[보고서]1350℃급 가스터빈 combustion liner 및 transition piece 적용 신 열차폐 코팅기술 개발

1350℃급 가스터빈 combustion liner 및 transition piece 적용 신 열차폐 코팅기술 개발 원문보기

보고서 정보
주관연구기관	한양대학교 산학협력단
보고서유형	최종보고서
발행국가	대한민국
언어	한국어
발행년월	2011-08
과제시작연도	2010
주관부처	지식경제부 Ministry of Knowledge Economy
등록번호	TRKO201300008025
과제고유번호	1415114246
사업명	전력산업원천기술개발사업
DB 구축일자	2013-05-20
키워드	가스터빈.컨버스쳔 라이너.트랜지션피스.열차폐용 소재.코팅공정변수.대면적 열차폐 코팅.신뢰성 평가.국산화.Gas turbine.Combustion liner.Transition piece.Thermal barrier material.Coating process parameter.Large area thermal barrier coating.Reliability assessment.Localization.

초록 ▼

O TBC 원천소재 조성확보 및 균일화
- 1,350 ${^{\circ}C}$ 급 가스터빈 C/L 및 T/P 적용 신 열차폐재 조성인 8wt%의 YSZ 소재 확보
- $CeO_{2},\;HfO_{2},\;La_{2}O_{3},\;Gd_{2}O_{3}$ O TBC 원천소재 조성확보 및 균일화
- 1,350 ${^{\circ}C}$ 급 가스터빈 C/L 및 T/P 적용 신 열차폐재 조성인 8wt%의 YSZ 소재 확보
- $CeO_{2},\;HfO_{2},\;La_{2}O_{3},\;Gd_{2}O_{3}$ 등이 첨가된 $ZrO_{2}$ 소재 등 다양한 원천소재의 조성 확보와 나노입자 배열기술 확립
- 다양한 원료조건, 분무성형 조건 하에서 다양한 입자크기와 분포, 밀도 및 유동성을 갖는 용사코팅용 분말을 자체 제작 ${\cdot}$ 개발
O APS 코팅 공정변수 제어 및 안정화
- APS 코팅 시스템 (9MB, 3MBT, 11MBT, $<TEX>$TriplexPro^{TM}$</TEX>$ -200)과 HVOF 코팅 시스템을 이용하여 대면적 코팅 공정변수 제어 및 이에 대한 공정 안정화 달성
- OEM TBC와 확보된 코팅공정이 적용된 TBC의 비교 ${\cdot}$ 분석을 통해 본 연구에서 개발한 TBC 층의 우수한 열적 ${\cdot}$ 기계적 성능 및 내구성 확보
O 코팅 특성 및 수명평가 기술
- OEM TBC 시험편 (C/L 및 T/P), 신구상화 분말 (HK-1, HK-2) 적용 TBC 시험편, 상용 열차폐 코팅분말 (204C-NS) 및 신 구상화 분말 (HK-4, HK-7, HK-8) 적용 TBC 시험편 등에 대한 등온 열피로 시험 수행
- 1,350 ${^{\circ}C}$ 급 가스터빈용 C/L 및 T/P의 모사환경 하에서 열피로 시험이 가능한 장비의 자체 제작을 통한 반복 열피로 시험 수행
- C/L의 경우 24,000 EOH (1,143 cycles), T/P의 경우 18,000 EOH (857 cycles, OEM T/P 코팅층의 수명)까지의 열피로 시험에서, 개발 ${\cdot}$ 확보된 공정변수가 적용된 TBC의 우수한 열적 ${\cdot}$ 기계적 특성 확보
- 코팅 공정변수 적용에 따른 기계적 ${\cdot}$ 열적 특성 및 손상내구성 평가와 이종 접합 재료에 대한 계면 미세구조 분석을 통해, 개발 ${\cdot}$ 확보된 공정변수가 적용된 TBC가 OEM TBC에 비해 동등이상의 특성 확인
O 대면적 코팅 공정 최적화 및 실용화
- 개발된 열차폐 코팅재에 대한 최적 코팅재 및 공정조건을 선정하고, 대면적 코팅 공정기술에 응용하여 대면적 코팅의 공정 최적화 확립
- 시작품 C/L 및 T/P에 적용하기 위한 대면적 코팅의 공정 최적화를 통한 계면 안정화 확보
- 코팅 공정 실용화를 통해 시작품 C/L에 대면적 코팅을 적용하였으며, 2010년 5월 6일 한국남부발전(주) 부산천연가스발전본부 7호기 1번에 장착 실증시험을 완료하였으며 (12,000 EOH), 대면적 코팅이 적용된 시작품 T/P는 한국남부발전(주) 부산천연가스발전본부의 보수 ${\cdot}$ 유지 일정에 따라 장착 실증시험 수행예정 (조립성 테스트 완료)
O 기타 요소기술 개발 내용 및 결과
- C/L 및 T/P 적용 열차폐 코팅의 효율 및 내구성 향상을 위한 연구수행
- 층간의 계면 안정성 확보를 위한 중간층 도입 및 경사화 구조체 형성기술, DVC-TBC 형성기술, Super B 형성기술 등 확보
- TBC 시스템에서 물성차이에 기인하는 열탄성 특성을 고찰하여 열차폐효율 및 내구성 향상을 가져올 수 잇는 최적 물성 조합비 제시

목차 Contents

제출문 ... 1
기술개발사업 최종보고서 초록 ... 2
기술개발사업 주요 연구성과 ... 14
목차 ... 26
제 1장 개발기술의 개요 ... 28
제 1절 개발대상 기술ㆍ제품의 개요 ... 28
제 2 절 개발기술의 중요성 및 필요성 ... 31
제 3 절 국ㆍ내외 관련 기술 및 시장 현황 ... 36
1. 국내 기술 및 산업화 동향 ... 36
2. 국외 기술 및 산업화 동향 ... 40
3. 국내ㆍ외 지식재산권 현황 ... 46
4. 국내ㆍ외 시장 현황 ... 54
제 4 절 기술개발 시 예상되는 기술적·경제적 파급 효과 ... 55
1. 기술적 측면 ... 55
2. 산업ㆍ경제적 측면 ... 56
3. 정책적 측면 ... 57
제 2장 기술개발 내용 및 방법 ... 58
제 1절 최종 목표 및 평가 방법 ... 58
제 2절 단계 목표 및 평가 방법 ... 60
1. 1단계 목표 및 평가 방법 ... 60
2. 2단계 목표 및 평가 방법 ... 61
제 3절 연차별 목표 및 평가방법 ... 62
1. 주관기관 개발 목표 및 내용 ... 62
2. 위탁기관 개발 목표 및 개발 내용 ... 66
제 3장 기술개발 결과 및 사업화 계획 ... 73
제 1절 기술개발 추진 체계 및 일정 ... 73
1. 추진 체계 ... 73
2. 추진 일정 ... 74
3. 추진 전략 ... 79
제 2절 기술개발 추진실적 ... 83
1. OEM 코팅 분석 및 평가 ... 83
2. 열차폐 코팅 출발물질 제어기술 ... 99
3. 열차폐 코팅 공정변수 제어기술 ... 141
4. 응력완화형 신 열차폐 코팅 형성기술 ... 173
5. 열차폐 코팅층 기계적ㆍ열적 특성 및 손상내구성 평가 ... 201
6. 연소기 부품에 대한 열차폐 코팅 적용 ... 258
7. 열차폐 코팅에 대한 열피로 수명평가 ... 273
8. 열차폐 코팅에 대한 열탄성 물성 고찰 ... 310
9. 시작품 평가 및 비교분석 ... 322
10. 연소기 부품 장착 실증 시험 ... 338
제 3절 시장 현황 및 사업화 현황 ... 341
1. 국내ㆍ외 시장 현황 ... 341
2. 산업ㆍ경제적 기여도 및 전망 ... 343
3. 기술적 기여도 및 전망 ... 345
부록 ... 346
부록 1. 해외과학 기술 정보 ... 346
부록 2. 국제공동 연구 협약서 ... 354
부록 3. 국제공동 연구 결과 ... 357
최종보고서 요약서 ... 384

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연구책임자(Manager) :	-
과제기간(DetailSeriesProject) :	-
총연구비 (DetailSeriesProject) :	-
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기대효과(Effect) :	-

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