• 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.30 no.6
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• pp.542-547
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• 1990

가스터빈은 브레이턴사이클을 이용한 것으로서 피스톤 왕복엔진과 함께 동력기관으로써 지금까지 사용되고 있으며 특히 경량, 고출력의 장점으로 인해 항공기 엔진의 추진기로서 많이 사용되고 있다. 1905년 프랑스에서 압축비 4.8회전수 4250rpm으로 40HP의 출력을 내는 현재와 같은 형 태의 가스 터빈을 개발한 이후 많은 발달과 함께 2차 대전 후에는 항공용 뿐만 아니라 발전용, 동력용 등 산업용 엔진에도 응용되었다. 세계적으로는 유럽이 가스 터빈에 관한 연구를 미국보 다 앞서 활발히 진행하였으며 1957년 General Electric사의 F-4팬텀에 사용된 J-79터보 제트 엔진을 개발함으로써 가스터빈 엔진분야에 미국이 주도권을 잡게 되었고 많은 전문회사가 가스 터빈 엔진설계 제작에 참여하고 있다. 이와 같이 가스 터빈에 대한 개발연구가 계속 이루어진 것은 가스 터빈이 다른 동력기관 보다 단위 중량당 많은 출력을 낼 수 있고, 각 요소들이 회전 운동을 함으로써 고속운전을 할 수 있고, 부하 변동에 빨리 적응하며, 마찰부분이 적어 윤활유 소비가 적은 장점들이 있기 때문이다. 본 글에서는 이와 같은 가스 터빈 연구개발의 국내외 현황 및 그 전망에 대해서 기술하고자 한다.

• 기계와재료
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• v.24 no.1
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• pp.36-46
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• 2012

국내 플랜트산업의 낮은 외화가득률의 원인인 낮은 국산화율의 플랜트 기자재 중 하나인 가스터빈은 선진국대비 기술격차가 크고 해외의존도가 높다. 가스터빈은 플랜트 산업에 활용도가 높은 기자재며 특히 오일&가스 플랜트의 경우 upstream에서 downstream에 이르기까지 활용도가 매우 높다. 가스터빈 시장은 연 7.5%의 성장을 보이고 있으며 2015년에는 560억불에 달할 것으로 예상된다. 선진국에서는 ATS, NGST, ETN 등 범국가 단위로 가스터빈 기술을 개발해 왔으며, 최근에는 고효율, 저비용, 친환경 가스터빈 기술향상에 집중하고 있다. 가스터빈 기술은 이제 발전기를 지나 성숙기에 이르고 있지만 국내의 가스터빈 기술은 단위 부품 제작이나 면허 생산 등의 생산 기술에 치우친 초보적인 수준에 머물고 있다.

• Journal of the KSME
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• v.57 no.11
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• pp.39-43
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• 2017

최근 정부의 친환경 에너지 정책에 따라 고효율 가스 복합 발전이 기존의 석탄 화력 복합 발전을 대체하는 추세에 있다. 발전용 가스터빈의 효율 향상에 따라 터빈 입구온도는 현재 $1,600^{\circ}C$에 이르러 가스터빈의 냉각 부하가 크게 증가되어 고온에서의 가스터빈 냉각 기술이 더욱 중요하게 되었다. 이 글에서는 고온에서 가스터빈 공기냉각 기구를 개발하고 냉각 성능 평가에 필요한 고온 풍동 시험설비 및 측정기술을 간략하게 소개하고자 한다.

• Proceedings of the KIEE Conference
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• 2005.07b
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• pp.1733-1735
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• 2005

최근의 소형 분산 전원의 보급 필요성의 커짐으로 전력과 열에너지를 동시에 생산, 이용함으로서 종합 에너지 효율이 높고 공해 배출 및 소음 특성이 우수한 초소형 가스터빈 발전 시스템에 대한 수요가 급증하고 있다. 본 논문은 마이크로 가스터빈 시스템과 그 제어장치의 동작 상태를 모니터링 및 제어하기 위한 마이크로 가스터빈 감시 제어장치와 사용자 인터페이스 프로그램을 소개한다. 마이크로 가스 터빈은 초고속(수만$\sim$10만 RPM)으로 회전하여 발전을 하므로 터빈 및 전동기 설계 기술과 더불어 고성능의 제어 시스템을 필요로 한다. 마이크로 가스터빈의 감시 제어 시스템은 터빈, 발전기 및 전력 변환장치를 제어하는 고성능의 DSP 제어장치들과 고속 직렬 통신 방식으로 연결되어 시스템의 제어 및 상태 감시를 위한 최적의 솔루션을 제공함으로서 마이크로 가스터빈의 개발자와 운용자의 보조 역할을 담당한다.

• Journal of Energy Engineering
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• v.11 no.3
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• pp.187-193
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• 2002

IGCC (Integrated Gasification Combined Cycle) power plant is becoming more attractive because it allows that various fuels like coal, heavy oil md even residue oil and wood are used in a gas turbine. This paper presents a prediction of performances of gas turbine when low caloric value syngas fuels produced from the IGCC is used in it originally designed with natural gas fuel. Using a systemic method which predicts a gas turbine behavior with limited design data, when natural gas, design fuel and four other types of syngas are used in GE 7FA gas turbine, its performances are predicted on design and off-design conditions.

• Journal of the KSME
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• v.34 no.12
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• pp.918-928
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• 1994

금세기 들어 가스터빈 엔진이 실용화되기 시작한 후 1\ulcorner2차 세계대전을 거치면서 향공기 추진 기관으로서의 기술적 진화가 활발히 이루어져 오고 있다. 최근 항공기용 가스터빈 엔진은 100,000 LB급의 초대형 추진기관으로 발전되기에 이르렀고 사용연로의 효율성 및 안정성이 크게 향상 됨으로써 기술적으로 더 이상 개선의 여지가 거의 없을 정도의 수준에 도달했다고도 볼 수 있다. 이러한 추세와 병행해서 최근 분산형 발전설비의 개념이 전 세계적으로 활발하게 응용되고 천 연가스를 이용한 열병합 발전단지의 건설추세에 따라 발전설비용으로서의 가스터빈 응용이 증 가되는 추세에 있다. 또한 일본을 중심으로 가스터빈의 장점을 이용한 비상용 발전설비로의 사 용이 보편화되고 있다. 이 글에서는 발전설비용 산업용 가스터빈의 시장동향을 분석하고, 이에 관련된 소요기술 발전추세를 소개하며, 마지막으로 국내의 산업용 가스터빈 개발현황을 기술하 고자 한다.

• The Magazine for Energy Service Companies
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• s.31
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• pp.38-43
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• 2004

가스터빈을 이용하는 발전시스템 중에서 발전용량이 300kW 이하인 시스템을 마이크로터빈 발전 시스템이라 하며, 가스터빈에서 배출되는 폐열을 활용하여 열효율을 극대화시킨 것이 열병합발전 시스템이다. 마이크로터빈 열병합발전 시스템은 소형이면서 발전 및 열효율이 높고, 환경친화적인 제품 특성을 갖고 있으며, 또한 기존에 주로 사용되고 있는 천연가스 및 액체연료 뿐만 아니라 유정이나 쓰레기 매립장 등에서 버려지는 낮은 품질의 가스도 연료로 사용할 수 있도록 하여 에너지 활용도를 높일 수 있다. 본문에서는 국내에서 개발중인 65kW급 마이크로터빈 열병합발전 시스템을 소개하고 현재까지의 개발현황을 정리하였다.

• Proceedings of the Korean Society of Propulsion Engineers Conference
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• 1999.04a
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• pp.14-14
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• 1999

비활성 가스제너레이터는 가스터빈 추진기관 및 기타 열기관을 이용하여 연소가 되지 않는 저온의 공기를 생산하는 기계장치를 말하며 이러한 저온의 비활성 기체를 화재 지역에 분사하는 경우 기존의 소방수를 이용한 화재 진압방식보다 매우 효율적으로 화재진압에 사용되어 질 수 있다. 일반적으로 민항기 등의 가스터빈 추진 기관에서 배기되는 기체내에는 터빈입구온도(TIT : Turbine Inlet Temperature)및 초과공기지수(Excess Air Coefficient)에 따라 다르게 나타나지만 TIT가 1500$^{\circ}$K인 경우 약 13-14%정도의 산소가 잔존하는 것으로 알려져 있다. 따라서 본 연구에서는 가스터빈 및 열교환 시스템 그리고 터빈 1단 등의 시스템 조합율을 통하여 대기 중의 기체의 온도를 영하 2$0^{\circ}C$ 및 산소함유량을 약 5%수준까지 낮춤으로서 이를 대형 화재 진압에 사용하기 위한 연구이다. 비활성 가스제너레이터에 사용하는 연료로는 Kerosene 및 CNG(Compressed Natural Gas)등이 사용될 수 있으며, 유량이 8.1kg/sec인 터보축 가스터빈 엔진을 사용하는 경우 18750㎥ 부피의 비활성기체를 생산하는데 Kerosene 연료가 약 1톤(200＄ 이하)이 필요한 것으로 계산되며 이에 소요되는 시간도 약 52분에 지나지 않는 것으로 계산되었다. 만일 50kg/sec의 보다 큰 가스터빈 엔진을 사용하는 경우 약 9분 정도가 필요한 것으로 계산되었다. 사용되는 가스터빈은 압축비가 15, 열교환기의 효율이 $\varepsilon$=0. 그리고 최종 터빈 1단의 팽창비가 1.25가 적합한 것으로 계산된다. 연구 분석 결과 기술적 문제점으로는 배기 가스온도가 낮은데 따른 출구 부분의 Bearing, Sealing이 문제가 될 수 있다고 판단되며 배기 가스 자체에 대기 공기중에 함유되어 있던 습기가 얼어붙는(Icing화) 문제가 발생하기 때문에 배기가스의 Icing을 방지하기 위하여 압축기 끝단에서 공기를 추출하여 배기부분에 송출할 필요성이 있는 것으로 판단되었다. 출구가스의 기체 유동속도가 매우 빠르므로 (100-l10m.sec) 이를 완화하기 위한 디퓨저의 설계가 요구된다고 판단된다. 또 연소기 후방에 물을 주입하는 경우 열교환기 및 기타 부분품에 발생할 수 있는 부식 및 열교환 효율 저하도 간과할 수 없는 문제로 파악되었다. 이러한 기술적 문제가 적절히 해결되는 경우 비활성 가스 제너레이터는 민수용으로는 대형 빌딩, 산림, 유조선 등의 화재에 매우 적절히 사용되어 질 수 있을 뿐 아니라 군사적으로도 군사작전 중 및 공군 기지의 화재 그리고 지하벙커에 설치되어 있는 고급 첨단 군사 장비 등의 화재 뿐 아니라 대간첩작전 등에 효과적으로 활용될 수 있을 것으로 판단된다.

• Journal of the KSME
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• v.33 no.1
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• pp.3-13
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• 1993

열에너지를 기계에너지로 변환하여 다시 전기에너지로 변환시켜 전기를 생산하는 발전설비로는 원자력발전, 석탄-석유 화력발전이 주종을 이루고 있으나 최근에는 원자력안전과 폐기물 처리 문제 및 화력발전의 엄격한 환경공해 규제의 제약 때문에 청전연료를 사용하는 가스터빈을 응 용한 고효율 복합 발전설비가 점차 각광을 받기 시작하고 있다. 최근에 국내에서도 국책 연구 과제로 고효율 가스터빈 연구개발이 진행되고 있고 가스터빈 제작에 대기업체의 참여와 관심이 증가되고 있는 것은 다행한 일이며 이러한 체제에 가스터빈 이해에 다소나마 도움이 되고자 그 현황과 전망에 대하여 살펴보고자 한다.