• 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.

• Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers B
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• v.38 no.12
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• pp.1057-1064
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• 2014

Recently, there has been a growing interest in sustainable energy. One method that has been used is an organic Rankine cycle using conventional turbine technology with a low-temperature waste heat source. A 200-kW organic Rankine cycle (ORC) system was designed for a waste heat recovery application using R245fa as the working fluid. A radial turbine running at 15,000 rpm was employed to generate more than 200 kW with an expansion ratio of nine. Because an ORC turbine uses a refrigerant as the working fluid, the ideal gas law was not employed to design the turbine. In addition, the complexity of the molecular structure of R245fa made it difficult to design the turbine. Because R245fa has an Ma value of one at a low velocity for the working fluid (about 1/3 of the speed of sound in air) at about $100^{\circ}C$, it easily reaches a supersonic flow condition with a small pressure expansion. To increase the efficiency of the turbine, a dual stage radial-type turbine with a subsonic speed was suggested. This paper will describe the design procedure and performance evaluation of the ORC turbine using R245fa.

• Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers B
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• v.36 no.9
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• pp.937-944
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• 2012

The thermodynamic characteristics of a trilateral cycle with water as a working fluid have been theoretically investigated for an electric generation system to recover the waste heat of the exhaust gas from a diesel engine used for the propulsion of a large ship. As a result, when a heat source was given, the efficiencies of energy and exergy were maximized by the specific conditions of the pressure and mass flow rate for the working fluid at the turbine(expander) inlet. In this case, as the condensation temperature increased, the volume expansion ratio of the turbine could be reduced properly; however, the exergy loss of the heat source and exergy destruction of the condenser increased. Therefore, in order to recover the waste exergy from the topping cycle, the combined cycle with a bottoming cycle such as an organic Rankine cycle, which is utilized at relatively low temperatures, was found to be useful.

• Proceedings of the Korean Society of Propulsion Engineers Conference
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• 1995.11a
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• pp.107-114
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• 1995

최근 개발 중이거나 개발 예정인 항공기용 가스터빈의 종류, 현황 및 적용 기술 등을 설명하였다. 가스터빈은 군용. 민간용으로 임무 또는 목적에 따라 특성화된 엔진으로 발전되고 있으며 이러한 추세에 따라 복합사이클 엔진, 고속터보프롭엔진, 프롭팬엔진, 덕트 없는 팬엔진(UDF). 초고바이패스(VHPR)엔진, 열재생엔진 및 V/STOL용엔진 등에 대한 개발현황 및 각 주요구성품의 최신요소기술들이 설명되었다. 또한 우리나라 항공용 가스 터빈 엔진 개발 기술의 현황과 발전방향에 대해 간략히 제시하였다.

• 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.

• Proceedings of the KAIS Fall Conference
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• 2010.11b
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• pp.684-687
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• 2010

본 논문은 복합사이클 발전플랜트의 폐열회수 보일러 최적운전 및 최적설계에 대한 새로운 접근 방법을 도출하기 위해 폐열회수 보일러에서 발생되는 증기로 증기터빈을 구동하는 하부사이클 효율을 검토하였다. 열역학 제1법칙 해석을 통해 하부사이클 에너지 평형을 검토하였고, 열역학 제2법칙을 통해 엑서지 평형을 검토하였다. 하부사이클 효율이 최대가 되는 폐열회수 보일러를 설계하기 위해서는 열역학 제1법칙을 해석할 경우 하부사이클 전체를 해석하여야 함을 알 수 있다. 하지만, 열역학 제2법칙을 통한 엑서지 해석을 행할 경우 하부사이클 효율이 최대가 되는 증발온도와 폐여회수 보일러에서 소모되는 엑서지가 최소가 되는 점이 일치함을 알 수 있었다. 따라서 본 논문을 통해 폐열회수 보일러에서 소모되는 엑서지 해석을 통해 하부사이클 효율이 최대가 되는 폐열회수 보일러 최적화가 가능함을 알 수 있다.

• Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers B
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• v.37 no.12
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• pp.1137-1145
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• 2013

In this study, exergy analysis of a thermally activated refrigeration cycle, a combined organic Rankine cycle (ORC), and a vapor compression cycle (VCC) were conducted. It is considered that a system uses a low-temperature heat source in the form of sensible heat, such as various renewable energy sources or waste heat from industries, and one of eight working fluids: R143a, R22, R134a, propane, isobutane, butane, R245fa, or R123. The effects of turbine inlet pressure and the working fluid selected on the exergy destructions (anergies) at various system components as well as the COP and exergy efficiency of the system were analyzed and discussed. The results show that the component of the greatest exergy destruction in the system varies sensitively with the turbine inlet pressure and/or working fluid.

• 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.

• Journal of the Korean Society of Propulsion Engineers
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• v.23 no.5
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• pp.101-106
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• 2019

Carbon deposition on the turbine nozzle throat of a LOx/kerosene gas generator cycle(open cycle) engine causes performance reduction of the engine. Estimation methods for a turbine nozzle throat area are proposed. The discharge coefficient of the turbine nozzle was estimated with the turbine gas properties such as gas constant, specific heat ratio, and temperatures. The pressure ratio and temperature ratio of the turbine nozzle throat, was utilized to estimate the discharge coefficient also. Estimated discharge coefficient of turbine nozzle throat of KSLV-II 1st stage engine shows the carbon deposition effects on the turbine nozzle throat of a LOx/kerosene open cycle engine.

• Journal of Energy Engineering
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• v.5 no.1
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• pp.8-18
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• 1996

As a part of comprehensive IGCC process simulation, the thermal performance analysis was performed for coal gas firing combined power plant. The combined cycle analyzed consisted of il Texaco gasifier and a low temperature gas cleanup system for the gasification block and a GE 7FA gas turbine, a HRSG and steam turbine for the power block. A steady state simulator called ASPEN(Advanced System for Process Engineering) code was used to simulate IGCC processes. Composed IGCC configuration included air integration between ASU and gas turbine and steam integration between gasifier, gas clean up and steam turbine. The results showed 20% increase in terms of gas turbine power output(MWe) comparing with natural gas case based on same heat input. The results were compared with other study results which Bechtel Canada Inc. performed for Nova Scotia power plant in 1991 and the consistency was identified within two studies. As a result, the analysing method used in this study is verified as a sound tool for commercial IGCC process evaluation.