필요 없고 핸들 조작이 가벼워 조종이 간편하다는 점이 큰 장점으로 여겨졌다. 무게가 많이 나가거나 출력이 큰 탈것일수록 변속기 제작이 어려운데, 디젤-전기 방식은 변속기가 필요 없어 이러한 문제를 피할 수 있다. 전기 모터는 내연 기관에 비해 일시적인 과부하나 과회전에 강한 특성(단시간 정격)을 지닌다. 디젤 엔진을 가장 효율적인 회전 영역에서 운전할 수 있어 연비 면에서도 경제적이다. 엔진을 거의 일정한 회전수로 유지할 수 있으므로 소음 및 진동을 줄이고 배출 가스를 정화하는 데 유리하며, 엔진의 파워 밴드를 넓히거나 회전수 응답성을 높이기 위한 별도의 대책이 필요하지 않다.
철도 차량의 경우, 여러 대의 차량을 한 번에 제어하는 총괄 제어가 용이하며, 무선 원격 조작 시에는 차량 간 연결선(인통선)이 필요 없고 연결 위치에도 제약이 없다. 전동차와 공통으로 사용할 수 있는 부품이 많아져 유지보수 측면에서 유리하며, 전기·디젤 양용 차량으로의 개조도 비교적 쉽다. 또한, 철도 차량이나 자동차에서는 감속 시 운동 에너지를 전기로 변환하여 회수하는 발전 제동 및 회생 제동이 가능하여 에너지 효율을 높일 수 있다. 이는 엔진 브레이크, 배기 브레이크, 압축 개방 브레이크, 일반적인 리타더 방식으로는 불가능한 에너지 회수 기능이다.
선박에서는 스크류의 회전수 제어를 배전반에서 쉽게 할 수 있으며, 동력 장치의 레이아웃 설계 자유도가 높다는 장점이 있다. 기존의 디젤 엔진 직결 방식은 엔진부터 기어박스, 프로펠러 샤프트까지 강성 높은 축으로 연결해야 하므로 부품 배치에 제약이 따르지만, 디젤-전기 방식은 디젤 발전기와 전기 모터 사이를 전기 배선만으로 연결하므로 배치의 유연성이 크다. 잠수함의 경우, 엔진을 멈추고 미리 충전된 배터리만으로 항해하여 은밀성을 높일 수 있으며, 연소에 필요한 공기 없이 잠항을 지속할 수 있다.
3. 2. 단점
디젤-전기 동력 전달 방식은 몇 가지 단점을 가지고 있다. 구조가 복잡해질 수 있으며, 초기 제작 비용이 높고, 디젤 엔진에서 생산된 기계적 에너지를 전기로 변환하고 다시 기계적 에너지로 변환하는 과정에서 에너지 손실이 발생하여 효율이 감소할 수 있다. 또한 디젤 엔진과 전기 모터는 모두 낮은 엔진 회전수(rpm)에서 높은 토크를 발휘하는 특성이 있지만, 반대로 높은 회전수에서는 토크가 상대적으로 부족할 수 있다.
그 외의 단점들은 다음과 같다.
4. 선박
최초의 디젤 모터선이자 최초의 디젤-전기 선박은 1903년에 진수된 러시아 유조선 ''반달(Vandal)''로, 브라노벨(Branobel)에서 제작되었다. 증기 터빈 전기 추진 방식은 1920년대부터 테네시급 전함 등에서 사용되었으며, 최근에는 표면 선박에서도 디젤-전기 발전소의 사용이 증가하는 추세이다. 1928년에서 1929년 사이에 건조된 핀란드의 연안 방어선 ''일마리넨(Ilmarinen)''과 ''바이내메이넨(Väinämöinen)''은 디젤-전기 추진 방식을 사용한 초기의 표면 선박 중 하나였다. 이후 이 기술은 디젤 동력을 사용하는 쇄빙선에도 적용되었다.
제2차 세계 대전 당시 미국 해군은 디젤-전기 추진 방식의 표면 군함을 건조했다. 기계 설비 부족으로 인해 에바츠급 및 캐논급 호위 구축함 중 일부는 설계된 마력의 절반만 사용하는 디젤-전기 방식으로 건조되었다. (반면, 버클리급 및 러더로우급은 전체 출력을 내는 증기 터빈 전기 방식을 사용했다).[2] 한편, 윈드급 쇄빙선은 작동 유연성과 손상 저항성 때문에 처음부터 디젤-전기 추진 방식으로 설계되었다.[3][4]
크루즈선과 쇄빙선을 포함한 일부 현대 디젤-전기 선박은 선체 아래에 방위각 추진기라고 불리는 포드(pod) 형태의 전기 모터를 사용한다. 이 추진기는 360° 회전이 가능하여 선박의 기동성을 크게 향상시킨다. 2019년 기준으로 세계에서 가장 큰 여객선인 ''심포니 오브 더 시즈''(Symphony of the Seas)가 이러한 시스템을 사용하는 대표적인 예이다.[5]
가스 터빈 역시 전력 생산에 사용될 수 있으며, 일부 선박은 디젤 엔진과 가스 터빈을 조합하여 사용한다. 예를 들어, ''퀸 메리 2''(Queen Mary 2)는 선박 하부에 디젤 엔진 세트를, 주 굴뚝 근처에 두 개의 가스 터빈을 장착하고 있다. 이들은 모두 선박의 프로펠러를 구동하는 전력을 포함한 선내 전력 생산에 사용된다. 이 방식은 복잡한 감속 기어 없이도 터빈의 고속, 저토크 출력을 저속 프로펠러 구동에 적합하게 변환하는 비교적 간단한 방법을 제공한다.
디젤-전기 추진 시스템은 디젤 엔진으로 발전기를 돌려 전기를 생산하고, 그 전력을 제어하여 원하는 회전수로 전동기를 돌려 추진력을 얻는 방식이다. 전력 전자공학 기술이 발달하기 전에는 속도 조절이 가능한 전동기로 직류 전동기만 사용할 수 있었기 때문에, 디젤 엔진으로 직류 발전기를 돌리는 일종의 워드 레오나드 방식이 일반적이었다. 그러나 전력 전자공학의 발달로 동기 발전기를 이용해 삼상 교류 전력을 생산하고, 사이리스터를 이용한 전압 제어로 직류 전동기를 구동하는 정지 레오나드 방식을 거쳐, 현재는 유지보수가 용이한 유도 전동기나 영구 자석 동기 전동기를 가변 전압 가변 주파수 제어(VVVF) 방식으로 제어하는 것이 주류가 되었다.
선박에서 디젤-전기 방식은 다음과 같은 장점을 가진다.
- 클러치와 변속기 조작이 필요 없고 핸들 조종이 가벼워 운전이 간편하다.
- 대형 선박의 경우 거대한 변속기 제작의 어려움을 피할 수 있다.
- 전동기는 내연 기관에 비해 일시적인 과부하나 과회전에 강하다(단시간 정격 개념).
- 디젤 엔진을 가장 효율적인 회전 영역에서 운전할 수 있어 경제적이다.
- 엔진을 거의 일정한 회전수로 운용할 수 있어 소음, 진동 대책 및 배출 가스 정화에 유리하다.
- 스크류의 회전수 제어를 배전반에서 쉽게 할 수 있다.
- 동력부의 레이아웃 자유도가 높다. 디젤 엔진과 발전기, 전동기 사이는 전기 배선만으로 연결되므로, 엔진, 기어박스, 프로펠러 샤프트의 직선 배치가 필수적인 직접 구동 방식에 비해 부품 배치에 제약이 적다.
- 잠수함의 경우, 엔진을 멈추고 배터리만으로 항해하여 은밀성을 높이고 잠항을 계속할 수 있다. (상세 내용은 #잠수함 참조)
이러한 장점 때문에 디젤-전기 방식은 다음과 같은 선박에 주로 사용된다.
4. 1. 잠수함
대부분의 초기 잠수함은 연소 엔진과 프로펠러 사이에 직접적인 기계적 연결을 사용했으며, 수상 항해를 위해 디젤 엔진을, 잠수 항해를 위해 전기 모터를 전환하여 사용했다. 이는 모터와 엔진이 동일한 축에 연결되어 사실상 '병렬' 방식의 하이브리드였다. 수상 항해 시에는 엔진으로 모터를 돌려 발전기로 사용하며, 이를 통해 배터리를 충전하고 다른 전기 장비에 전력을 공급했다. 잠수 시에는 엔진을 분리하고 배터리 전력만으로 전기 모터를 구동했다.[6]반대로, 진정한 디젤-전기 변속 방식에서는 하나 이상의 디젤 발전기가 생산한 전력으로 배터리를 충전하고 전기 모터를 구동하며, 이 모터가 직접 또는 감속 기어를 통해 항상 프로펠러를 돌린다. 이 방식은 초기의 기계적 직접 연결 방식에 비해 몇 가지 단점도 있었지만, 장점이 더 커 널리 채택되었다. 주요 장점 중 하나는 소음이 큰 엔진실을 외부 압력 선체로부터 기계적으로 분리하여 잠수함의 음향 신호를 크게 줄일 수 있다는 점이다. 일부 원자력 잠수함 역시 원자로에서 발생하는 증기로 터빈 발전기를 돌리는 유사한 터보-전기 추진 시스템을 사용한다.[7]
진정한 디젤-전기 변속기의 선구적인 사용자 중 하나는 스웨덴 해군이었다. 1904년에 진수된 스웨덴 최초의 잠수함 HMS ''Hajen'' (나중에 ''Ub no 1''으로 개명)은 원래 반 디젤 엔진(열구 엔진)을 장착했다가 나중에 진정한 디젤 엔진으로 교체하며 디젤-전기 방식을 사용했다.[8] 이후 스웨덴 해군은 1909년부터 1916년까지 ''2급'', ''Laxen''급, ''Braxen''급 등 세 가지 다른 등급의 잠수함 7척을 추가로 진수했는데, 모두 디젤-전기 변속기를 채택했다.[9] 1910년대 중반, 스웨덴은 외국에서 잠수함 설계를 구매하면서 디젤-전기 변속기 사용을 잠시 중단했지만,[10] 1930년대 중반에 다시 자체적으로 잠수함을 설계하기 시작하면서 이 기술을 즉시 재도입했다. 그 이후 디젤-전기 변속기는 모든 새로운 등급의 스웨덴 잠수함에 일관되게 사용되었으며, 1988년 HMS ''Näcken''부터는 스털링 엔진을 이용한 비공기 추진(AIP) 시스템으로 보완되었다.[11]
미국 해군 역시 디젤-전기 변속기를 비교적 일찍 채택했다. 1928년 증기 공학국에서 사용을 제안한 후, S-3(SS-107), S-6(SS-111), S-7(SS-112)에서 시험을 거쳤다. 이후 1930년대 ''Porpoise''급 잠수함부터 본격적으로 생산에 적용되었으며, 그 이후 건조된 대부분의 미국 재래식 잠수함에서 계속 사용되었다.[12]
영국 해군의 U급 잠수함이나 저속 운항을 위해 별도의 디젤 발전기를 사용한 일본 제국 해군의 일부 잠수함을 제외하면, 스웨덴과 미국 외에 1945년 이전에 디젤-전기 변속기를 적극적으로 사용한 해군은 드물었다.[13] 그러나 제2차 세계 대전 이후에는 점차 재래식 잠수함의 주요 추진 방식으로 자리 잡았다. 다만, 모든 국가에서 빠르게 채택된 것은 아니어서, 예를 들어 소련 해군은 1980년대 ''Paltus''급 잠수함에 이르러서야 재래식 잠수함에 디젤-전기 변속기를 도입했다.[14]
5. 철도 차량
제1차 세계 대전 중, 연기 기둥이 없는 철도 엔진에 대한 전략적 필요성이 있었다. 디젤 기술은 아직 충분히 개발되지 않았지만, 프랑스(Crochat-Collardeau, 1912년 특허, 탱크 및 트럭에도 사용)와 영국( Dick, Kerr & Co 및 British Westinghouse)에서 특히 가솔린-전기 변속기에 대한 몇 가지 시도가 있었다. 이러한 기관차 약 300대가 있었고, 표준 궤는 96대에 불과했으며, 분쟁의 다양한 시점에서 사용되었다.
1920년대에 디젤 전기 기술은 처음으로 선로 전환기 기관차에 제한적으로 사용되었는데, 이는 철도 야드에서 열차를 이동시키고 조립 및 분해하는 데 사용되는 기관차였다. "오일-전기" 기관차를 제공하는 초기 회사 중 하나는 미국 기관차 회사(ALCO)였다. ALCO HH 시리즈 디젤 전기 선로 전환기는 1931년에 양산에 들어갔다. 1930년대에는 이 시스템이 당시 가장 빠른 열차인 유선형 열차에 적용되었다. 디젤 전기 동력 장치는 동력을 견인 전동기로 바퀴에 전달하는 방식을 크게 단순화하고, 연료 효율이 높고 유지 보수 요구 사항이 대폭 감소했기 때문에 인기를 얻었다. 일반적인 기관차에는 4개 이상의 차축이 있다는 점을 고려할 때, 직접 구동 변속기는 매우 복잡해질 수 있다. 또한, 직접 구동 디젤 기관차는 엔진을 동력 대역 내에 유지하기 위해 비실용적인 수의 기어가 필요할 것이다. 디젤을 발전기에 연결하면 이 문제가 해결된다. 또 다른 대안은 기어 박스를 대체하기 위해 직접 구동 시스템에서 토크 컨버터 또는 유체 커플링을 사용하는 것이다.
디젤 엔진으로 발전기를 돌려 전기를 생산하고, 그 전력을 제어하여 원하는 회전수로 전동기를 회전시켜 추진력을 얻는 방식이다. 전력 전자공학이 발전하지 않았던 초기에는 가변속 전동기로 직류 전동기만 사용할 수 있었기 때문에, 디젤 엔진으로 직류 발전기(정류자 발전기·다이너모)를 돌리는 방식(워드 레오나드 방식)이 일반적이었다.
그러나 전력 전자공학의 발달에 따라 동기 발전기로 삼상 교류를 발생시키고, 사이리스터를 이용해 전압을 제어하여 직류 전동기를 구동하는 정지 레오나드 방식을 거쳤다. 현재는 유지 보수가 용이한 유도 전동기나 영구 자석 동기 전동기를 사용하고, 가변 전압 가변 주파수 제어(VVVF)를 통해 속도를 제어하는 방식이 주류가 되었다.
디젤 전기 방식은 철도 차량에서 다음과 같은 여러 장점을 가진다.
| 장점 | 설명 |
|---|---|
| 조종 용이성 | 기술이 미발달했던 시기에도 클러치와 변속기 조작이 없고 핸들 조작이 가벼워 조종이 간단했다. |
| 대출력화 용이 | 대중량, 대출력 차량에서 제조가 어려운 변속기가 필요 없어 대출력화에 유리하다. (가선 등의 선로 측 공사 불필요) |
| 내구성 | 전동기는 내연 기관에 비해 일시적인 과부하나 과회전에 강하다(단시간 정격 개념). |
| 경제성 | 디젤 엔진을 가장 효율적인 회전 영역에서 운전할 수 있어 경제적이다. |
| 환경/정비 용이성 | 엔진을 거의 일정한 회전수로 사용할 수 있어 소음, 진동 대책 및 배출 가스 정화가 비교적 용이하며, 파워 밴드 확장이나 응답성 향상 대책이 불필요하다. |
| 운용 편의성 | 변속기가 필요 없고, 여러 차량의 총괄 제어가 용이하며, 무선 원격 조작 시 인통선 불필요 및 연결 위치 제약이 없다. |
| 부품 호환성 | 전동차와 공통 부품 사용이 늘어나 보수 측면에서 유리하며, 전기·디젤 양용 차량으로의 전환도 용이하다. |
| 제동 성능 | 발전 제동 및 회생 제동 사용이 가능하여 에너지 회수가 가능하다 (기존 엔진 브레이크, 배기 브레이크 등은 불가능). |
6. 도로 및 기타 육상 차량
디젤-전기 구동 방식은 철도 차량뿐만 아니라 다양한 종류의 도로 및 기타 육상 차량에도 적용되고 있다. 이러한 방식은 주로 연비 향상이나 특정 용도에 맞는 성능 구현을 위해 채택되며, 하이브리드 자동차 기술과 결합되는 경우가 많다. 대표적인 예로는 도심 운행에 최적화된 버스, 초대형 건설 장비나 특수 운송 수단과 같은 트럭, 미래 자동차 기술을 선보이는 컨셉트 차량, 그리고 전차를 포함한 일부 군용 차량 등이 있다. 각 차량 유형별 구체적인 적용 사례와 기술적 특징은 이어지는 하위 섹션에서 자세히 살펴볼 수 있다.
6. 1. 버스
디젤 엔진과 전기 모터를 함께 사용하는 디젤-전기 방식 버스도 생산되고 있다. 이러한 버스는 대부분 배터리에 전력을 공급하고 저장할 수 있는 하이브리드 시스템을 갖추고 있다.
디젤-전기 시내버스용 하이브리드 시스템을 공급하는 주요 업체로는 Allison Transmission과 BAE Systems가 있다. New Flyer Industries, Gillig Corporation, North American Bus Industries 등은 주로 Allison의 EP 하이브리드 시스템을 사용하며, Orion Bus Industries와 Nova Bus는 BAE의 HybriDrive 시스템을 주로 채택하고 있다.
Mercedes-Benz는 자체적으로 개발한 디젤-전기 구동 시스템을 자사의 Citaro 버스 모델에 적용하고 있다. 1998년에 선보인 Mercedes Benz Cito 저상 콘셉트 버스는 디젤 엔진과 전기 모터를 결합한 단일 변속기를 사용한 독특한 사례이다.
6. 2. 트럭
디젤-전기 구동 방식은 다양한 종류의 트럭에 적용되고 있다.
- 대형 광산 기계: 리히어 T 282B 덤프트럭 또는 르투르노 L-2350 휠 로더와 같은 초대형 장비에서 사용된다.
- 특수 운송 차량: NASA의 크롤러-운송 차량이 대표적인 예이다.
- 상용 트럭: 미쓰비시 후소 캔터 에코 하이브리드와 같은 모델이 있다.
- 하이브리드 트럭: 인터내셔널 듀라스타 하이브리드 디젤-전기 트럭이 있다.[15]
- 개발 중인 모델: 닷지는 닷지 스프린터의 디젤-전기 버전을 시험 운행 중이다.[16][17]
- 개조 트럭: Hyllion Inc.는 일부 세미 트럭을 자사의 6X4HE Class 8 디젤 전기 하이브리드 시스템으로 개조하고 있다.[18][19]
- 전기 및 디젤-전기 트럭 제조: 에디슨 모터스(Edison Motors)는 캐나다 회사로, 전기 및 디젤 전기 세미 트럭과 픽업 트럭을 제작한다.[20]
6. 3. 컨셉트 차량
자동차 산업에서는 전기 변속 장치와 배터리 전원을 결합한 디젤 엔진을 미래형 자동차 구동 시스템으로 개발하고 있다. 새로운 세대 차량을 위한 파트너십(Partnership for a New Generation of Vehicles)은 미국 정부와 "빅 3" 자동차 제조사(다임러 크라이슬러, 포드 자동차, 제너럴 모터스) 간의 협력 연구 프로그램으로, 디젤 하이브리드 자동차를 개발했다.여러 디젤-전기 또는 디젤 하이브리드 컨셉트 차량이 개발되거나 시도되었다.
- "Third-Millennium Cruiser": 1980년대 초 디젤-전기 자동차의 상용화를 시도했다.
- 제너럴 모터스 프리셉트
- 포드 프로디지
- 닷지 인트레피드 ESX
- 포드 리플렉스: 디젤 하이브리드 컨셉트 자동차이다.[21]
- 자이텍: 디젤 하이브리드 파워트레인을 개발했다.[22][23]
- 푸조 307 하이브리드 HDi
- 시트로엥 C-칵투스[24]
- 오펠 플렉스트림
- 탑 기어 해머헤드 이글 i-스러스트
- 리비안 오토모티브: 도시에서 약 90 마일/갤런 (2.61 L/100 km), 고속도로에서 100 마일/갤런 (2.35 L/100 km) 이상을 달성할 수 있는 디젤-전기 엔진을 개발하고 있었다.[25]
6. 4. 군용 차량
디젤-전기 추진 방식은 전차와 같은 일부 군용 차량에 시도되었다. 제2차 세계 대전 당시 독일의 장갑차 VK 45.01 (P), 엘레판트, 판처 VIII 마우스는 가솔린-전기 또는 디젤-전기 추진 방식을 사용했다. 같은 시기 영국의 시제 TOG1과 TOG2 초중전차는 V12 디젤 엔진으로 구동되는 이중 발전기를 사용했다.보다 최근의 프로토타입으로는 SEP 모듈식 장갑차와 T-95가 있다. 미래의 전차는 디젤-전기 구동 방식을 사용하여 발전소의 크기, 무게 및 소음을 줄이면서 연료 효율을 개선할 수 있을 것으로 기대된다.[26] 디젤-전기 구동 방식을 사용한 바퀴 달린 군용 차량의 시도로는 ACEC 코브라, MGV, XM1219 무장 로봇 차량 등이 있었으나 일부는 성공하지 못했다.
7. 활용 분야
디젤 전기 구동 방식은 여러 기술적 장점을 바탕으로 다양한 분야에서 활용된다. 과거 기술 수준이 낮았던 시절에는 클러치나 변속기 조작 없이 핸들 조작만으로도 운전이 가능하여 조종이 간편하다는 점이 큰 장점이었다.[1] 또한, 무게가 많이 나가거나 큰 출력이 필요한 탈것은 변속기 제작이 어려운데, 디젤 전기 방식은 변속기가 필요 없어 이러한 문제를 해결할 수 있다.[1] 전동기는 내연 기관에 비해 순간적인 과부하나 과회전에 강하며(단시간 정격 개념), 디젤 엔진을 가장 효율적인 회전 영역에서 작동시킬 수 있어 경제적이다.[1] 엔진 회전수를 거의 일정하게 유지할 수 있어 소음, 진동을 줄이고 배출 가스를 정화하는 데 유리하며, 엔진의 파워 밴드를 넓히거나 회전수 응답성을 높일 필요도 없다.[1]
이러한 장점 덕분에 디젤 전기 방식은 다음과 같은 분야에서 널리 쓰인다.
- '''철도 차량''': 변속기 없이도 여러 차량을 한 번에 제어하는 총괄 제어가 쉬워진다. 무선 원격 조작 시에는 차량 간 연결선이 필요 없고 연결 위치 제약도 없다. 또한, 전동차와 공통 부품을 사용할 수 있어 유지보수에 유리하며, 전기·디젤 양용 차량(바이 모드 차량)으로 개조하기도 쉽다. 발전 제동이나 회생 제동을 사용할 수 있어 에너지 효율을 높일 수 있다는 장점도 있다(일반적인 엔진 브레이크, 배기 브레이크, 압축 개방 브레이크, 리타더는 에너지 회생 불가). 이를 통해 가선 설치 없이도 철도 차량의 대출력화를 이룰 수 있다.[1]
참조
[1]
웹사이트
Battery Power For Thames Clean Air Zone
https://www.motorshi[...]
2023-09-27
[2]
서적
U.S. Warships of World War II
Doubleday and Company
[3]
문서
Silverstone(66), page378
[4]
웹사이트
USCG Icebreakers
http://www.uscg.mil/[...]
United States Coast Guard
2012-12-12
[5]
웹사이트
"Oasis Class {{!}} World's Largest Cruise Ships {{!}} Royal Caribbean Cruises"
https://www.royalcar[...]
2021-01-25
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