초록 ▼

○ 일본에서는 ‘1700℃급 초고온 가스터빈 요소기술 개발’이라는 국가 프로젝트가 2004년부터 현재까지 진행되고 있으며 이의 중간 개발성과를 활용하여 터빈 입구온도 1600℃의 고효율 가스터빈이 개발되어 실증에 성공한 바 있다. 한편 본고는 1650℃급 고효율 가스터빈 복합발전(GTCC)의 개발 과정에서 가스터빈에 대한 연소진동기구, 역화현상, 터빈 블레이드 열전달률 분포 등에 대한 정확한 계측과 예측기술의 개발을 우선 이루어져야 할 과제로 선정하여 이를 해설하였다.

○ 연소진동 기구의 계측과 예측에는

○ 일본에서는 ‘1700℃급 초고온 가스터빈 요소기술 개발’이라는 국가 프로젝트가 2004년부터 현재까지 진행되고 있으며 이의 중간 개발성과를 활용하여 터빈 입구온도 1600℃의 고효율 가스터빈이 개발되어 실증에 성공한 바 있다. 한편 본고는 1650℃급 고효율 가스터빈 복합발전(GTCC)의 개발 과정에서 가스터빈에 대한 연소진동기구, 역화현상, 터빈 블레이드 열전달률 분포 등에 대한 정확한 계측과 예측기술의 개발을 우선 이루어져야 할 과제로 선정하여 이를 해설하였다.

○ 연소진동 기구의 계측과 예측에는 레일리 기준, 수산기 평면 레이저 유기형광법 등이 실험․시뮬레이션과 함께 적용되었다. 또한 가스터빈의 역화현상은 예혼합 가스의 시간평균 유속분포를 분석함으로써 역화현상 형태를 예측하는데 응용하였으며 터빈 블레이드 열전달률 분포는 기본적으로 수치해석을 통한 예측이 이루어졌다.

○ GTCC는 가스터빈과 그 배기가스를 이용하여 증기터빈으로도 발전할 수 있는 고효율․청정시스템으로서, 화석연료를 이용하는 발전설비 중에서 효율이 가장 높으며 단시일 내 경제성 확보가 용이하다. 한편 석탄가스화 복합발전(Integrated Gasification Combined Cycle: IGCC)은 석탄을 가스화하여 GTCC와 조합시킴으로써 종래의 석탄화력 발전에 비하여 저품위 석탄을 사용해도 발전효율을 크게 향상시킬 수 있는 화력발전 시스템이다.

○ 우리나라에서도 정부(산업통상자원부) 지원 하에 한국서부발전(주), 두산중공업(주), 현대중공업(주) 등 3사 주관으로 2015년 말부터 충남 태안에 ‘300㎿급 한국형 IGCC 실증 플랜트’를 건설하고 있으며, 2016년 상반기에 시운전에 들어갈 예정이다. 또한 우리나라에는 근년에 전원의 안정적 확보를 위하여 일본의 Mitsubishi 중공업으로부터 475만㎾ 용량(10기)의 가스터빈이 GTCC용으로 도입되었다. 따라서 동사의 기존 GTCC와 함께 본고의 고효율 가스터빈의 실현을 위한 연소와 전열분야의 해석과 계측기술 내용에도 관심을 가질 필요가 있다.