초록 ▼

핵심기술
압축기/터빈의 최적 에어포일 설계 및 공기역학적 손실 최소화 설계기술, 저 NOx 연소 및 연소 불안정성 진단 및 제어기술 등
최종목표
본 과제의 최종목표는 제품 경쟁력을 확보한 5MW급 발전용 가스터빈 개발이다. 개발 대상 가스터빈의 목표 사양은 다음과 같다.
- 엔진 출력 5MW 이상
- 엔진 효율 31% 이상
- 저공해 특성(NOx) 25ppm이하
- TBO(Turbine between Overhaul) : 30,000 hr
- 엔진수명: 100,000 hr
개발내용 및

핵심기술
압축기/터빈의 최적 에어포일 설계 및 공기역학적 손실 최소화 설계기술, 저 NOx 연소 및 연소 불안정성 진단 및 제어기술 등
최종목표
본 과제의 최종목표는 제품 경쟁력을 확보한 5MW급 발전용 가스터빈 개발이다. 개발 대상 가스터빈의 목표 사양은 다음과 같다.
- 엔진 출력 5MW 이상
- 엔진 효율 31% 이상
- 저공해 특성(NOx) 25ppm이하
- TBO(Turbine between Overhaul) : 30,000 hr
- 엔진수명: 100,000 hr
개발내용 및 결과
5MW급 가스터빈의 설계, 제작 및 성능시험 등의 기술개발을 통해 출력 5.1MW, 효율 30.5%로 가스터빈 개발 목표 성능을 달성하였다. 주요 개발 내용은 다음과 같다.
- 가스터빈 설계, 제작 및 시험 : 목표성능 달성
- 엔진시험 설비 구축 및 시험/평가기술 확보
- 핵심 부품 국산화 : 터빈 디스크, 터빈 블레이드, 연소기 버너 등
- 소형 가스터빈 엔진 제작 및 정밀 주단조 기술개발
- 연소기 및 압축기의 성능시험 기술개발
- 소형 가스터빈 엔진 진단시스템 및 연소튜닝 기술개발
기술개발배경
가스터빈은 열병합 발전 및 복합 발전 시스템의 핵심 기자재로, 현재 국내 제작사의 부재로 전량 수입에 의존하고 있다. 가스터빈 분야는 선진외국의 전략산업으로 기술이전이 원천적으로 불가능하기 때문에 국내에서 핵심 기반기술로 육성 자립하는 것이 반드시 필요하다.
핵심개발기술의 의의
국내 가스터빈 관련 기반 기술이 취약한 상황에서 개발 리스크의 최소화와 선진기술의 효과적인 습득을 위하여 해외 기술협력선과의 공동개발로 추진하였다. 본 과제를 통하여 확보된 가스터빈 설계기술은 향후 국내 소형뿐만 아니라 중·대형 가스터빈 고온 부품의 성능 향상에 활용될 것이다. 이를 통해 국내에 보급된 가스터빈 유지․보수비용을 절감하는데 기여할 수 있을 것이다.
적용분야
- 열병합 발전 및 복합 발전 시스템용 원동기
- 응용범위: 고속전철, 고속선박용 추진 엔진, 천연가스 이송압축기 (Gas Compressor) 구동 등 기계구동용 엔진, 고온부품 등

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 제출문 ... 3
• 기술개발사업 단계보고서 초록 ... 4
• 기술개발사업 주요 연구성과 ... 7
• 목 차 ... 10
• 제 1 장 서론 ... 12
• 제 1 절 개발기술의 중요성 및 필요성 ... 12
• 1. 기술적 측면 ... 12
• 2. 산업·경제적 측면 ... 13
• 3. 정책적 측면 ... 14
• 제 2 절 국내·외 관련 기술의 현황 ... 16
• 1. 국외기술 현황 ... 16
• 2. 국내기술현황 ... 18
• 제 3 절 기술개발 시 예상되는 기술적·경제적 파급 효과 ... 21
• 1. 기술적 측면 ... 21
• 2. 산업·경제적 측면 ... 22
• 3. 정책적 측면 ... 22
• 제 2 장 기술개발 내용 및 방법 ... 24
• 제 1 절 최종 목표 및 평가 방법 ... 24
• 1. 최종 목표 ... 24
• 제 2 절 단계 목표 및 평가 방법 ... 30
• 1. 세부1 과제 (두산중공업) ... 30
• 2. 세부2 과제 (두산중공업) ... 30
• 3. 세부3 과제 (한국항공우주연구원) ... 30
• 4. 세부3 과제 (한국전력연구원) ... 30
• 제 3 절 연차별 개발 내용 및 개발 범위 ... 31
• 1. 1차년도 (총 개발기간 4차년도) ... 31
• 2. 2차년도 (총 개발기간 5차년도) ... 35
• 3. 3차년도 (총 개발기간 6차년도) ... 40
• 제 3 장 결과 및 사업화 계획 ... 43
• 제 1 절 연구개발 최종 결과: 세부 1과제 ... 43
• 1. 소형가스터빈엔진 부품/구성품 시험 및 평가 ... 43
• 2. 소형가스터빈엔진 구성품 상세시험 및 평가 ... 48
• 3. 소형가스터빈엔진 시제 1호기 기본 성능시험 및 평가 ... 54
• 4. 소형가스터빈엔진 시제 1호기 구조/진동시험 및 평가 ... 56
• 5. 소형가스터빈엔진 시제 1A호기 성능시험 설비 구축 ... 59
• 6. 소형가스터빈엔진 시제 1A호기 성능시험 설비 구축 ... 61
• 7. 소형가스터빈엔진 시제 1A호기 국산화 부품 적용시험 ... 66
• 8. 소형가스터빈엔진 시제 2호기 성능시험 설비 구축 ... 70
• 9. 소형가스터빈엔진 시제 2호기 내구성 시험 및 평가 ... 73
• 제 2 절 연구개발 최종 결과: 세부 2과제 ... 74
• 1. 제작 기술 개발 ... 74
• 2. 소형 가스터빈 소재 Data Base구축 및 수명관리기술개발 ... 84
• 3. 압축기 impeller 제작 공정개발 및 Material Database ... 85
• 4. 터빈 디스크 정밀 단조품 물성 평가 ... 86
• 제 3 절 연구개발 최종 결과: 세부 3과제 ... 88
• 1. 연구개발 추진 일정 ... 88
• 2. 압축기 성능시험 ... 88
• 3. 연소기 성능시험 ... 100
• 제 4 절 연구개발 최종 결과: 세부 4과제 ... 114
• 1. 진단 시스템의 실기 적용 연구 ... 114
• 2. 실기 가스터빈 적용을 위한 하드웨어 및 소프트웨어 보완 설계 ... 117
• 제 5 절 연구개발 추진 체계 ... 120
• 1. 각 기관/기업 별 역할 및 추진 내역 ... 120
• 2. 연구개발 추진 쳬계 ... 125
• 3. 연구개발팀 편성도 ... 132
• 제 6 절 시장 현황 및 사업화 전망 ... 133
• 1. 연구개발 성과의 사업화 가능성 ... 133
• 2. 시장 규모 ... 133
• 3. 사업과 계획 ... 134