신재생에너지와 선원들이 직접 생성한 에너지를 기반으로 완전한 자급자족이 가능하도록 설계된 에너지 시스템이 공개됐다. 대양에 도전하기 위해 디자인된 혁신적인 100피트급 플라잉 모노헐, 페라리 하이퍼세일(Ferrari Hypersail)이 오늘 선박 내 에너지 콘셉트를 발표했다. 오픈 이노베이션에 뿌리를 둔 이번 프로젝트는 페라리의 노하우를 레이싱 트랙과 아스팔트 도로 너머로 확장하여, 오프쇼어 세일링 세계에 전례 없는 기술적 솔루션을 제시하고 있다.
마라넬로의 하이퍼세일 테크 팀이 개발한 에너지 관리 시스템은 ‘최상의 효율성 확보’와 ‘선박 내 다양한 아키텍처의 완전한 통합’이라는 두 가지 목표를 가지고 고안됐다. 선박이 마주할 장거리 항해 중 에너지 자립의 필요성에 따라 전동화 솔루션을 선택했으며, 이를 통해 태양광과 풍력을 포함한 주변 환경으로부터 에너지를 가장 효율적으로 수집할 수 있는 시스템을 개발해 냈다.
선원들이 만들어 낸 동력은 혁신적인 ‘윈치[4] 바이 와이어(Winch by Wire)’ 시스템을 통해 전기 에너지로 직접 전환되며, 이 전력을 바탕으로 돛 조절 등 갑판 위에서의 모든 움직임이 이뤄진다. 반면, 능동형 플라이트 컨트롤러(Active Flight Controller) 필요한 부속 장치 작동 등 갑판 아래의 움직임은 신재생에너지로부터 회수한 에너지를 통해 관리된다. 이 과정에서 고전압 배터리가 에너지 흐름의 동적 특성을 제어하는 역할을 한다.
페라리 하이퍼세일의 테크니컬 팀 리더인 마르코 구글리에모 리비지니(Marco Guglielmo Ribigini)는 “하이퍼세일은 완벽한 에너지 자립을 달성한 대양 레이싱용 최초의 포일링 모노헐 요트”라고 정의하며 “효율성과 성능 사이의 이상적인 균형을 보장하는 전기 시스템과 윈치 바이 와이어 등 혁신적인 솔루션 덕분에, 선박 내 모든 제어 장치는 항해 중 생성된 에너지만으로 완벽하게 작동한다”라고 말했다.
갑판 위: 선원의 움직임과 윈치 바이 와이어
하이퍼세일은 혁신적인 솔루션인 윈치 바이 와이어를 도입해 기존의 윈치 시스템을 완전히 재해석했다. 이 시스템을 통해 선원들이 손잡이를 돌려 만들어낸 동력은 전통적인 기계식 변속기나 유압 회로를 직접 구동하지 않는다. 대신 발생 즉시 전기 에너지로 전환된 후, 중앙으로 모여 선박 돛을 조절하는 다양한 기능에 실시간으로 분배된다.
그라인더(Grinder, 윈치 조작 선원)들이 얻을 수 있는 가장 큰 장점은 일정하고 효율적인 크랭크 회전수(cranking cadence)를 유지할 수 있다는 점이다. 기존 시스템에서는 저항이 증가할수록 선원들의 움직임이 필연적으로 느려지고 더 많은 힘이 소모되는 한계가 있었다. 하지만 하이퍼세일이 개발한 기술은 이러한 피로 누적을 완화해 준다. 시스템의 전동 기계적 효율성과 인간의 대사 능력이 모두 정점에 달하는 지점에서 작동함으로써 일관된 전력 출력을 보장하기 때문이다. 이 시스템 덕분에 단 한 명의 선원이 최대 9톤에 달하는 엄청난 하중을 제어할 수 있으며, 이는 기존의 기계식 또는 유압식 아키텍처가 가진 본질적인 한계를 훨씬 뛰어넘는 수준이다.
페라리 푸로산게와 F80의 능동형 서스펜션 시스템에 탑재된 것과 동일한 전기모터를 활용해 페달 축(pedestal)에서 생성된 전기는 선박 내 전력망으로 공급되며 실시간으로 분배된다. 이 전력은 돛을 조절하는 윈치를 구동하거나 갑판 위 조절 장치를 작동시키는 유압 펌프를 돌리는 데 사용된다.
하이퍼세일의 윈치 솔루션은 새로운 페라리 12칠린드리 마누알레에 도입된 것과 동일한 바이 와이어(by-wire) 접근 방식에서 기인했다. 페라리 12칠린드리 마누알레의 마누알레 바이 와이어 시스템이 기어 변속이라는 기계적 조작의 물리적 특성을 전자 신호로 변환하면서도, 특유의 생생한 아날로그적 감성을 완벽하게 보존하는 것과 마찬가지다.
갑판 아래: 부속장치 작동 및 비행 관리
갑판 아래 탑재된 시스템들은 요트의 기술적 핵심 요소들로, 전자 장비 제어와 항해의 안정성은 물론, 포일 위의 주행 높이 조절까지 완벽하게 관장한다. 이 통합 시스템은 자동차 분야의 엄격한 테스트 프로세스를 그대로 적용해 신뢰성을 확보했다. 이 신뢰성은 고도화된 전자제어장치(ECU) 및 센서가 탑재된 플랫폼, 12V부터 800V까지 아우르는 4가지 전압 시스템이 유기적으로 맞물린 결과다.
부속 장치를 제어하고 조절하기 위해 하이퍼세일 엔지니어들은 ‘저속 작동(Slow Movements)'과 '고속 작동(Fast Movements)'의 두 가지 구동 모드를 통해 유압 흐름을 관리하는 능동형 플라이트 컨트롤러 시스템을 개발했다. 저속 작동 모드는 포일 암(foil arm)과 캔팅 킬[5](canting keel)의 큰 움직임을 조정하며, 페라리 루체에 탑재된 것과 동일한 800V 후륜 전기 액슬을 통해 구동된다. 반면 고속 작동 모드는 제어면과 플랩(flap)의 신속하고 지속적인 움직임을 구현하며, 48V 전기모터로 구동되는 두 개의 소형 펌프가 이 작업을 수행한다. 이러한 기능 분리를 통해 해양 환경에서 요구되는 탁월한 성능과 최고의 에너지 효율성, 그리고 필수적인 비상 백업 시스템(redundancy)을 모두 확보했다.
실제로 전자 장비와 유압 시스템은 이전에 없던 혁신적인 태양광 및 풍력 에너지 수집 시스템을 통해 오직 신재생에너지만으로 구동된다. 한 걸음 더 나아가, 남는 잉여 에너지는 그대로 버려지지 않고 동일한 두 개의 800V 배터리에 저장되고 관리되며, 모노헐 요트의 실시간 구동 요구 조건에 맞춰 언제든 전력을 분배할 수 있도록 대기한다.
100제곱미터 면적의 태양광 패널은 사람이 밟고 다닐 수 있도록 미끄럼 방지 처리가 되어 있으며, 갑판과 선체 측면에 일체형으로 탑재됐다. 이 패널은 다양한 위도와 예상 항로에 따른 일조량을 매핑하는 정밀한 시뮬레이션을 거쳐, 오직 발전 효율이 높은 구역에만 선별적으로 설치됐다. 이를 통해 선박의 무게 증가를 최소화하고 불필요한 중량을 제거함으로써, 최상의 중량 당 출력비를 구현해 냈다.
풍력 에너지 통합 시스템은 선미에 위치하며, 항해 필요 조건에 따라 풍력 터빈을 자유롭게 장착하거나 분리할 수 있도록 설계됐다. 엔지니어링 단계에서는 공기 흡입 각도를 정밀하게 분석하는 데 중점을 두었다. 이를 통해 고속 항해 시 공기 저항을 최소화하면서도 전력 생산 효율은 극대화할 수 있는 최적의 균형점을 찾아냈으며, 다양한 해양 환경에서도 언제나 최상의 성능을 보장한다.
