기계연, 헬기 동력전달장치 국산화… 핵심부품 원천기술 확보

한국기계연구원(이하 기계연)이 차세대 회전익기 동력전달장치의 핵심 부품 4종을 독자 설계·해석할 수 있는 원천기술을 국내 최초로 확보했다.

아울러 해외 수입에 의존하던 항공용 핵심부품 국산화 기반도 마련했다.

기계연 이한민 산업기계DX연구실장팀은 차세대 회전익기 동력전달장치의 핵심 부품인 클러치, 기어, 하우징, 베어링의 설계·해석 원천기술을 국내 최초로 개발했다고 22일 밝혔다.

동력전달장치는 회전익기 엔진의 힘을 로터에 전달해 비행 성능과 내구성을 결정하는 핵심 장비로, 높은 회전 속도와 가벼운 무게를 동시에 구현해야 한다.

그동안 국내에는 항공용 동력전달장치 핵심부품을 독자적으로 설계·해석할 수 있는 기술이 부족해 주요 부품 대부분을 해외에서 들여왔다.

기계연은 이번 연구에서 클러치, 기어, 하우징, 베어링 등 4대 핵심부품별 독자 설계·해석 기술을 개발하고 시제품 제작과 시험평가까지 마쳤다.

클러치 분야는 요소부품과 시스템 설계·해석 기술을 구축했다.

연구팀은 건식·습식 마찰재의 내열성과 저손실, 저마모 성능을 높이는 기술도 확보했다. 이어 정적시험과 내구시험을 통해 성능과 신뢰성을 검증했다.

기어 분야에서는 고속화와 경량화를 위한 형상 설계·해석 기술과 하이브리드 다이나믹 해석 기술을 개발했다.

이를 바탕으로 세계적인 항공엔진 기업 사프란(SAFRAN)의 아리엘(Arriel) 2 엔진용 기어 수준에 준하는 경량 기어를 제작했고 준정적시험으로 성능을 확인했다.

하우징 분야에서는 위상최적화와 통합해석 기술을 개발하고, 3D프린팅 제작 공정 해석과 최적화 기술을 확보했다.

연구팀은 경량화 기술인 삼중주기 최소곡면(TPMS) 구조를 적용한 하우징 시제품을 제작하고 강성시험으로 유효성을 입증했다.

베어링 분야에서는 형상 설계·해석 기술에 더해 강화학습 기반 설계 최적화 기술과 전산유체역학(CFD) 기반 동력손실 해석 기술을 개발, 수명시험과 효율시험으로 성능을 검증했다.

연구팀은 국내 제작업체와 협력해 항공용 수준의 경량화와 정밀도 구현에 필요한 기술 요구사항을 도출했다.

또 서울대, 경희대와 공동연구를 통해 글로벌 기업 SKF와 SAFRAN이 보유한 수준의 핵심 해석 기술을 확보했다.

이번 성과로 기계연은 설계·해석·최적화를 아우르는 독자 개발 프로세스를 구축했다.

각 부품의 자체 설계 역량과 시험평가 데이터도 확보해 향후 차세대 회전익기 핵심부품 개발에 바로 활용할 수 있게 됐다.

이 실장은 “항공용 동력전달장치 분야의 기술 자립 기반을 구축했다는 점에서 의미가 크다"며 ”차세대 회전익기 실용화 과정에서 연구 성과를 적극 활용할 계획"이라고 말했다.

이재형 기자 jh@kukinews.com