차세대 탄소복합재 프로펠러 제조 기술로 세계로 나아가는 ㈜모쓰
차세대 탄소복합재 프로펠러 제조 기술로 세계로 나아가는 ㈜모쓰
  • 박소연 기자
  • 승인 2022.09.01 09:30
  • 댓글 0
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㈜모쓰 이재형 대표
㈜모쓰 이재형 대표 ⓒ박소연 기자 / 사진 박성래 기자
㈜모쓰 이재형 대표 ⓒ박소연 기자 / 사진 박성래 기자

친환경 선박에 대한 수요와 효율적인 추진시스템에 대한 고객과 사회의 요구가 늘어나고 있다. 모쓰는 차세대 소재와 기술을 적용한 프로펠러 설계, 제작을 통해 고객에게 우수한 제품을 제공할 뿐만 아니라 엄격해지는 환경 규제가 반영된 해양산업의 환경 보호라는 커다란 과제를 해결할 수 있도록 돕는다. 지난 2019년 설립 이후 해군의 FFX Batch-III 울산급 호위함의 프로펠러 날개 형상설계와 차기 이지스함 1번함인 정조대왕함 추진기 날개 형상설계에 참여하였고, 아시아와 유럽에 제품을 선보이는 등 국내외에서 기술력을 인정받고 있다. 모쓰는 단순히 선박 프로펠러를 만드는 기업에 멈추지 않고, 시장에서 가치가 있는 기술을 찾아내 적극적으로 연구하고 도입하며 다양한 방향으로 성장할 수 있는, 프로펠러 기술 시장의 게임체인저로서 도약하는 기업으로 나아가고 있다.

 

고객의 요구에 최적화된 선박용 프로펠러 제공

모쓰는 프로펠러의 최첨단 설계 기술과 제조 역량을 통해 선박, 항공기, 드론의 추진시스템 효율 문제를 해결하는 기업이다. 프로펠러의 성능해석, 형상설계, 구조해석을 통해 운송체에 최적화된 프로펠러 형상을 설계하며 고객의 요구에 맞는 프로펠러를 제공한다. 이재형 대표가 회사를 창업한 해인 2019년 충남대학교 창업보육센터에 입주해 사업화 자금 및 투자 유치와 관련한 지원을 받으며 차근차근 성장해왔다. 작년 10‘2021 DUPEX KOREA(대한민국 전력지원체계 전시회)’에 참가해 함정용 복합재 프로펠러를 선보였으며, 해상에서 북한의 탄도미사일을 요격할 수 있는 차세대 이지스 구축함(DDG) 1번함인 정조대왕함(DDG-995)’의 프로펠러 날개 형상설계에도 참여했다. 차기 한국형 구축함(KDDX) 추진기 날개 형상설계 기업으로도 연이어 참여가 예정되어 있다. 굵직한 성과를 바탕으로 올해 3월에는 TIPS 운영사인 액트너랩으로부터 1억 원의 투자 유치에도 성공했다. 이재형 대표는 추가 투자 유치로 대덕구 대화동 가온비즈타워 내 공장을 설립해 생산력 증대와 기업의 성장을 도모하며 사업에 박차를 가하겠다는 계획을 밝혔다. 회사는 올해 FPP(Fixed Pitch Propeller)CPP(Controllable Pitch Propeller) 두 가지 타입의 탄소복합재 프로펠러 시제품 개발을 완료한 뒤 선박에 실증하는 것을 우선 목표로 삼고 있다. 9월 예정된 대한민국 방위산업전(DK KOREA 2022)을 시작으로 세계 3대 해사업계 전시회인 독일 함부르크의 SMM 2022와 아시아 최대 조선해양산업 전시회인 마린텍 차이나 등에 본격적으로 참가하며 회사 제품을 적극적으로 홍보해 나가려 한다.

국내의 조선 산업은 산업화와 함께 해안을 따라 만들어진 산업단지로부터 시작되었어요. 이는 단단한 밸류체인(Value Chain)이 형성되어 있다는 뜻입니다. 신생 기업은 진입하기가 쉽지 않아요. 그래서 당분간은 해외 시장에 주력할 계획입니다. 해외 시장의 경우 제품의 성능만 검증하면 진입이 수월하다는 장점이 있고, 복합재 프로펠러에 대한 이해도가 높다는 점에서도 유리하고요.”

해양시장 전반의 긍정적인 전망도 모쓰의 순항에 도움이 될 것으로 보인다. 글로벌 시장조사기업 MarketsandMarket이 최근 발표한 시장연구보고서에 따르면, 세계 해양 프로펠러 시장은 2017~2022년 기간 연평균 2.7% 성장하여 올해는 54억 달러에 이를 것으로 전망되었다. 신조 및 수리 시장에서의 해양 프로펠러 수요 증가, 세계 해운 및 해양관광 분야의 성장 등이 주요 성장 동인으로 꼽히는데 이와 더불어 기술발전으로 에너지 효율이 높은 해양 추진시스템이 도입되고 있으며, 이로 인해 연료 소비가 감축되면 해상 무역과 관련된 비용이 줄어들어 해상 무역이 더욱 촉진될 것으로 기대되고 있다.

 

아버지의 뒤를 잇는 프로펠러 시장의 선구자적인 설계 전문 기업이 될 것

이재형 대표는 군수지원함, 정보함, 소외함, 기뢰함 등 함정 프로펠러 설계의 대표적인 기업인 프로캐브에서 프로펠러 설계에 관한 경험을 쌓았고, 이후 사업의 가능성을 발견하고 2019년 초에 회사 창업을 결심했다. 이 대표에게 프로펠러 설계를 전수한 프로캐브의 대표 겸 충남대학교 선박해양공학과 이창섭 교수는 선박 프로펠러 및 캐비테이션 분야의 선도적 연구 수행 및 보급을 통해 국내 프로펠러 설계 능력을 세계 최고 수준으로 끌어올렸다는 평가를 받는 관련 분야의 선구자이다. 프로펠러 설계를 공부하는 이들의 필수 개념서인 선박추진과 프로펠러 설계의 저자이기도 하며, 해군 함정 캐비테이션 성능에 가이드라인을 줄 수 있는 전문가로 꼽힌다. 이러한 공로로 대한민국 조선해양 분야에서 독보적인 이론·실험으로 학문 발전에 기여한 인물에 시상하는 대한조선학회 STX 학술상을 수상하기도 했다. 이창섭 교수는 모쓰 이재형 대표의 부친이기도 하다. 대우조선해양, 삼성중공업, 현대중공업 등 굴지의 대기업을 이끌어나가는 이 교수의 제자들과 더불어 이 대표 또한 제자로서 그의 뜻을 이어가고 있다.

스타트업 창업이 많지 않지만, 그중에서도 제조업의 비중은 높지 않아요. 특히 복합재 프로펠러 제조는 국내에서 유일하다고 할 수 있을 정도로 누구도 가지 않는 길인데요. 지원사업 선정을 위해 사업의 타당성을 설득하는 과정도, 분야에서 자리를 잡는 일도 쉽지 않았어요. 하지만 꾸준히 노력한 결과 지금의 자리에 올 수 있었고, 이제는 많은 회사가 저희 모쓰를 찾아주고 있습니다. 아버지의 길을 이어 혁신적인 시제품을 시장에 내놓으며 분야의 성장을 만들어내겠습니다.”

모쓰는 충남대학교 선박해양공학과와 대전 대덕구에 조성된 대덕연구개발특구, 역시 대전에 자리한 여러 정부출연연구기관과 다양한 연구 개발 및 협력을 진행하고 있다. 생산을 자동화하고 연구 개발과 수출·무역 인력을 충원하는 등의 계획도 세우고 있다. 또한, 프로펠러는 사람이 가공하는 경우, 절단면이 부정확한 문제가 발생하기 때문에 오퍼레이터 인력을 제외한 공정의 자동화가 필수적이다. 이에 이 대표는 프로펠러 생산에서의 공정 자동화를 확대해 나가고자 한다고 전했다. 더불어 맡은 일을 충실히 하며 경험을 쌓은 후 선박 프로펠러 개발을 넘어서는 회사로도 성장하는 것을 목표로 한다. 계속 도전하며 모쓰만의 기술을 개발하고 지역과 사회에 도움이 되는 회사로 성장하겠다는 것. 대전에서 사업을 영위하며 도움을 받아온 만큼 고부가가치 사업으로 지역사회에도 기여하는 모쓰로 거듭나겠다는 각오다.

 

㈜모쓰 이재형 대표 ⓒ박소연 기자 / 사진 박성래 기자
㈜모쓰 이재형 대표 ⓒ박소연 기자 / 사진 박성래 기자

함정 프로펠러 설계의 핵심, 독보적인 캐비테이션 기술

프로펠러에서 기술적으로 발생을 억제하고 최소화해야만 하는 가장 중요한 캐비테이션(Cavitation)은 선박 추진기 날개 뒷부분의 정압이 물의 증기압보다 낮아져서 생기는 수증기의 거품이나 현상을 뜻한다. 선박의 프로펠러는 추력을 얻기 위해 배의 뒤쪽을 향하는 날개면 압력이 배의 앞쪽을 향하는 날개면 압력보다 높도록 설계되고, 물을 밀어내는 면의 압력을 높이고 물을 빨아들이는 면의 압력을 낮추어 날개 앞면과 뒷면 압력 차이로 전진 방향으로의 추진력을 얻는다. 큰 추진력을 얻기 위해서는 배의 앞쪽을 향하는 날개면 압력이 아주 낮아야 하기 때문에 증기압 이하로 압력이 떨어지게 되는데, 이때 캐비테이션 현상이 발생한다. 문제는, 선박 추진기에서 캐비테이션이 발생하게 되면 추진 효율이 떨어지고 큰 소음과 선체의 강한 진동원인이 된다는 점이다. 강한 충격파로 추진기 날개에 침식이 발생하기도 하며 심한 경우에는 추진기 날개가 부러지기도 한다. 특히, 함정 잠수함과 같은 군사 목적의 선박은 빠르고 조용한 이동이 필수적이기 때문에 함정이나 잠수함의 추진기에서 발생하는 캐비테이션은 일반 선박보다 더 치명적이라 할 수 있다.

우리 함정의 소음을 낮추는 것은 적에게 들키지 않고 작전을 수행할 수 있는 능력이 향상되는 것을 의미하기 때문에, 함정에서 캐비테이션 발생을 억제해 추진기 소음 발생을 줄여 은밀성을 확보하는 것은 작전성능과 생존성에서 매우 중요한 문제다. 이에 따라 선박에서 발생하는 수중 방사 소음을 줄이기 위한 연구와 국제적인 규제가 지속적으로 논의되어 왔다. 무엇보다 선박 수중방사소음의 주원인이 선박 추진기에서 발생하는 캐비테이션에 의한 것인 만큼 이에 관한 연구도 활발하게 진행 중인데, 모쓰는 캐비테이션 성능 연구 분야에서 괄목할만한 기술을 보유하고 있다. 이는 캐비테이션 연구 분야의 선구자이자 이재형 대표의 부친인 이창섭 교수에게서 이어받은 기술력이기도 하다.

미사일이나 대공 레이더 같은 요소도 중요하지만, 해군 함정의 핵심 성능은 수중 방사 소음 성능이에요. 다시 말해, 수중 소음 성능에 큰 영향을 미치는 프로펠러 설계가 함정에서 가장 중요한 개발 요소인 거죠. 소음의 크기나 주파수 특성으로 함정의 위치, 함정 정보를 파악할 수 있는데, 그것에 영향을 미치는 게 캐비테이션입니다. 캐비테이션이 발생하지 않으면서 최고 속도를 내도록 설계를 하는 게 프로펠러의 중요한 설계 성능 지표 중 하나입니다. 캐비테이션 성능의 향상은 함정의 추진소음을 줄이고, 이는 곧 적 잠수함이 함정의 정확한 좌표나 거리 데이터를 확보하기 어렵게 하는 것입니다.”

이 대표는 캐비테이션 성능을 높이는 해결책으로 모쓰의 탄소복합재 프로펠러를 꼽는다. 탄소복합재 소재 특성을 기반해 최적의 설계 기술로 만들어진 모쓰의 프로펠러는 어떤 엔진에 장착되더라도 추가적인 효율 상승을 기대할 수 있다. 금속 프로펠러와 비교해 가벼워지는 동시에 강도는 높아진다. 금속으로 제작한 프로펠러 무게의 4분의 1에서 5분의 1 수준 정도라고. 또한, 프로펠러 무게가 경량화되기 때문에 유지 보수도 용이하며 연비가 개선되기 때문에 선박추진 효율도 높아지므로, 배출 가스가 절감되어 해양환경 보호에 기여하는 효과를 기대할 수 있다. 국제해사기구 IMO는 국제 해운 분야에서 발생하는 온실가스 감축 조치를 통해 조선소나 선박 구매자에게 탄소 배출량 저감을 강제적으로 규정하는 등 탄소중립의 이행에 적극적인 규제를 요구하고 있다. 따라서, 탄소복합재 기반의 프로펠러는 이러한 해양산업과 조선 분야로도 확대되고 있는 탄소 저감 효과까지 기대할 수 있는 해결책인 것이다.

일본이나 유럽의 경우 탄소복합재 프로펠러를 20여 년 전부터 상업화해 상선과 함정 등에 이용 중이다. 국내에서는 이제 사업화 단계에 진입했는데, 모쓰는 탄소복합재를 이용해 프로펠러를 설계하고 제조하는 대표적인 스타트업이다. 군용 함선 조선회사인 티센크루프 마린시스템즈(TKMS)와 선박용 프로펠러 제조 회사로 유명한 일본의 나카시마 프로펠러가 대표적이다. 국내에서는 대우조선해양과 현대중공업이 복합재 프로펠러를 개발하고 있는데, 스타트업 기업으로는 모쓰가 거의 유일하다. 회사는 자신의 영역을 확고하게 지키며 국내에서 선박용 탄소복합재 프로펠러 시장에 진입함과 동시에 해외 시장으로의 진출도 본격화할 계획이다. 아울러 이 대표는 향후 모쓰는 도심 항공 모빌리티(UAM)용 프로펠러 개발과 전기추진 시스템까지 사업 분야를 확장하며 선박항공 분야 추진시스템 공급 기업으로 거듭나고자 한다며, 프로펠러 산업 시장의 유일무이한 기술력으로 대한민국이 프로펠러 시장의 표준이 될 수 있도록 최선을 다하겠다는 포부를 전했다. 친환경을 기반으로 국내 프로펠러 설계 능력 향상에 앞장서는 모쓰의 발걸음이 대한민국 조선해양산업의 더 큰 발전을 이끌기를 함께 응원한다.


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