• Proceedings of the Korea Society for Energy Engineering kosee Conference
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• 1994.11a
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• pp.51-58
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• 1994

가스터빈 발전은 연료를 연소하여 연소가스로 직접 터빈을 회전시켜 터빈에 연결된 발전기에 의해 발전하는 방식으로 연료로는 중유, 원유, 경유, 가스등을 사용한다. 주요설비는 공기압축기, 연소기, 터빈 및 발전기로 구성되며 이중 고온부는 연소기와 터빈이다. 가스터빈의 효율은 터빈입구온도(TIT : TBN INLET TEMP)에 의존하는데 현재까지 약 1,30$0^{\circ}C$ 급의 가스터빈이 운전중이며 앞으로 1,50$0^{\circ}C$ 급의 고효율 가스터빈에 도전하고 있으며 연소가스의 고온화는 고온부의 재료개발, 냉각기술, 코팅기법의 향상과 더불어 이루어질 수 있다. 가스터빈의 고온부 부품인 연소기, 터빈의 동익(Moving blade) 및 정익(Fixed blade) 재료로 초내열합금이 계속 개발중이며 또한 각 부품에 대한 공기냉각기술, 코팅재료 및 기법도 개발중이다. 그러나 현재 국내에서 가동중인 가스터빈은 빈번한 기동정지로 열 사이클에 의한 부품의 손상이 심각한 실정이므로 고효율 가스터빈 개발과 이에 대한 정비기술 개발이 병행하여야만 안정된 전기공급을 이룰 수 있다는 차원에서 가스터빈은 고온부품의 정비기술에 대한 그 현황과 전망에 대해 살펴보고자 한다.

• Journal of the KSME
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• v.34 no.12
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• pp.929-939
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• 1994

최근 환경문제와 관련하여 정제된 석유 연료가 아닌 천연가스와 같은 연료의 사용이 증가하면서 산업용 가스터빈의 연소기술에 대한 관심이 집중되고 있다. 가스터빈 연소로 생성되는, 환경을 위협하는 오염물은 연기, 수증기, 일산화탄소(CO), 미연 탄화수소, $NO_{x}$, $SO_{x}$ 등이 있다. 수증기 및 일산화탄소는 지구 온실화에 영향을 미치고 있으나 그다지 심각한 정도는 아 니며, $SO_{x}$는 독성이 있으나 연료 정제시 제거되어질 수 있다. $NO_{x}$는 지구의 오 존층을 파괴하여 생태계를 위협하기 때문에 오염 배출물중 가장 심각하게 고려되어지고 있다. 미국에서는 법으로 산업용 가스터빈의 $NO_{x}$의 양을 규제하고 있는데 15% 산소배출농도에 대하여 1984년에 75ppm에서 1993년에 30ppm으로 낮추어 규제하고 있다. 일본도 미국과 비슷한 수준으로 규제하고 있으며, 따라서 최근의 가스터빈 연소기술은 저 $NO_{x}$연소기에 대한 것으로 저$NO_{x}$연소에 관한 개론 및 가스터빈 연소기의 저$NO_{x}$화 방법, 그리고 미 국과 일본의 최근의 저$NO_{x}$연소기 개발동향에 대하여 다루고자 한다.

• Proceedings of the Korean Society of Propulsion Engineers Conference
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• 1998.04a
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• pp.9-9
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• 1998

가스터빈 연소기의 난류유동장을 구성하는 기본적인 유동형태는 크게 밀폐관내의 돌연 확대를 가지는 동축제트, 선회유동, 그리고 연소공기공 및 회석공기공을 통해 연소실에 수직방향으로 유입되는 제트유동 등으로 분류할 수 있다. 실제 가스터빈 연소기내의 난류유동장을 수치해석하기 위해서는 임의의 형상을 갖는 3차원 유동장을 모사할 수 있는 수치해석법과 고차정확도를 유지하면서도 수렴안정성을 만족시키는 대류항 처리기법 등과 같은 수치모델의 개발이 선행되어야 하며, 이와 함께 복잡한 난류연소유동장을 정확히 묘사할 수 있는 난류모델 및 난류연소모델의 개발 및 검증이 가장 중요한 요인이 된다. 또한 가스터빈 연소기의 최적 설계는 넓은 작동구간에서 높은 효율, NOx 및 CO 배기량의 저감, 희박연소 가연한계의 확장, 연소계통에서의 낮은 압력강하, 낮은 연소벽면온도와 온도구배를 유지시키기 위한 공기에 의한 충분한 냉각 같은 서로 상충되는 설계조건을 만족해야 한다. 그리고, 이러한 상충된 연소설계조건들을 충족시키는 최적 연소기의 설계를 위해서는 실험적인 연구뿐만 아니라 연소기내의 물리적인 현상을 잘 반영할 수 있는 물리적 모델을 바탕으로 한 연소유동의 해석적인 연구를 필요로 한다. 본 연구에서는 원통형 가스터빈 연소기의 등온 및 연소유동장, 그리고 연소기와 연결되는 Scroll 내부의 난류유동장에 대한 수치해석을 수행하여 수치 및 물리모델의 예측능력을 검증하였고, 가스터빈 연소유동장 해석에 관련된 중요 논점들에 대하여 심도있게 분석하였다.

• Proceedings of the Korea Society for Energy Engineering kosee Conference
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• 1994.05a
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• pp.15-21
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• 1994

단계적 연료방식을 가지는 가스터빈 연소기의 해석을 위한 방법을 제안하였으며, 이를 바탕으로 연료배분방식에 따른 연소기의 연소 및 NOx 발생특성을 규명하였다. 연소기 해석모델은 연소기 내부를 선회기구역, 1차연소구역, 재순환구역, 2차연소구역 및 희석구역으로 나누어 각각의 반응구역을 혼합반응기, 플러그 유동반응기의 모델로서 근사하였다. 반응기내의 연소 및 NOx 생성반응은 천연가스 반응모델과 Zel'dovich 의 NOx 모델을 이용하여 예측하였다. 본 해석방법을 이용하여, 각 반응구역에 유입되는 연료량이 연소기내 연소특성, NOx 발생 특성 및 온도분포에 미치는 영향을 검토하였다. 또한, NOx 저감을 위해 증기분사를 사용하는 경우에 분사위치가 NOx 발생에 미치는 영향을 분석하여, 가스터빈 연소기설계에 필요한 기초자료를 제공하였다.

• Proceedings of the Korean Society of Propulsion Engineers Conference
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• 2008.11a
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• pp.405-406
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• 2008

Combustor is one of the major component of gas turbine engine and its development is done mostly by performance test. Combustors for aviation gasturbine engines has been successfully tested at the test facility in KARI as well as for stationary gasturbine engines. Full scale combustor test requires large amount of high temperature and pressure air, so the test facility is equipped with big air compressor and heater.

• Journal of the Korean Society of Propulsion Engineers
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• v.23 no.6
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• pp.51-58
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• 2019

In this study, a set of performance tests on 3D-printed combustor components were carried out to investigate the performance of 3D-printed component and its feasibility for micro gas turbine engines. The test were conducted for four different equivalence ratios under two different engine operating conditions. The measurement results show that the tested combustor had a low total pressure loss coefficient and a uniform exit temperature distribution. However, the combustion efficiency values are less than 93.5% owing to the large amount of UHC and CO, which is considerably lower than a typical gas turbine engine combustor. The performance data obtained from the tests will be used for combustor performance improvements using 3D-printing technology.

• Journal of the Korean Society of Propulsion Engineers
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• v.19 no.5
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• pp.22-30
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• 2015

A gas generator which generates turbine driving gas by burning a part of propellants is used in an open cycle liquid rocket engine and as a main component of an open cycle liquid rocket engine autonomous hot firing tests are required to investigate the combustion performance and characteristics of the gas generator. However, since the combustion gas generated by a gas generator is choked at the turbine nozzle in the turbine manifold, it is necessary to consider the internal volume of turbine manifold as well as that of the gas generator for correct investigation of the combustion performance, characteristics, and acoustic characteristics of the gas generator. Therefore, in the paper hot firing test results of a gas generator with a turbine manifold simulator are described and characteristic prediction using the autonomous test of a gas generator is explained.

• Proceedings of the Korean Society of Propulsion Engineers Conference
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• 2009.11a
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• pp.231-235
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• 2009

The mainly objectives of this study was a combustion dynamics and instability characteristics in a model dump type combustor which is scale down of GE 7FA+e DLN 2.6 gas turbine combustor with running at Seo-Inchon combined cycle power plant. Model gas turbine injector has 2-stage swirl vane and it's reduced 1/3 size of the original one. The shape of plenum and combustor were designed for similar acoustic characteristics. As the result, this research have been shows the peak frequency of model combustor was changed quarter-wave mode to Helmholtz resonator mode in plenum and longitudinal mode in dump combustor at unstable flame conditions caused by the different of combustor temperature and fuel-air mixture distributions.

• Proceedings of the Korean Society of Propulsion Engineers Conference
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• 2009.05a
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• pp.263-266
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• 2009

The mainly objectives of this study was a combustion dynamics and instability characteristics in a model gas turbine dump combustor which is the scale down of GE 7FA+e DLN 2.6 gas turbine combustor. Model gas turbine injector has 2-stage swirl vane and it’s reduced 1/3 size of the original one. The shape of plenum and combustor were designed for similar acoustic characteristics. Inlet air was preheated to $200{\sim}400^{\circ}C$. The flow velocity at mixing nozzle was 30 to 75 m/s and equivalent ratio was 0.4 to 1.2. The combustor length was varied for different acoustic characteristics to $375{\sim}700\;mm$. As the result, this research have been show the combustion instability was observed at lower equivalence ratios ($\Phi$ < $0.5{\sim}0.6$) and higher equivalent ratios ($\Phi$ > $1.1{\sim}1.2$).

• Journal of the Korean Society of Propulsion Engineers
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• v.13 no.2
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• pp.42-53
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• 2009

Gas turbine engine simulation program has been developed. In compressor and turbine, 2-D NS implicit code is used with k-$\omega$ SST turbulent model. In combustor, 0-D lumped method chemical equilibrium code is adopted under the limitations, the products are only 10 species of molecular and air-fuel is perfectly mixed state with 100% combustion efficiency at constant pressure. Fluid properties are shared on interfaces between engine components. The outlet conditions of compressor have been used as the inlet condition of combustor. The inlet condition of turbine comes from the compressor The back pressure in compressor outlet is transferred by the inlet pressure of turbine. Unsteady phenomena at rotor-stator in compressor and turbine is covered by mixing-plane method. The state of engine can be determined only by given inlet condition of compressor, outlet condition of turbine, equivalence ratio and rotating speed.