K2 흑표 전차 에너지 저장기 개선 연구

전기식 포/포탑 구동 시스템

전기식 포/포탑 구동시스템은 위와 같이 구성되며 구동전원을 공급하기 위한 DC/DC 컨버터, 첨두부하 보상 및 회생전력 저장을 위한 에너지 저장장치, 전압분배를 위한 고전압분배기 및 구동모터를 구동하기 위한 모터 드라이버로 구성된다. 

BUSINESS FIELD ( 사업분야 ). GROUND EQUIPMENT K2 3p

K2 차체 투시도 (좌) XK2 화력시제 에너지 저장기 배치 (우) ​

2021 방위산업 부품·장비 대전 - 1 

https://maily.so/sheldon/posts/567244

2021 방위산업 부품·장비 대전 - 1

흑표 직류전압승압기 및 에너지 저장기.png

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순간적인 기동전력을 공급하는 에너지 저장장치는 점차 진부화되고 있다.

 

K2 전차의 사업단장을 맡은 아주대 김의환 교수의 [K1 계열전차 재자본화와 K2 전차 진부화 해소를 위한 성능개량 기술 요소 분석 및 추진 방안 연구]의  K2 전차 성능개량 요소 4번을 가져오면 아래와 같다.

~에너지저장기 최적화: 현 에너지저장기의 주요 부품인 Capacitor의 집적 기술이 기 진부화 되어 있으며 현재는 장치의 소형화를 위한 충분한 기술이 상용화됨에 따라 용이하게 크기를 소형화할 수 있다. 집적화된 고용량 Ultra Capacitor 적용, 부피/중량 최소화 및 배치 최적화, 진부화 부품 제거, 수명증대, 발열량 최소화(저 전력, 고효율 설계), 하우징 발열 효율 증대 등에 대한 기술적 고려가 필요하다.~

 

울트라 캐패시터 방열 설계

해석 경계 조건 ① 외기 온도 : 20℃ ② 외벽 : 외부로의 열전달은 자연대류로 구현 (자연대류방향 : 중력의 반대) ③ 일정 커패시터 발열량 : 1.35W - 해석 격자 : 사면체 격자 449만개

에너지 저장장치 열해석 결과

최근에는 고체 상태가 발달하여 전기 시스템의 장점이 점점 더 많이 인식되고 있기 때문에 포/포탑 구동 시스템에 유압 동력원이 아닌 전기 동력원을 채택하는 것이 일반적이다. 전력원의 중요한 구성 요소 중 하나는 피크 전력을 보상하고 재생 전력을 저장하는데 사용되는 에너지 저장 장치다.

 

전기식 포탑 구동시스템에서는 고밀도 전해 커패시터가 빠른 응답 특성과 낮은 발열량으로 인해 에너지 저장장치로써 주로 사용되었다. 최근 신재생 에너지 및 전기자동차에 대한 관심이 증가되면서 충방전이 빈번한 부하에서 요구하는 불규칙한 출력에 대응하기 위해 대용량 울트라 커패시터가 적용된 전원공급장치에 관련된 연구가 많이 이루어지고 있다.

 

울트라 커패시터는 기존 커패시터 대비 많게는 수십배에서 적게는 수배에 이르는 정전용량을 제공한다. 전기식 포탑 구동시스템에서 울트라 커패시터를 에너지 저장장치로 사용하게 되면 안정된 출력전압유지 및 전력공급이 가능한 장점이 있지만 울트라커패시터의 개별 정격전압이 낮아 고전압을 사용하는 구동전원용으로 적용하기 위해서는 직렬로 구성해서 설계하여야 한다. 울트라 커패시터로 직렬로 구성된 에너지 저장장치는 등가직렬저항(ESR : Equivalent Series Resistance)이 증가하게 되고 이는 에너지 저장장치의 발열의 원인이 된다.

 

에너지 저장장치의 내부 온도상승은 주요부품인 커패시터의 수명에 영향을 주어 에너지저장장치의 내구성능을 저하시키게 된다. 사용온도는 커패시터의 수명에 영향을 주는 요소로 기존의 커패시터와 비교해 등가직렬저항이 큰 울트라 커패시터를 전기식 포탑 구동시스템과 같은 고전압 시스템에 적용하기 위해서는 방열설계를 적용하는 것이 필요하다.

현대로템, 전차팀, 책임연구원

국방기술품질원, 기동화력1팀, 선임연구원

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여담

kimst에 올라온 논문에 한글로 설명된 이미지있는지 모르고 국방품질연구논집에 실려있는 이미지 식질하고 있었음....

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출처

K1 계열전차 재자본화와 K2 전차 진부화 해소를 위한 성능개량 기술 요소 분석 및 추진 방안 연구

http://www.kadis.or.kr/down.php?tbl_name=board_thesis&tbl_serial=211&no=1 

 

https://slideplayer.com/slide/10505435/

BUSINESS FIELD ( 사업분야 ). GROUND EQUIPMENT GROUND EQUIPMENT K1 ( K1 TANK) - ppt download

국방품질연구논집

2022년 4권 2호(12월)

전기식 포탑 구동시스템의 울트라 커패시터 적용

에너지 저장장치 내구성능 개선을 위한 방열설계

https://www.dtaq.re.kr:8084/dqs/goThesisBooks.do

학술지ㆍ간행물 | 국방품질연구회 DQS (Defense Quality Society)

전기식 포탑 구동시스템의 에너지 저장장치를 위한 울트라 커패시터의 열해석

(한국군사과학기술학회 2022 종합학술대회)

https://www.kimst.or.kr/

한국군사과학기술학회

쉘든의 밀리터리

2021 방위산업 부품·장비 대전 - 1

https://maily.so/sheldon/posts/567244

2021 방위산업 부품·장비 대전 - 1

https://bemil.chosun.com/nbrd/bbs/view.html?b_bbs_id=10044&num=79549 

★★★★★차기전차 차체★★★★★