보고서 정보
주관연구기관 |
한양대학교 산학협력단 HanYang University |
보고서유형 | 최종보고서 |
발행국가 | 대한민국 |
언어 |
한국어
|
발행년월 | 2011-08 |
과제시작연도 |
2010 |
주관부처 |
지식경제부 Ministry of Knowledge Economy |
등록번호 |
TRKO201400028903 |
과제고유번호 |
1415114246 |
사업명 |
전력산업원천기술개발사업 |
DB 구축일자 |
2014-11-29
|
키워드 |
가스터빈.컨버스쳔 라이너.트랜지션피스.초내열합금.열차폐 코팅.코팅공정.충돌제트.용접.신뢰성 평가.국산화.Gas turbine.Combustion liner.C/L.Transition piece.T/P.Superalloy.Thermal barrier coating.Coating process.Impinging jet.Welding.Reliability assessment.Localization.
|
초록
▼
최종목표
150 MW급 이상의 가스터빈 발전시스템 적용 1350℃급 가스터빈 C/L 및 T/P 부품의 핵심소재, 설계, 코팅, 제작기술 확립을 통한 국산화 적용 기술 개발
개발내용 및 결과
○ 본 연구개발 사업에의 1단계에서는 C/L 및 T/P 관련 내열합금 소재개발, 신 단열코팅재 및 열차폐 공정기술 개발을 위한 기반기술과 요소기술을 개발하였음.
○ 2단계에서는 냉각시스템 확립 및 검증, 설계 최적화, 성형, 열처리, 용접 등 부품의 설계제작 적용기술, 신 열차폐 코팅재 및 코팅기술을 적용한 대면적화 코팅기술
최종목표
150 MW급 이상의 가스터빈 발전시스템 적용 1350℃급 가스터빈 C/L 및 T/P 부품의 핵심소재, 설계, 코팅, 제작기술 확립을 통한 국산화 적용 기술 개발
개발내용 및 결과
○ 본 연구개발 사업에의 1단계에서는 C/L 및 T/P 관련 내열합금 소재개발, 신 단열코팅재 및 열차폐 공정기술 개발을 위한 기반기술과 요소기술을 개발하였음.
○ 2단계에서는 냉각시스템 확립 및 검증, 설계 최적화, 성형, 열처리, 용접 등 부품의 설계제작 적용기술, 신 열차폐 코팅재 및 코팅기술을 적용한 대면적화 코팅기술, 그리고 후열처리 공정기술을 개발을 통한 C/L 및 T/P의 상용화 기술을 확립하였음.
○ 1단계 후반에 제작된 C/L을 2단계에서 계속적으로 보완 수정하여 시작품 C/L 제작을 2단계 1차년도에 완료하였으며, 장착 실증시험을 2단계 1차년도 중반부터 수행하였으며, 12,000 EOH까지 완료하여 시작품 C/L의 건전성을 확보하였음.
○ 2단계 2차년도에는 T/P에 대한 1차 시작품 제작을 완료하여 이에 대한 성능시험 평가를 기존 OEM T/P와 비교 검증하고자 하였으며, 특허회피 기술이 적용된 개선형 C/L 및 T/P 시작품 제작하여 조립성 테스트를 완료하였으며, 장착 실증시험은 보수․유지 일정에 따라 수행예정임.
○ 재료 및 구조 설계변수 제어에 의한 C/L 및 T/P의 제작 및 열차폐 코팅 적용에 대한 독자기술을 확보하였으며, 국산화 기술로 제작된 개선형 C/L 및 T/P에 대한 건전성을 확보하였음.
기술개발배경
○ 가스터빈은 도시 근교에 쉽게 설치하여 사용할 수 있는 장점으로 인해 설치대수가 꾸준히 증가하여 왔으며, 현재 국내 전 설비의 30%를 점유하고 있는 중요한 설비임.
○ 현재 국내에서 운전되는 가스터빈의 입구온도는 1,350℃까지 증가되어 있으며, 이러한 입구온도의 상승은 고온의 연소가스가 노출되는 터빈부품의 손상을 초래하게 되며, 이와 함께 잦은 기동정지로 인해 냉간가동 시 급격한 온도변화로 모든 고온부품에 열피로 및 변형, 균열, 파손 등의 크립현상이 초래될 수 있음.
○ 특히 가스터빈의 고온부품 중 가장 큰 부품인 C/L과 T/P는 연소된 고온의 가스가 이동하는 경로로 고온의 응력과 압축기와 로터의 3,600rpm의 회전으로 진동이 있는 환경에 놓이게 됨.
○ 가스터빈의 효율향상을 위한 입구온도의 향상을 위해서는 고온가스에 노출되는 첫 단계인 C/L 및 T/P에 대한 열적 안정성과 신뢰성 확보를 위한 연구개발이 우선적으로 이루어져야 함.
○ 한편 가스터빈 고온부품 관련 분야는 세계적으로 치열하게 기술경쟁이 이루어지고 있음에 따라 독자적 기술자립이 요구됨.
○ 그러나 가스터빈 고온 연소실 부품 제작을 위한 요소기술은 국가적으로 통제하고 있어 해외 제작사로부터 이전을 받을 수 없어 부품교체 및 유지보수에 많은 외화를 낭비하고 있는 실정임.
○ 따라서 가스터빈 연소기 부품에 대한 국산화 제작 기술 확립과 관련 기반기술의 개발 및 구축은 고가의 가스터빈 부품수입에 따른 외화절감은 물론 이거니와 국내 연관 산업의 발전을 동시에 꾀할 수 있고 제조 인프라가 구축됨에 따른 부품 확보에 대한 해외 의존도를 낮출 수 있어 필수적으로 수행되어야 함.
핵심개발기술의 의의
○ C/L 및 T/P 냉각 성능 향상으로 인한 내구성 및 수명 향상을 가져옴.
○ 가스터빈 고온 부품 역설계 기술 개발로 인한 역설계 개발 및 개선품 설계 기술 획득.
○ C/L 및 T/P에 적용된 냉각 기술 및 연소 유동 관련 DB 확보.
○ C/L 및 T/P 내구성 향상을 통한 가스터빈 부품의 신뢰성 향상.
○ 150 MW급 이상의 가스터빈 발전시스템에서 1,350°C급 C/L 및 T/P의 핵심부품에 대한 내열합금 소재, 설계, 코팅, 제작기술을 개발하여 국산화 적용기술을 제시하고자 함.
○ 1,500°C급 선진형 가스터빈용 고신뢰성/초단열 C/L 및 T/P 부품
의 국산화 개발에 대한 기반기술로 활용하고자 함.
적용분야
○ 1,350°C급 가스터빈 고온부품 국산화 제작에 대한 기반 및 핵심기술로 활용.
○ 1,350°C급 가스터빈 C/L 및 T/P에 대한 품질평가에 활용.
○ 대형 및 소형 발전설비 시스템의 부품소재 국산화를 위한 핵심기술로 활용하여, 독창적 기술개발을 위한 기술역량 확보.
○ 고효율을 요구하는 복합발전설비 뿐만 아니라 화학설비, 항공우주산업의 부품소재분야에서 내열, 내마모, 내크리프, 내피로 특성등을 요구하는 고온부품에 적용.
○ 발전설비의 선진화 및 고효율을 요구하는 복합발전설비뿐만 아니라 화학설비, 항공우주산업 등 부품소재관련 분야와 에너지, 환경관련분야, 자동차, 생체재료 분야 등 폭 넓은 분야로의 활용이 가능함.
※ AI-Helper는 부적절한 답변을 할 수 있습니다.