바이코, 혁신적인 해양 에너지 하베스팅 시스템에 소형의 고효율·고밀도 전력 솔루션 공급

효율적인 에너지 전달과 고대역폭 원격 통신 통해 새로운 해양 애플리케이션의 가능성 실현하는 C-Power의 자율 해양 전력 시스템에 바이코의 전력변환 기술 적용

2021-07-27 11:10 출처: 바이코

씨레이(SeaRAY) 설계는 원격 자율 데이터 통신을 통해 바다에서 클라우드로 정보를 전송할 수 있도록 해준다

서울--(뉴스와이어) 2021년 07월 27일 -- 혁신적인 고성능 모듈러 전원 부품을 선도하는 바이코(Vicor)는 해양 에너지 시스템 분야의 글로벌 선도기업인 C-Power(Columbia Power Technologies)의 자율 해양 전력 시스템(AOPS: Autonomous Offshore Power System)에 자사의 전력변환 솔루션을 공급했다고 밝혔다.

C-Power의 자율 해양 전력 시스템은 해양 석유 및 가스 탐사와 생산·해양 탄소격리·해양학 연구·양식 및 국토 방위와 같은 광범위한 애플리케이션에 사용할 수 있도록 기계적으로 파도 에너지를 포집해 전력으로 변환하는 솔루션이다. C-Power는 해양 자산을 위한 안정적이고 비용 효율적인 에너지 발전 및 스토리지를 개발하고, 새로운 형태의 데이터 및 통신 서비스를 실현함으로써 해양 경제의 발전에 이바지하고 있다.

◇킬로와트급 해양 에너지 하베스팅

미국 오리건주 코밸리스에 위치한 C-Power는 2005년에 설립됐으며, 빠르게 성장하는 해양 에너지 하베스팅(Energy Harvesting) 분야의 기술 발전에 주력하고 있다. C-Power는 다른 기업들이 대규모 메가와트 시스템을 추구하는 것과 달리 WEBS(Wave Energy Buoy System)라는 DARPA 프로젝트를 통해 초기부터 해상 데이터 통신을 위한 킬로와트급 원격 전력 시스템에 주력해 왔다.

C-Power는 WEBS 프로젝트를 통해 환경 데이터를 수집하는 데 사용되는 수중 차량과 해저 운영 장비 및 외양 센서(Open-Ocean Sensor)를 위한 로컬 발전 분야의 성장 가능성을 포착했다. 이전에는 다루기 힘들고 재충전할 수 없는 고가의 선상 배터리나 선박 또는 디젤 발전기에서 공급되는 해저용 전기 테더를 사용해 이러한 애플리케이션에 전력을 공급했다. C-Power가 개발한 AOPS는 통신 도관을 두 배로 확장할 수 있는 자율적이고 친환경적인 해양 전력원을 공급함으로써 새로운 애플리케이션의 무한한 가능성을 열었다.

◇씨레이(SeaRAY), 전력 효율성 및 데이터 통신 향상

C-Power가 최근 중점을 두고 있는 최신 AOPS 플랫폼인 씨레이(SeaRay)는 파도에서 10W~1MW까지 에너지를 생성하기 위한 전력 시스템의 핵심이다. 낮은 전력 스펙트럼에서 이러한 목표를 달성하기 위해 C-Power는 바이코의 전력 변환 기술을 사용해 중량 대비 전력 비율이 높은 씨레이 AOPS를 설계했다. 이 설계는 작은 풋프린트로 구현돼 이동성과 상업적 활용 가능성을 향상한 것은 물론 더욱더 쉽게 씨레이를 공급 및 설치할 수 있어 일일 운영비용을 획기적으로 절감할 수 있도록 해준다.

C-Power의 R&D 수석 전기 엔지니어인 조 프루델(Joe Prudell)은 “해양 파도의 전력 펄스를 반안정(semi-stable) DC 버스로 변환하기 위해 이를 제어하고, 레귤레이션할 수 있는 광범위한 DC-DC 솔루션이 필요했다. 이는 매우 어려운 과제였다”며 “바이코의 전력 모듈을 사용해 다양한 전력 레벨에서 이를 수행할 수 있게 됐으며 이를 통해 상당한 이점을 얻을 수 있었다”고 설명했다.

또한 씨레이 설계는 자율 원격 데이터 통신을 통해 바다에서 발생하는 일을 실시간으로 클라우드로 전송할 수 있다. 기존의 해양 데이터 수집 시스템은 데이터 수집 범위 및 빈도가 제한적이었다. 셀룰러 네트워크와 위성 통신을 사용해 클라우드와 씨레이 간에 실시간으로 데이터를 전달함으로써 더 많은 데이터를 더 자주 수집하고 제공할 수 있다.

◇끊임없이 변화하는 전원 소스에서 에너지 하베스팅

C-Power를 위한 전력 설계의 핵심은 해양 파도 에너지의 특성과 씨레이의 까다로운 전력변환 요건을 조화시키는 것이었다. 파도의 예측할 수 없는 특성을 반영하기 위해 매우 넓은 30:1의 입력 범위가 설정됐다. 바이코의 전력 시스템 설계 팀은 높은 효율로 전력을 변환하고, 에너지 스토리지 장치를 충전할 수 있는 시스템을 제공했다. 또한 이 장치는 C-Power 시스템의 외부 제어 신호를 받아들여 실시간으로 전력변환 요구사항을 정확하게 충족할 수 있다.

C-Power의 레스트 레만(Reenst Lesemann) CEO는 “비용 효율적이고 실용적인 솔루션으로 매우 열악한 전력 프로파일을 변환한 다음, 해당 전력을 조정해 다양한 모바일 및 고정형 페이로드에 사용할 수 있는 에너지로 전환할 수 있는 기능은 최첨단 기술로만 할 수 있다”며 “다른 어떤 기업도 아직 이러한 수준에 도달하지 못했다”고 덧붙였다.

씨레이의 확장 가능한 전력 설계는 바이코의 BCM® 고정 비율 버스 컨버터와 복잡한 다중 스테이지 디스크리트 컨버터를 갖춘 PRMTM 레귤레이터 모듈을 사용해 난기류로 인해 예측할 수 없는 파도 에너지를 효율적으로 변환해 제어된 전력을 제공한다. 이를 통해 C-Power는 씨레이 설계의 변환 효율성을 85%~94%까지 높일 수 있었다.

안정적으로 광범위한 입력을 지원하는 바이코의 DC-DC 컨버터는 씨레이가 파도 전력 펄스를 다양한 DC 버스로 변환하는 동시에, 다양한 전력 레벨에서 정전류를 생성할 수 있도록 함으로써 C-Power에 필수적인 제어 기능을 제공했다. 또한 바이코 모듈에 사용된 전력변환 토폴로지는 센서의 측정 정확도를 손상할 수 있는 씨레이 내장 전자파 간섭 및 노이즈를 최소화할 수 있다.

레만 CEO는 “파도 에너지를 포집하고 변환하고자 하는 많은 회사가 있지만 소형의 컴팩트한 폼팩터로 이를 수행하면서 운영 및 물류 측면에서도 고객의 요구를 충족하는 것은 또 다른 문제”라며 “우리는 바이코의 지원을 통해 다른 어떤 기업보다 앞서 나갈 수 있게 됐다”고 말했다.

C-Power 개요

C-Power(Columbia Power Technologies, Inc.)는 전력 사막으로 불리는 해양 경제를 전력 및 데이터가 풍부한 해양 환경으로 변화시키는데 필요한 제품을 공급하고 있다. 파도 에너지 시스템 분야의 세계 선도기업인 C-Power는 해양 에너지와 방위 및 보안·양식·과학·연구 및 통신 등과 같은 중요 산업 분야의 광범위한 애플리케이션에 혜택을 제공한다. 전 세계 어느 곳이든 쉽게 운송 및 구축이 가능한 안정적이고 지속할 수 있으며, 비용 효율적인 에너지 발전 및 스토리지 솔루션을 개발하고 있다. 미국 버지니아주 샬러츠빌에 본사를 두고 오리건주 코밸리스에서 제품 개발을 진행하고 있는 C-Power 팀은 150년 이상의 성공적인 관리 및 운영, 엔지니어링 경험을 보유하고 있다. 더 자세한 정보는 홈페이지를 방문하면 된다.

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