• Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers B
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• v.36 no.2
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• pp.171-179
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• 2012

Cooling of hot sections, especially the turbine nozzle and rotor blades, has a significant impact on gas turbine performance. In this study, the influence of precooling of the cooling air on the performance of gas turbines and their combined cycle plants was investigated. A state-of-the-art F-class gas turbine was selected, and its design performance was deliberately simulated using detailed component models including turbine blade cooling. Off-design analysis was used to simulate changes in the operating conditions and performance of the gas turbines due to precooling of the cooling air. Thermodynamic and aerodynamic models were used to simulate the performance of the cooled nozzle and rotor blade. In the combined cycle plant, the heat rejected from the cooling air was recovered at the bottoming steam cycle to optimize the overall plant performance. With a 200K decrease of all cooling air stream, an almost 1.78% power upgrade due to increase in main gas flow and a 0.70 percent point efficiency decrease due to the fuel flow increase to maintain design turbine inlet temperature were predicted.

• Proceedings of the Korea Society for Energy Engineering kosee Conference
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• 1993.11a
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• pp.22-30
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• 1993

증기분사 가스터빈 시스템의 성능예측 모델을 상용모사기인 ASPEN 코드를 이용하여 개발하였다. 압축기 및 터빈은 등엔트로피 과정으로, 연소기는 Thermal NOx 생성을 수반하는 연소모형으로서 가정하였다. 또한 터빈 냉각을 위한 추출공기량과 냉각공기가 터빈 성능에 미치는 영향은 적절한 상관 관계식을 도입하여 평가하였다. 본 예측 모델을 이용하여 예측된 결과와 실험결과간의 비교를 통하여 모델의 타당성을 제시하였고, 증기 분사량 및 터빈 냉각변수 변화에 따른 예측결과를 통하여 가스터빈 시스템 설계기준을 제시하였다.

• Proceedings of the Korea Society for Energy Engineering kosee Conference
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• 1998.05a
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• pp.137-143
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• 1998

가스터빈의 성능은 대기온도가 상승함에 따라 그 성능이 감소하는 특성을 가지고 있어 전력공급의 필요성이 더욱 큰 여름철에 전력공급능력이 저하되고 있는 실정이다. 이에 대한 대처방안으로서 국외에서는 빙축열시스템을 이용하여 가스터빈 압축기의 입구공기를 냉각시키는 기술이 실제 적용되고 있다고 보고되었다. 그러나 이러한 기술을 국내에 적용하기 위해서는 국내의 기후환경에 적합한 시스템을 설계하여 그 효과를 분석할 필요가 있다. (중략)

• Journal of Energy Engineering
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• v.8 no.1
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• pp.159-165
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• 1999

복합화력 발전플랜트의 운전에서 특히 하절기의 첨두부하시에 외기온도의 상승으로 인한 가스터빈의 출력 감소를 해결하기 위한 방법으로 LNG 연료가 보유하고 있는 냉열을 이용하여 압축기로 유입되는 공기 온도를 감소시키는 냉각시스템의 개념을 개발하고자 복합화력 발전플랜트에 대한 설계점 및 외기온도 변화에 대한 탈설계점 모델링 연구를 수행하였다. 대상 프랜트는 940 MW 서인천 복합 발전플랜트 모듈의 단위 블록을 선택하였으며 발전플랜트 전용 해석코드인 GateCycle을 이용하여 가스터빈과 증기사이클의 주요 기기 들에 대한 모델을 개발하였다. 개발된 모델의 결과를 대상플랜트의 시운전결과와 비교하여 모델의 적정성을 검증하였다. 출력, 효율, 온도 및 유량 등 주요 설계인자들이 최대 ~1.3%의 상대오차 범위 안에서 만족할 만한 신뢰도를 갖는 것을 확인하였다. 탈설계점 성능해석은 본 논문과 관련한 연구의 주목적인 LNG 냉열에 의한 유입공기 냉각시스템 설계시의 경계변수인 외기온도 증가에 대한 각 사이클의 특성변화를 대상으로 하였다. 종합적으로 외기온도가 증가하면 압축기로 유입되는 공기의 양과 이에 대응하는 소요 연료량이 동시에 감소하므로 연소에 따른 가스터빈의 팽창비가 감소한다. 이로 인하여 외기온도 증가시에 가스터빈 출력감소율은 0.5%/$^{\circ}C$로서 배기가스를 이용하는 증기사이클의 출력감소율 0.2%/$^{\circ}C$에 비해 민감하므로 가스터빈 유입공기의 냉각시스템의 설계는 복합화력발전 플랜트의 효율 향상에 크게 기여할 것으로 예상된다.

• Journal of the Korean Society for Aeronautical & Space Sciences
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• v.47 no.12
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• pp.881-889
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• 2019

The pre-swirl system is the device that minimizes energy loss of turbine cooling airflow from the stationary parts into rotating parts. In this paper, an off-design analysis was conducted for the ambient air temperature and turbine load conditions. The discharge coefficient was constant for ambient air temperature and turbine load. However, adiabatic effectiveness was increased. This is due to the volume flow rate. The volume flow rate was increased at higher ambient temperature and higher turbine load. It means that the volume of cooling air was increased and the cooling performance of the air was improved. Consequently, adiabatic effectiveness increased by 30.46% at 100% turbine load compared to 20% turbine load. And increased by 18.42% at 55℃ ambient air temperature compared to -20℃ ambient air temperature.

• Journal of Energy Engineering
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• v.3 no.1
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• pp.28-35
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• 1994

가스터빈 사이클의 성능 및 NOx 배출물 생성량 예측을 위한 모사 프로그램을 개발하였다. 압축기 및 터빈은 등엔트로피 과정으로, 연소기는 Thermal NOx 생성을 수반하는 연소모형으로서 가정하였다. 또한 터빈 냉각을 위한 추출공기량과 냉각방식이 성능에 미치는 적절한 상관 관계식을 도입하여 평가하였다. 본 성능평가 모델을 이용하여 예측된 결과와 실험결과간의 비교를 통하여 모델의 타당성을 검증하였고, 증기 분사량, 터빈 냉각변수 및 압축비 변화에 따른 예측결과를 통하여 가스터빈 시스템 최적 운전 및 설계기준을 제시하였다.

• The Magazine of the Society of Air-Conditioning and Refrigerating Engineers of Korea
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• v.43 no.8
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• pp.52-57
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• 2014

• Proceedings of the Korea Society for Energy Engineering kosee Conference
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• 1997.10a
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• pp.3-8
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• 1997

본 연구에서는 복합발전시스템의 외기온도 변화로 인한 출력저하 문제를 극복할 수 있는 LNG 냉열 이용 복합발전 시스템을 제안하였다. 본 연구에 의해 제안된 LNG 냉열 이용 복합발전 시스템의 타당성을 검토하기 위해 ASPEN과 GateCycle을 이용한 시뮬레이션 모델을 구성하였고, 모델에 의해 예측한 결과를 실제 발전소 성능시험결과와 비교하여, 본 시뮬레이션 방법의 예측정확도를 검증하였다. 본 시뮬레이션 방법을 토대로 LNG 냉열을 이용하여 가스터빈의 유입공기를 냉각시켰을 경우의 복합발전 시스템 성능변화를 분석하였다. 그 결과 LNG 냉열을 이용하여 유입 공기를 원하는 온도까지 냉각시켜 하절기에도 출력을 일정하게 유지시킬 수 있음을 확인할 수 있었고, 이를 위한 기스터빈과 LNG 간의 열교환기 설계기준도 제시하였다.

• Proceedings of the Korean Society of Propulsion Engineers Conference
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• 2008.11a
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• pp.437-438
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• 2008

To improve efficiency and allowable life of gas turbine and ram jet, the proper cooling techniques are needed. It is required not only the basic research of variable cooling techniques but also analysis of real operating conditions when we design the cooling system. From the present experimental and analytical results, we can predict the thermal stress and allowable life. This design process is for a thermal design technique that is the most foundational design technique to improve the efficiency of gas turbines and ram jets

• Proceedings of the Korean Society of Marine Engineers Conference
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• 2012.06a
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• pp.140-140
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• 2012