• 한국에너지공학회:학술대회논문집
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• 한국에너지공학회 1994년도 추계학술발표회 초록집
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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.

• 기계저널
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• 제34권12호
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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.

• 한국추진공학회:학술대회논문집
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• 한국추진공학회 1998년도 제10회 학술강연회논문집
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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.

• 한국추진공학회지
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• 제19권5호
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• pp.22-30
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• 2015

개방형 사이클의 액체로켓엔진에서는 추진제 중 일부를 연소시켜 터빈 구동용 가스를 생성시키는 가스발생기가 사용되며, 개방형 사이클 액체로켓엔진의 주요 구성품으로서 가스발생기 자체의 연소성능 및 특성을 파악하기 위한 연소시험이 요구된다. 하지만, 가스발생기에서 생성된 연소가스는 터빈 매니폴드의 터빈 노즐에서 질식이 이루어지기 때문에 가스발생기뿐만 아니라 터빈 매니폴드 내부 부피를 고려해야만 가스발생기의 연소 성능 및 특성, 그리고 음향 특성을 정확히 파악할 수 있다. 따라서, 본 논문에서는 터빈 매니폴드 모사장치를 이용한 가스발생기 연소시험 결과를 기술하고 가스발생기 단독 연소시험 결과를 이용한 특성 예측을 설명한다.

• 한국에너지공학회:학술대회논문집
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• 한국에너지공학회 1994년도 춘계학술발표회 초록집
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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.

• 한국추진공학회:학술대회논문집
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• 한국추진공학회 2008년도 제31회 추계학술대회논문집
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• pp.405-406
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• 2008

연소기는 가스터빈 엔진의 주요 구성품 중의 하나이며, 다른 구성품과 달리 거의 시험을 통해서 개발된다. 항우연은 항공용 및 발전용 가스터빈의 연소기 성능시험을 성공적으로 수행해왔다. 연소기 성능시험을 위해서는 대량의 공기를 고온/고압 조건으로 공급해야 하므로, 시험은 대형 시험설비에서 이루어진다.

• 한국추진공학회지
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• 제23권6호
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• pp.51-58
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• 2019

본 연구에서는 소형 무인기에 사용되는 초소형 가스터빈 엔진의 연소기를 3D 프린팅으로 제작하고, 시험 설비와 리그를 제작하여 연소기 단품 성능시험을 수행하였다. 연소기 성능시험은 두 가지 부하조건에서 당량비를 조절하여 각 부하조건 별 4가지 시험조건에서 수행하였다. 성능시험 결과 연소기의 압력손실과 출구온도분포는 우수하였지만, 연소가스에서 다량의 UHC와 CO가 검출되어 연소효율은 일반적인 가스터빈 연소기에 비해 아주 낮음을 확인하였다. 성능시험을 통해 획득한 정량적 성능데이터는 향후 3D 프린팅 기술로 성능이 개선된 연소기의 설계와 제작에 활용 할 예정이다.

• 한국추진공학회:학술대회논문집
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• 한국추진공학회 2005년도 제25회 추계학술대회논문집
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• pp.220-223
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• 2005

본 연구에서는 러시아, 미국, 유럽, 일본의 가스발생기 사이클 엔진 시스템 설계인자를 조사하여 비교 검토하였다. 연소기의 특성속도, 연소기 분사기 차압, 터보펌프 토출압, 펌프효율, 터빈의 비출력 등의 설계인자를 비교한 결과 연소기의 특성속도는 1700-1770 m/s, 분사기차압은 4-10bar, 터보 펌프 토출압은 연소기 압력의 120-230%, 펌프효율은 60-80%, 터빈의 비출력은 $0.28-0.58MW{\cdot}s/kg$의 범위에 있다. 터빈 입구의 가스온도는 터빈의 비출력과 밀접한 관련이 있으며 터빈재질로 인한 한계를 고려하여 결정되어야 한다.

• 기계저널
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• 제32권7호
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• pp.581-587
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• 1992

가스터빈 엔진의 설계는 압축기와 터빈의 효율 이외에도 여러 가지 현실적인 요소가 커다란 영 향을 미치므로 이러한 것들이 설계시에 고려되어야 하며 기존의 기술수준과 부품을 가능한 한 활용하는 것이 현명하다. 특히 산업용 터빈의 개발을 위한 시제 엔진 설계시에는 이러한 접근 방법이 현실적으로 성공 가능성이 크다. 예를 들어서, 기술축적과 연구를 위해서 산업용 엔진을 개발하고자 할 때에 엔진 전부를 설계하는 것보다는 구하기가 용이한 기존의 소형 항공기 엔진의 가스발생기 부분 (압축기, 연소기, 압축기 터빈으로 구성된 부분)을 개조하여 활용하고 동력터 빈과 동력전달 부분만을 자체 설계하여 결합시켜서 개발한다든가 하는 것이 효과적일 것이다.

• 한국추진공학회:학술대회논문집
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• 한국추진공학회 2009년도 제33회 추계학술대회논문집
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• pp.231-235
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• 2009

본 연구의 목적은 실제로 서인천 발전본부에서 운용하고 있는 GE 7FA+e DLN 2.6 가스터빈 연소기의 연소특성과 배기배출물에 대한 제어 연구를 소개하고 모형 가스터빈 연소기의 연소동특성 및 연소불안정 현상을 확인하고자 한다. 모형 연료노즐은 실제의 1/3 크기로 상사하여 제작되었고, 실제 노즐과 동일한 각도의 2단 스월러(swirl vane)를 가지고 있다. Plenum과 연소기의 형상은 실 가스터빈과 유사한 음향학적 특성을 가질 수 있도록 설계되었고 실험은 공기온도, 노즐출구 속도, 당량비, 연소실 길이를 변수로 이루어졌으며, 그 결과 연소실의 연소불안정 mode는 각각의 실험 변수에 따라서 연소실의 공진주파수의 영향, 연소온도와 공기-연료 혼합기 분포에 의해서 mode가 전이되는 현상을 확인하였다.