리퀴드피스톤, 미군 혁신 연구 프로그램 계약 맺어

소형 로터리 엔진을 개발하는 리퀴드피스톤(LiquidPiston)이 미 육군을 위한 소형 휴대용 발전기를 개발하는 혁신 연구 프로그램 계약을 체결했다.

로터리 엔진이라고 하면 독일 기술자 펠릭스 반켈(Felix Wankel)이 발명한 삼각형 로터가 땅콩 껍질 같은 모양으로 속을 비운 케이스에서 회전하는 내연기관이다. 발명자 이름을 따서 반켈엔진이라고도 한다.

로터리 엔진 특징은 구조가 단순하기 때문에 경량 소형화를 할 수 있고 일반 왕복엔진보다 회전수를 올려도 진동이 작으며 출력축 1회전당 연소 횟수가 2배이기 때문에 작은 배기량에서도 높은 출력을 얻을 수 있다는 것이다.

한편 왕복엔진보다 낮은 회전에서 연소 안정성이 낮고 열효율도 떨어지고 토크가 가늘고 연비가 빠지는 등 자동차 엔진으로서 약점도 지적된다. 또 슬라이딩면 도장과 윤활 오일 소모가 심한 것도 왕복엔진보다 주의가 필요하다.

하지만 리퀴드피스톤이 개발한 로터리 엔진은 디젤 엔진의 높은 압축 비율과 직접 분사, 오토 사이클 엔진, 연소 과정, 앳킨슨 사이클 엔진의 높은 팽창비를 모두 조합해 로터리 엔진의 약점인 윤활 등을 개선하고 크기보다 엄청난 힘과 고효율을 낼 수 있다는 설명이다.

또 하우징 내에 설치한 둥근 고정식 연소실 크기를 조정하는 것만으로 높은 압축 구동이 가능하며 일반 로터리 엔진에선 불가능했던 현장에 직접 연료를 분사하는 디젤 엔진으로 연소가 가능하게 된다고 한다. 로터리 엔진의 약점이 될 아펙스 씰은 리퀴드엔진은 하우징 측에 있기 때문에 고정이 간단하고 하우징 내에서 직접 윤활유를 공급할 수 있어 이 점에 의해 오래된 로터리 연소와 윤활 등 주요 과제를 해결했다고 주장하고 있다.

리퀴드피스톤은 이미 미군이 사용하는 M777 곡사포 디지털 사격 통제 시스템을 위한 소형 발전 설비를 구축하는 등 미 육군 요구에 응하고 있다. 기존 발전 설비보다 크기를 20% 소형화해 게임용 PC 정도에 불과하다. 이에 따라 2∼5kW 소형 전술 발전기 개발을 중소기업 혁신 연구 프로그램 SBIR 계약으로 맺게 된 것이다.

이 제품은 내부 구조가 뒤바뀐 점 때문에 로터리 엔진이지만 내구성에 의문을 갖게 될 수도 있다. 회사 측은 아직 구체적인 답을 해놓은 건 아니지만 데모를 위한 기술적 이점을 증명하는데 초점을 맞춘 시제품을 개발해왔고 2021년 이후 내구성 검증을 할 것이라고 밝히고 있다. 따라서 앞으로 이 엔진을 10개 가량 구축하고 내구성 시험을 위해 시간과 자원을 투자해나갈 예정이다. 또 리퀴드피스톤은 지난 9월에도 UAV용 하이브리드 엔진 개발에 SBIR 계약을 체결한 바 있다. 관련 내용은 이곳에서 확인할 수 있다.