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보고서 상세정보

저탄소 지상무기체계 개발효과 분석

  • 주관연구기관

    국방과학연구소
    Agency for Defense Development

  • 연구책임자

    박창규

  • 참여연구자

    김동현   김재용   정순규   서정일   최현석   송치권   김현준   안상태   이호정   김흥철  

  • 보고서유형

    최종보고서

  • 발행국가

    대한민국

  • 언어

    한국어

  • 발행년월

    2009-07

  • 주관부처

    교육과학기술부

  • 사업 관리 기관

    한국공학한림원

  • 등록번호

    TRKO201000000584

  • DB 구축일자

    2013-04-18

  • 초록 


    ...


    2009년 5월 노르웨이 Stavanger에서 열린 제 24회 국제 전기자동차 학술대회(EVS24 : The 24th International Battery, Hybrid and Fuel Cell Electric Vehicle Sy...

    2009년 5월 노르웨이 Stavanger에서 열린 제 24회 국제 전기자동차 학술대회(EVS24 : The 24th International Battery, Hybrid and Fuel Cell Electric Vehicle Symposium & exhibition)본회의에서 ASPO의 창립자인 Campbell박사는 "Peak Oil - A Turning Point for Mankind"란 제목의 발표에서 석유고갈의 심각성을 다음과 같이 강조하였다.
    그는 유전발견이 이미 1964년에 최고치를 기록하였고, 유전발견을 위한 지속적인 노력에도 불구하고 2008년에 석유생산이 최고치에 도달함에 따라 이후에는 계속적인 생산량 감소를 예측하였다. 이로 인해 인류는 전례 없는 전환점에 직면하게 되었음을 강조하였다. 또한 현재 세계 67억 인구의 생활을 뒷받침하는 년간 약 23G배럴의 석유공급량이 지금의 생활 방식을 유지할 경우 2050년에는 30억 이하의 인구정도만 공급할 수 있는 양으로 줄어들 것을 예측하였다. 이를 극복하기 위해서는 석유생산량감소에 맞추어 연간 3%에 해당하는 석유소비를 줄이는 것과 함께 석유를 대체할 수 있는 신 재생에너지의 활용 및 지역화(Localization)를 통한 운송분야 에너지 절감을 큰 도전과제로 제시하였다.


  • 목차(Contents) 

    1. 1. 서론 ...9
    2. 가. 석유시대의 종말 ...9
    3. 나. 지구 온난화 방지를 위한 저탄소화의 필요성 ...10
    4. 다. 글로벌 온실가스 감축 비용곡선 ...11
    5. 라. 주요 저탄소화 수단 ...15
    6. 마. 저탄소 무기체계 개발의 필요성 ...19
    7. 2. 본론 ....
    1. 1. 서론 ...9
    2. 가. 석유시대의 종말 ...9
    3. 나. 지구 온난화 방지를 위한 저탄소화의 필요성 ...10
    4. 다. 글로벌 온실가스 감축 비용곡선 ...11
    5. 라. 주요 저탄소화 수단 ...15
    6. 마. 저탄소 무기체계 개발의 필요성 ...19
    7. 2. 본론 ...23
    8. 가. 지상무기체계 저탄소화 기술 ...23
    9. 1) 개요 ...23
    10. 2) Well-to-Tank-to-Wheel-to-Miles ...28
    11. 3) 하이브리드 전기 추진 기술 ...30
    12. 4) 연료전지 추진기술 ...35
    13. 나. 저탄소 지상무기체계 발전동향 ...37
    14. 1) 미래 지상무기체계 에너지 소요량 추세 ...37
    15. 2) 하이브리드 전기추진 기술 동향 ...46
    16. 3) 연료전지 전투차량 기술동향 ...58
    17. 다. 저탄소 지상무기체계 소요기술 ...59
    18. 1) 하이브리드 전기추진 ...59
    19. 2) 연료전지 ...131
    20. 라. 저탄소 지상무기체계 경제적 개발효과 ...161
    21. 1) 저탄소 지상무기체계 개발 비용 ...161
    22. 마. 저탄소 지상무기체계 개발효과 종합분석 ...172
    23. 3. 결론 ...173
    24. 참고문헌 ...175
    25. 표차례
    26. 표 1. 주요 국가의 녹색성장 전략 및 정책 ...14
    27. 표 2. 주요 분야별 글로벌 온실가스 감축 수단 ...15
    28. 표 3. 지상무기체계 관련 저탄소화 기술분류 ...25
    29. 표 4. 통신전자전 주요 무기체계별 에너지원 ...39
    30. 표 5. 지상배치 레이저무기 개발현황 및 성능 ...41
    31. 표 6. 주요 하이브리드 전투차량 개발시제 ...47
    32. 표 7. HMMWV, HE-HMMWV의 성능비교 ...50
    33. 표 8. HE-FMTV의 기본 제원 ...52
    34. 표 9. AHED $8{\times}8$의 기본 제원 ...53
    35. 표 10. DPE 기본제원 ...54
    36. 표 11. NLOS-C 기본제원 ...56
    37. 표 12. Freedom CAR 세부계획 ...58
    38. 표 13. 민수 하이브리드 차량 연비개선 항목 비교 ...60
    39. 표 14. 균일혼합 압축착화를 위한 분사전략별 장단점 비교 ...66
    40. 표 15. 배기가스 저감시스템 종류 ...68
    41. 표 16. 국내 군용차량 적용 디젤엔진 제원비교 ...72
    42. 표 17. 고출력 고밀도 고속디젤엔진 소요 핵심기술 ...73
    43. 표 18. USABC의 민수용 전기자동차용 배터리 목표치 ...81
    44. 표 19. 도요다 하이브리드 차량용 트랙션 모터 주요사양 ...99
    45. 표 20. HEVEA 사업에서 시험 중인 차량 목록 ...130
    46. 표 21. 연료전지의 종류 ...134
    47. 표 22. 연료전지의 장단점 ...134
    48. 표 23. Freedom CAR 세부 계획 ...136
    49. 표 24. 군용 연료전지 차량용 운전장치의 요소기술 ...140
    50. 표 25. 상용차 및 군용차용 하이브리드 추진시스템 개발비 ...163
    51. 표 26. 2007년 육군 유류 사용량(장비부문) ...164
    52. 표 27. 육군 경유 사용량 30% 절감시 경제적 효과 ...166
    53. 그림차례
    54. 그림 1. World Discovery Peaked in 1964 ...10
    55. 그림 2. 글로벌 온실가스 감축 비용곡선 Ver.2.0 ...12
    56. 그림 3. 미국 국방성 에너지 전략 TF 보고자료 ...19
    57. 그림 4. 미국의 주요 에너지 전략 ...20
    58. 그림 5. 국방 녹색성장을 위한 R&D 선순환 구조 ...21
    59. 그림 6. 국방 녹색성장 시 군 유류조달 예산 절감 가능액 ...22
    60. 그림 7. 에너지 요구도 비교 ...23
    61. 그림 8. 무기체계의 에너지 키워드 ...24
    62. 그림 9. 하이브리드, 연료전지 추진시스템의 효율 및 친환경성 비교 ...28
    63. 그림 10. 하이브리드 전기 추진시스템 개념도 ...30
    64. 그림 11. 군용 하이브리드 시스템의 가치요소 ...32
    65. 그림 12. 하이브리드 전기 추진시스템 운용 개념 ...32
    66. 그림 13. 민수용 및 군수용 하이브리드 전기차량의 차이점 비교 ...33
    67. 그림 14. 미국의 하이브리드 전기 전투차량 소요전력 분석 결과 ...34
    68. 그림 15. 연료전지 BOP ...35
    69. 그림 16. 하이브리드 전기추진 기술 적용에 따른 소요전력 공급 증대 ...37
    70. 그림 17. 차량 탑재형 통신장비 및 발전기 트레일러 ...38
    71. 그림 18. 통신전자전 분야 에너지 소모량 ...38
    72. 그림 19. 하이브리드 전기 추진 플랫폼 임무장비 소요 전력 분포도 ...40
    73. 그림 20. 고체레이저 ...41
    74. 그림 21. 레이저포 ...41
    75. 그림 22. 전자력포의 개념과 구성 ...42
    76. 그림 23. 군수지원 측면에서의 탄약 비교 ...43
    77. 그림 24. 탄두와 사거리에 따른 에너지 저장장치의 요구 수준 변화 ...44
    78. 그림 25. ECT Gun 개념도 ...45
    79. 그림 26. 120mm ECT Gun 사격(BAE Systems) ...45
    80. 그림 27. 선진국의 하이브리드 차량 개발현황 ...46
    81. 그림 28. 미국 NAC의 역할 ...47
    82. 그림 29. HE-HMMWV의 구조 ...49
    83. 그림 30. HE-FMTV의 등판시험 ...51
    84. 그림 31. HE-FMTV의 구조 ...51
    85. 그림 32. AHED $8{\times}8$ 개발시제 ...52
    86. 그림 33. DPE 개발시제 ...54
    87. 그림 34. M113-TTD 개발시제 ...55
    88. 그림 35. NLOS-C 개발시제 ...56
    89. 그림 36. 미 FCS MGV 파생형 플랫폼 ...57
    90. 그림 37. 미 의회 보고서 발췌 내용 ...57
    91. 그림 38. Roadmap of Breakthrough Technology(R&D Technology Roadmap, European Automotive Research Partnership Association, 2003) ...61
    92. 그림 39. 가변 내연기관 ...64
    93. 그림 40. DPE 시스템 ...69
    94. 그림 41. 750마력급 MTU 890 고밀도 엔진 ...71
    95. 그림 42. 상용차용 AMT 제품인 Astronic(ZF사) ...75
    96. 그림 43. AMT와 구동모터의 연결개념(ZF사) ...76
    97. 그림 44. QinetiQ사 전기 기계식 구동 기술-Redundancy 기능 ...77
    98. 그림 45. ZF사 전기 기계식 구동 기술 ...77
    99. 그림 46 병렬형 동력전달장치 구동개념도(RENK사) ...78
    100. 그림 47. 혼합형 동력전달장치 구동개념도(RENK사) ...78
    101. 그림 48. 리튬 배터리와 울트라커패시터의 내부도 ...82
    102. 그림 49. 에너지 저장장치의 성능(HEV, PHEV, EV 목표는 민수용에 한함 ...82
    103. 그림 50. 배터리 Pack 구성도 ...83
    104. 그림 51. 울트라커패시터 구성도 ...84
    105. 그림 52. 보잉 100kWh/5kWh 플라이휠 저장장치 ...84
    106. 그림 53. Shadow RST-V1 ...87
    107. 그림 54. Shadow RST-V4 ...87
    108. 그림 55. 인휠모터 구동원리 및 분해도 ...92
    109. 그림 56. Configuration of a Hybrid Drive Train(Traction Motor) ...93
    110. 그림 57. 트랙션 모터 구성도 ...93
    111. 그림 58. Mitsubishi In-wheel motor ...95
    112. 그림 59. Bridgestone In-Wheel Motor ...96
    113. 그림 60. 독일 MM사의 인휠모터 ...97
    114. 그림 61. 국외 하이브리드 차량용 Traction Motor ...98
    115. 그림 62. Hybrid Unit Cost ...102
    116. 그림 63. 하이브리드 차량 및 모터 시장예측 ...102
    117. 그림 64. 개별차폐방식 커넥터 ...105
    118. 그림 65. 일괄차폐방식 커넥터 ...105
    119. 그림 66. 도요타 Prius 하네스 시스템 ...106
    120. 그림 67. AHED $8{\times}8$ 시제차량의 동력구동부품 ...108
    121. 그림 68. AHED $8{\times}8$ 차량의 전기구동부품 ...109
    122. 그림 69. ADT사의 HEV용 파워컨버터 ...110
    123. 그림 70. 차량 장착 모습 ...110
    124. 그림 71. 나노입자($Al_2O_3$, CuO)를 포함하고 있는 나노유체(예) ...113
    125. 그림 72. 나노유체의 열전달 방향(개념) ...114
    126. 그림 73. 나노유체의 관내 열전달(개념) ...114
    127. 그림 74. 하이브리드 전기 차량의 제어 개념 ...116
    128. 그림 75. 하이브리드 추진 제어 알고리즘 구성도 ...117
    129. 그림 76. 운전자 의도 파악 ...118
    130. 그림 77. 운전 모드 예시 ...118
    131. 그림 78. 구성품에 대한 제어 명령값 결정 ...119
    132. 그림 79. M&S 적용 절차 ...122
    133. 그림 80. 회로설계 레벨 ...124
    134. 그림 81. 시스템 설계 레벨 ...124
    135. 그림 82. 시스템 통합설계 레벨 ...125
    136. 그림 83. 시스템 분석 단계 ...125
    137. 그림 84. 추진제어기술 개발을 위한 장비 구성도 ...127
    138. 그림 85. 추진제어기술 개발을 위한 SIL 구성도 ...127
    139. 그림 86. P&E SIL의 구성 ...128
    140. 그림 87. HERMIT의 구성 ...129
    141. 그림 88. SIL과 DSIL의 개념 ...129
    142. 그림 89. 발전원리 ...131
    143. 그림 90. 연료전지 시스템 구성 ...132
    144. 그림 91. 연료전지 스택 ...149
    145. 그림 92. 군용차량용 공기 공급계 구성 ...155
    146. 그림 93. 군용차량용 수소저장계 ...158
    147. 그림 94. 군용차량용 수소공급계 ...159
    148. 그림 95. 군용차량용 열 및 물 관리계 구성 ...161
    149. 그림 96. 경유 및 이산화탄소 배출권 가격 예측 ...165
  • 참고문헌

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