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미 육군은 전선의 전기를 어떻게 다루고 있는가

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출처 https://www.defensenews.com/land/2022/04...ectricity/

과거 몇 세대에 걸쳐 보병 장교들의 주된 요구는 탄약, 여분의 마른 양말 한 켤레, 그리고 전장에서 충분한 물이었다.


그러나 오늘날 군인들은 병사들을 연결하는 삼성 기반의 넷트워리어(Nett Warrior) 시스템에 전원을 공급하는 배터리에서 지휘소와 작전 센터를 계속 가동시키는 전기에 이르기까지 일상적인 작전을 관리하기 위해 방대한 전력을 비축해야 한다.


육군이 전장에서 전기차를 사용하는 방향으로 나아가고 시설과 기지를 위해 다양한 전력원을 저울질함에 따라 이러한 요구는 향후 10년 이내에 증가할 것으로 예상된다. 결국, 육군의 새로운 기후 전략은 연료에 덜 의존하고 전기에 더 많이 의존하는 전쟁터를 상상한다.


미 육군은 2035년까지 하이브리드 전기 전술 차량을 배치하고 2050년까지 모든 전기 전술 차량으로 이동하는 것을 계획하고 있다.


그 목표에 도달하기 위해 육군은 올해 말까지 예상되는 사상 최초의 작전 에너지 전략을 준비하고 있다.


이 계획은 재생 에너지에서 화석 연료에 이르기까지 다양한 에너지원을 사용할 수 있도록 육군을 준비하는 데 초점을 맞추고 있는데, 이는 육군이 수십억 달러의 조달 및 연구 예산을 지출하는 방식에 극적인 변화를 예고할 수 있는 변화이다.


다시 말해, 미 육군은 전장에서의 운영에서 전력을 관리하고 분배하는 방법을 계획하고 있으며, 더 오래 지속되는 경량 배터리부터 트레일러 크기의 충전기, 마이크로 그리드에 이르기까지 물류 꼬리를 강화할 수 있는 다양한 기술을 고려하고 있다.


크리스틴 웜스 육군 장관은 디펜스 뉴스와의 인터뷰에서 "육군이 야심찬 현대화 노력과 기후 전략을 이행하기 위한 움직임에 초점을 맞추고 있기 때문에, 이 병참과 지속은 "자주 관심을 받고 있다"고 말했다.


장관은 "많은 자원을 뾰족한 창 끝에 놓고 그 모든 것을 먹이기 위해 필요한 것은 잊어버리려는 강한 추진력"이 있다고 말했다.

 

 

에너지원


작전 에너지 전략은 무기에서부터 야전 부엌에 이르는 개별 군인과 에너지 사용자 모두를 평가하는 것을 의미한다.


필요한 기반 시설을 건설하는 것을 돕기 위해, 육군은 널리 전기화된 전쟁터를 향해 작동할 기술을 빠르게 개발하고 있다.


육군 미래사령부의 에너지 담당자인 Elise Joseph에 따르면, 이 서비스는 디젤 발전기에 비해 연료 효율, 시스템 신뢰성 및 부품 상호 운용성이 향상된 발전기를 이미 실전 배치하고 있다고 한다.


기후 전략에서 육군은 배터리 저장장치와 쌍을 이루는 이동식 마이크로 그리드 시스템을 갖춘 발전기를 배치하여 보다 유연한 전원을 만들 것을 요구한다. 그는 육군은 이 기능을 전장에서 사용할 수 있도록 하고 싶다고 말했다.


육군 C5ISR 센터는 또한 이동형 마이크로 그리드를 개발하고 있는데, 여기에는 차량을 자체 마이크로 그리드로 전환하여 전장에서 병사 배터리를 충전할 수 있다. 이 센터는 웨어러블 태양전지판과 휴대용 연료전지를 실험하는 것뿐만 아니라 "on-soldier 전력 인프라"를 개발하고 있다. 움직이는 병사가 착용하는 튕김에서 에너지를 활용하는 백팩 콘셉트도 즐겁게 했다. 이러한 발전은 전장에 새로운 이동 전원을 만들 것이다.


조셉은 디펜스 뉴스에 "배터리의 풍부함이 중요한 물류 문제를 야기하기 때문에 또 다른 관심 분야는 배터리 표준화"라고 말했다.


그녀는 "배터리의 종류가 매우 다양하기 때문에 각각의 충전기가 필요하며, 이 모든 배터리를 군인들이 가지고 다닌다"고 말했다. "우리는 개발 중에 이를 고려하고 있으며 일부 표준 폼 팩터를 추진하려고 노력하고 있다."


이사회는 배터리를 더 빨리 충전하고 충전 사이에 더 오래 지속할 수 있도록 만들기를 희망한다고 그녀는 말했다.


육군 미래사령부의 관할하에 있는 육군 응용연구소는 원정동력을 위한 지속기술에 초점을 맞춘 산업으로 8주간의 노력을 마무리하고 있다고 연구소의 네트워크 리더인 Brian Cook 중령이 말했다. 


이 프로그램은 전력 관리, 분배, 발전, 그리고 지속이라는 네 가지 다른 각도에서 엄격한 환경에서 군인에게 전력을 공급하는 방법을 구체적으로 조사했다.


70개 이상의 회사가 지원했고, 육군은 Epirus, Resonant Link, Spark Thermionics 그리고 Xerion Advanced Battery의 4개 기업을 선발했다. 이 네 회사는 미래의 전장에 대한 육군의 필요성에 대해 논의하고 그러한 권력 문제를 해결하기 위한 방법을 개발하기 위해 육군 관계자들과 군인들과 함께 일했다.


쿡 중령은 지난해에도 비슷한 프로그램이 콜로라도에 본사를 둔 한 회사에서 전술적 전장 재충전 개념을 만들어냈다고 지적했다. 충전기는 선적용 컨테이너 크기였는데, 이것은 대략 반트레일러 트럭의 뒷면에 들어갈 수 있는 작은 방에 해당한다.


그는 "우리는 당신이 그것을 다른 지상 기반 플랫폼에 연결할 수 있도록 더 작은 폼 팩터로 낮추려고 노력하고 있다."라 그 말니다.

 

 

병사들에게 힘을 실어주기


육군은 또한 군인들이 주요 시스템을 운영할 수 있는 전력을 갖도록 보장하기를 원한다. Program Executive Office Solder의 지상군 시스템 제품 매니저인 데니 드레쉬 대령은 군대가 Nett Warrior와 같은 기존 장비뿐만 아니라 차세대 상황 인식 도구로 간주되는 통합 시각 증강 시스템과 같은 시스템을 사용하기 위해서는 신뢰할 수 있는 전력이 필요하다고 말했다.


그는 디펜스뉴스와의 인터뷰에서 "우리는 이 병사에 대한 요구가 앞으로도 계속될 것임을 알고 있다"고 말했다.


예를 들어 넷트 워리어(Nett Warrior)는 무선 배터리 또는 컨포멀 웨어러블 배터리라고 불리는 외부 배터리를 통해 배터리 전원을 사용한다. 대령에 의하면 CWB는 병사들에게 18-24시간의 힘을 준다. 이는 무선 배터리로 제공되는 6~8시간보다 훨씬 많은 시간이다.


이 배터리는 작은 노트북 크기이고 무게는 약 2.5파운드입니다.


드레쉬 대령은 "내일의 전쟁터를 보고 병사에게 무슨 일이 일어나고 있는지 보면, 더 많은 계산 능력이 있을 것이고, 우리가 병사에게 연결하는 장치들이 더 많을 것이며, 그 모든 것들은 더 많은 힘을 필요로 할 것"이라고 말했다.


그의 팀은 리튬 이온 기반 배터리를 개선하는 방법을 고려하고 있다. 한 가지 방법은 실리콘 양극 기술을 사용하는 것인데, 이것은 현재 육군 과학기술부 내에서 평가되고 있는 조치라고 그는 말했다.


대령은 육군은 또한 범용 배터리 충전기를 개발하여 차량 전력 시스템에 장착하고 통합함으로써 CWB가 이동 중에도 충전할 수 있도록 했다고 말했다.


그는 또한 브래들리 보병전투차나 스트라이커 전투차량에 충전소를 설치하는 파워 온 더 무브 프로그램을 추진하고 있다. 미 육군은 지난 9월 캘리포니아 캠프 로버츠에서 브래들리를 이용해 성능을 평가했으며, 8월 워싱턴주 루이스-맥코드 합동기지에서 스트레이커와 함께 시험해 볼 계획이다.


대령은 육군이 시스템을 개발할 때 에너지를 덜 사용하는 제품에 집중할 것을 업계에 요청하고 있다고 말했다.


그는 "우리는 결국 이 시간과 장소에서 배터리 기술이 얼마나 좋은지에 관해서만 물리학, 과학, 수학이 어디까지 갈 수 있는 문제에 부딪히게 될 것"이라고 말했다. "전투사들이 우리에게 가하고 있는 에너지 소비량을 매우 의식하기 위해 그러한 능력을 우리 전투원에게 제공하는 것은 우리의 산업 파트너들입니다.

 

 

산업의 역할

 


육군의 기후 계획이 현재 공개됨에 따라, 국방과 에너지 부문은 사업 기회를 찾고 있다.


오시코시는 최근에 합동 경전술차(JLTV)의 하이브리드 버전을 개발했다고 발표했다. 그리고 미라마 해병대 공군기지에 전력을 공급하는 마이크로 그리드를 개발하는 Schneider Electric과 같은 회사들은 시설과 현장에서 이 기술을 사용하려는 육군의 노력에 관심을 보이고 있다.


Plasan North America는 전지형 전기 미션 모듈(ATeMM)을 선보이고 있으며, 사장 John Cavedo는 다양한 전력 능력과 물류 문제를 해결하는 단일 플랫폼이라고 말하고 있다.


이 기능은 트레일러처럼 보이지만 견인하는 차량의 흡인력이 아닌 모듈이 전원을 공급하여 기본적으로 장착된 차량을 하이브리드 차량으로 변환합니다. 이 시스템은 또한 사령부에서의 발전기 전력을 보충할 수 있으며, 웨어러블 배터리의 대량 모바일 충전소 역할을 할 수 있다.


미 육군은 3월에 끝난 조지아주 포트 베닝에서 열린 육군 원정 전사 실험에서 ATeMM을 소대 배터리 충전기로 시연하기 위해 플라산을 초대했다.


그러나 카베도 사장은  작전용 에너지의 물류를 다루고 산업에 대한 명확한 방향을 제시하는 육군 문서가 없다면 기술의 발전 방향은 불투명하다고 말했다. 그는 "육군은 요구 사항을 작성하는 방식 때문에 이 모든 다양한 기능을 한 패키지에 포함시킬 생각을 하지 못했다"고 주장했다.


최근 몇 년 동안 일부 산업 임원들은 육군이 더 광범위한 기반 시설 없이 전력에 의존할 준비가 되어 있지 않다고 우려를 표명했다.


오바마 행정부에서 작전 에너지 담당 국방부 차관보를 지냈고, 현재 자문 기관인 에코퍼스픽스 사장을 맡고 있는 샤론 버크는 산업계가 다양한 에너지 옵션에 대한 육군의 관심을 인식하고 있다는 증거를 보고 있다고 말했다. 지난해 미 육군협회 연례회의에서 그녀는 전시장 곳곳에서 리튬이온 배터리를 발견했다.


버크는 "AUSA에서 그런 장비를 볼 수 없었을 것"이라며 "판매업자들이 관심이 없다고 생각했다면 AUSA에서 이런 장비를 볼 수 없었을 것"이라고 말했다. "여러분은 분명히 사람들이 전망하고 있는 것들을 보고 있다. 그리고 그것들은 단지 잘못된 것이다. 하지만 이 경우, 나는 그들이 틀렸다고 생각하지 않는다."


육군은 또한 상용 기술이 앞으로 나아갈 길을 제공하는지 여부를 저울질하고 있다. 몇 년 전, 육군 전투 능력 개발 사령부의 지상 차량 시스템 센터는 상업용 자동차 회사들이 전기화에 투자하기 시작하는 것을 지켜보았다.


사령부의 전력 및 에너지 팀은 기업들에게 엄격한 환경에서 충전하는 방법에 초점을 맞추고 있는지를 묻기 위해 미국 전역에 일련의 전력화 포럼을 설치했다고 이 센터의 책임자인 마이클 캐디는 말했다.


"산업계는 손을 들지 않았다. 그들은 '나는 그것에 대해 생각하고 있다'고 말하지 않았다"고 그는 최근 디펜스 뉴스와의 인터뷰에서 말했다. 그러나 "지난 9개월 동안 상당한 변화가 있었다."


업계에서는 "테이블에 올라와서 다음과 같이 말하고 있다. 그들은 [그들이] 독특한 제품이나 능력이라고 생각하는 것을 가지고 있고, 그것은 전술적인 재충전에 대처하거나 도달하기 시작한다."


캐디외는 이러한 변화는 미국 내 전기자동차에 대한 관심과 판매가 증가한 결과일 가능성이 높다고 말했다. 동시에 더 많은 회사들이 배터리 화학과 밀도에 대해 연구하고 있다고 그는 지적했다.


캐디외는 "육군은 이미 전장에서 전력을 절약하고 차량이 연료를 태우지 않고도 통신장비 같은 시스템을 가동할 수 있도록 하는 공회전 방지 기능을 탑재하고 있다"고 말했다.


이번 달 지상 차량 시스템 센터는 합동 경전술 차량에 탑재된 전술 차량 전기화 키트를 시연하여 엔진 가동 시간을 50% 단축하여 20%의 연료 절감을 목표로 하고 있습니다. 센터의 최근 성명에 따르면, 이 키트는 차량이 엔진 없이도 중요한 시스템을 작동할 수 있도록 해 준다.


그러나 배터리 에너지 밀도와 전술적 재충전은 서비스를 위해 전기 자동차로 이동하는 데 있어 여전히 어려운 과제이다.


Cadieux는 "일부 하이브리드 구성에 도달하면 이러한 차이를 해결할 필요가 없다"라고 말합니다. "아니면, 그렇게 큰 간격은 아닐 것이다."


육군이 매년 실시하는 신흥 및 미래 기능 실험을 위한 프로젝트 컨버전스(Project Convergence)에는 지상 차량용 하이브리드 동력 프로토타입이 참석할 것으로 보인다. 다양한 배터리 솔루션뿐만 아니라 저소음 모드로 전환할 수 있는 하이브리드 발전기도 등장할 것으로 보인다.


버크는 이미 이 분야에 전력을 사용하는 장비가 있지만, 이러한 종류의 기술을 광범위하게 채택하기 위해 "더 큰 개념의 운영이 필요하다"고 인정했다.


"육군의 기후 전략에 관한 비전에 대해 이야기할 때, 그것은 20년 후 혹은 30년 후의 매우 다른 종류의 전쟁터입니다"라고 그녀는 말했다. "그들은 아직 거기에 있지 않다."

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