전기 보트 계의 폴스타 칸델라(Candela)

전기 보트 전문 기업 칸델라. 혁신적인 전기 보트를 만들고 있는 스웨덴의 벤처기업입니다.

도로위에서 어렵지 않게 전기 자동차를 발견할 수 있습니다. 그러나, 물위에서 달리는 보트가 전기로 움직이는 것은 아직 우리에게는 생소한 일입니다.

전기 보트 산업 현황과 미래전망

전세계적인 배출가스 규제 강화로 인하여 전기 보트 및 선박 시장도 급성장하고 있습니다.

글로벌 전기 보트 시장은 2022년 52억 6,052만 달러에서 성장할 것으로 예상되며, 2022년부터 2028년까지 CAGR 13.7%로 성장할 것으로 예상됩니다.

여러 주요 시장 참가자들이 기술적으로 진보된 전기 보트 개발에 참여하고 있습니다.

예를 들어, X Shore는 120kWh 리튬 이온 배터리 팩과 전기 내장 모터가 장착된 모델인 Eelex 8000을 제공합니다. 최고 속도는 35노트이고 범위는 20-24노트에서 35해리입니다.

회사소개 및 주요 전기 보트 제품군

수상익선은 배가 물에서 떠서 빠른 속도로 운항할 수 있는 선박입니다. 칸델라는 수상익선을 전기 보트에 도입하여 배터리와 모터를 동력으로 움직이는 선박의 문제점을 해결하였습니다.

칸델라(Candela)는 2014년 Gustav Hasselskog에 의해 설립되었습니다. 동적 모델링, 하드웨어 디자인, 유체역학, 제어 이론, 기계 학습, 이미지 및 신호 처리, 구조 공학, 전기 기계 등의 분야의 전문가들이 모여 운항거리와 속도를 모두 갖춘 전기 보트를 만드는 방법을 찾기 위해 특별한 팀을 만들었습니다.

현재는 일반적인 레저 보트 형태의 C 제품군과 수상버스의 형태로 대중교통 적용에 적합한 P 제품군을 선보이고 있습니다.

칸델라 전기 보트 제품 특장점

칸델라의 C-8은 현재 일반적인 내연 기관 보트의 운항 범위를 가진 유일한 전기 보트입니다. 아울러 현재 유일한 상용 수상 전기 플라이 보트 (수중익선, 보트가 물위에 뜬채로 운항하는 형태의 보트입니다. 속도가 빨라지면 배의 하면에 부착되어 있는 날개를 사용하여 비행기의 원리로 물위로 떠오를 수 있게 됩니다.) 이기도 합니다.

수상 전기 플라이 보트는 다른 전기 보트가 제공하지 못하는 여러 가지 이점을 제공합니다;

• 고속에서 크게 감소된 소음 수준
• 더 빠른 충전 속도(Nautical mile당)
• 거친 날씨나 작은 파도 에서도 훨씬 부드러운 탑승 경험
• 그리고 운행시 발생하는 파도가 거의 없습니다.

110 kWh 이상의 배터리 팩이 있는 플레닝 보트는 범위가 20-30 해리일 뿐입니다.

칸델라의 주장에 따르면 이 에너지 방정식을 해결하는 (주: 현재 엔진 보트 수준의 운행 범위와 속도 그리고 쾌적한 탑승경험을 동시에 해결하는 방안)유일한 방법은 수상 플라이를 사용하는 것입니다. 

칸델라 C-8은 69 kWh의 배터리 팩으로 예상 57 노티컬 마일을 운행할 수 있습니다.

칸델라 주요기술

C-POD

칸델라 C-POD 모터 (출처: 칸델라 홈페이지)

• 칸델라의 C-POD는 고속 주행 보트를 위해 설계된 첫번째 모터입니다. 
• 칸델라의 모터는 마찰이 작아 현재 최고의 전기 보트의 모터보다 23%증가된 거리를 운항할 수 있습니다. 아울러 경쟁사보다 전력 밀도(Power density)가 4배 더 큽니다.  
• 칸델라의 모터는 유지보수 없이 3000시간동안 동작할 수 있습니다. 방수 처리된 모터가 물속에 잠겨 있고 바닷물의 흐름으로 냉각이 되기때문에 오일이나 냉각수를 교환할 필요가 없습니다.
• 조용합니다. 칸델라의 C-POD 모터는 물속에 잠겨 있기 때문에 동력전달에 발생하는 기계적 소음이 없습니다. 칸델라의 전기 보트는 어떤 속도에서도 가장 조용한 상용 전기 보트입니다.

C-FOIL 시스템

칸델라 C-FOIL 시스템 (출처: 칸델라 홈페이지)

• 칸델라의 고유한 수중익선 날개
  • 수중익선 기술은 일반적인 모터보트보다 50%정도의 저항을 감소시킬 수 있으며, 이것이 칸델라의 가장 중요한 설계원칙입니다.
  • 수중익선 기술은 여러 방식으로 구현될 수 있습니다.
  • 칸데라가 선택한 기술은 날개에 해당하는 포일(Foil)이 완전히 물속에 잠겨 있는 방식입니다. 다른 방식의 수중익선 기술은 효율적이지 않아 에너지 효율이 중요한 전기 모터에는 적합한 방식이 아닙니다.
• 가벼운 동체
  • 전기 추진체에 사용되는 배터리는 무겁습니다. 중량에서 오는 단점을 극복하기 위하여 칸델라는 보트의 동체를 탄소 섬유(Carbon fiber)로 제작했습니다.
• 항공전자공학(Avionics)
  • 날개가 완전히 수면에 잠겨있는 수상익선은 고속으로 달릴때 물위에 떠있게 됩니다. 따라서 능동적인 동체 안정화 시스템이 필요합니다. 
  • 이 분야에서 칸델라는 전기 모터의 추진력과 수상익선의 장점을 결합하는 분야의 업계 선두주자입니다.
  • 비행 제어 시스템은 위치와 속도 그리고 보트의 여러 축의 가속도를 측정하기 위하여 여러가지 센서를 사용합니다.
  • 칸델라사는 보트의 제어를 위한 소프트웨어와 전자장치를 공학적으로 설계하였습니다. 실제로 10개 이상의 센서가 보트의 현재 상태를 추정하기 위해 항상 동작합니다. 

마치며

스웨덴은 호수의 나라라고 할 만큼 호수가 많습니다.

그리고 호수에서 시민들이 다양한 액티비티를 할 수 있도록 기반 시설도 잘 되어 있어서 많은 사람들이 여가 시간에 보트와 같은 수상레져를 즐깁니다. 그들은 먼 옛날 작은 배를 타고 바다를 건너 유럽을 정복 했던 바이킹의 후예들이기도 합니다.

스웨덴 사람들의 자연에 대한 사랑은 특별합니다. 그들의 국가에도 자연이 등장할 정도입니다.

자연을 사랑하고 또한 항해를 즐기는 스웨덴에서 혁신적인 전기 보트가 등장한것은 어쩌면 당연한 일일지도 모릅니다.

조만간 우리의 한강에서도 칸델라사의 전기 보트를 볼 수 있었으면 좋겠습니다.