일본이 리튬이온 배터리 잠수함을 선도할 것
| 출처 | https://www.shephardmedia.com/news/defen...ubmarines/ |
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11번째 소류급 잠수함이 일본 해자대에 도착하면 세계 최초로 리튬이온 배터리로 움직이는 재래식 잠수함을 배치한 해군이 될 것이다.
전 일본 해자대 잠수함대 사령관이었던 퇴역 해장(海将, VAdm) Masao Kobayashi는 1월 18일 싱가포르에서 열린 UDT Asia에서 새로운 잠수함이 "재래식 잠수함 작전을 획기적으로 바꿀 것"이라고 설명했다.
Kobayashi씨는 리튬이온 배터리가 저속에서 납산 배터리와 결합된 AIP 시스템과 유사한 체류시간을 제공했으며, 높은 용적(전기밀도?) 덕분에 (근접 또는 회피시) 고속에서도 더 긴 체류시간을 가진다는 장점도 발견했다고 밝혔다.
또한, 리튬이온 배터리는 바다에서 스노클로 재충전이 가능하며, 그는 AIP 시스템과 비교할때 "혁명적"인 것으로 묘사했다.
또한 납산 배터리는 전기 용량을 회복하는데 오랜 시간이 걸리지면, 리튬이온 배터리는 높은 충전 전류로 인해 indiscretion (무분별한?) 시간이 줄어든다. (* 충전시간을 말하는듯 합니다) 또한 리튬이온 배터리는 수명이 길고, 유지보수가 필요없고, 간단하게 조작할 수 있으며 간단한 전원 구조가 가능하다.
가장 큰 단점은 금액이다. 최초의 리튬이온 추진 소류급 잠수함은 같은 급의 이전 잠수함의 517억 엔에 비해 644억 엔(미화 5억6천6백만 달러)이나 한다. 1억1천2백만 달러의 차이는 배터리와 전기회로로 인한 것이다.
모든 잠수함에서 리튬이온 배터리를 완전히 활용하데 필요한 세가지 요구사항이 있다. 고출력 디젤엔진과 발전기, 더 큰 흡/배기 파이프, (특히 회로차단기) 전자회로의 고출력 디젤엔진과 발전기의 개조가 필요하다.
리튬이온 배터리는 납산배터리보다 가볍기 때문에 소류급 플랫폼은 무게/균형 유지를 위해 약간 재설계되어야 했다.
GS Yuasa가 제작한 리튬니켈 코발트 알루미늄 산화물(NCA) 그리고 Toshiba의 리튬-티탄(LTO)의 두가지가 사용될 수 있다. Kobayashi 씨는 호주의 미래 잠수함에서 LTO 형태가 제안되었지만 해자대는 NCA 타입 배터리를 사용할 것으로 보았다.
퇴역 잠수함대 사령관은 잠수함 주전원으로 단일 리튬이온 솔루션을 사용할지는 명확하지 않으며, 미래 잠수함들은 다른 전원에 최적화될 수도 있다고 예측했다. 예를 들어, 이동작전을 위해 NCA 배터리와 디젤엔진이 이상적이지만, 매복용 잠수함은 연료전지, LTO 그리고 디젤이 더 잘 작동한다. 가장 저가 옵션은 LTO와 디젤일 것이다.
일본의 잠수함에 리튬이온 배터리 도입은 1962년부터 시작된 오랜 연구의 절정이다. 첫 리튬이온 배터리는 1974년에 준비되었지만, 요구사항을 충족시키지 못했었다.
연료전지 기술이 아직 성숙아지 못했고 리튬이온 배터리의 가격이 엄청났기 때문에, 인본은 스털링(Stirling) AIP 시스템으로 돌아섰다. AIP는 2000년부터 2001년까지 시험을 위해 하루시오(Harushio)급 잠수함에 장착되기 전에 1991년부터 1997년까지 테스트베드에서 사용되었다.
한편, 리튬이온 배터리에 대한 시험은 해상자위대가 2015 회계연도 예산안에 리튬이온 추진 소류급 잠수함을 요청할때까지 계속되었다.
폴라리스
NCA 기반의 리튬이온배터리는 물질을 다루기 힘들고 가격이 높아서 잘 안보이는 물건인데, 일본이 제일 잘 다루는 분야이다 보니 잠수함이 요구하는 높은 에너지를 확보하기 위해서 채택하는가 봅니다.
리튬이온 배터리도 수명주기가 있어서 교체를 해주긴 해야할텐데 가격이 심히 궁금하네요. (오타로 약간 수정했습니다.)
기알못이라 뭔가 했는데..... 감사합니다. :)
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NCA. LTO 가 양극재 ?!0음극재?! 라는거군요;;;LCO 는 리튬코발트산화물 NCA 니켈코발트알루미늄산화물 lco는 고가이나 안정성수명이 좋고 NCA는 상대적으로 가격측면 수명에서 좋으나 안정성이 낮고 테슬라가 일본측과 배터리 합작하는것도 nca계열이라고하네요.
애초에 리튬전지가 용적 대비로 납축전지보다 에너지 밀도가 높은(2배쯤) 덕도 있지만, 납축전지가 고속(=많은 출력을 요할 때)에선 용량 자체가 줄어버리는 방전효율의 저하...라는 특성도 있어서 차이가 많이 난다고 합니다. 게다가 방전된 납축전지는 급속충전시 수소 발생의 우려가 있어서 천천히 충전해야...
또한 운용수명(충전 사이클) 면에서도 1.5배 정도 리튬전지 쪽이 길고, 원래 납축전지는 작업의 난이도와 시간 때문에 교체공사비도 비싼데 리튬은 간단할 것으로 기대된다고 합니다(배터리 값이 비싸지만...).
원래 코바야시 마사오 제독(예비역)은 리튬+디젤 급속충전을 선호해서 AIP에 대해선 거의 무용론에 가까웠는데, 그래도 여기선 논의가 세분화되었네요. 매복형 임무라면 좁은 해역일 테니, 스노클링이 여의치 않을 경우도 생각해서 연료전지+배터리+디젤발전기 조합이 적합하다고 본 모양입니다.
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