초록 ▼

2030년 중반 세계시장을 지배할 것으로 예상되는 발전효율 65%급 Post-H급 발전용 가스터빈 개발에 필요한 4대 특화기술 선행개발 연구의 1단계로 H급 기술개발을 추진하여 아래와 같은 성과를 도출하였음
○ (시스템 성능) 고성능 구현에 필요한 가스터빈 세부 성능 특성 및 사양을 도툴하기 위한 발전플랜트 성능 설계 기반 구축 완료. 이를 활용한 복합발전효율 63%급 가스터빈 성능 설계 및 사양 도출, 상부 및 하부 사이클 혁신 기법도출
○ (터빈 공기냉각) 터빈 공기 냉각기술 개발에 필요한 고온 풍동 제작 및 냉각유효

2030년 중반 세계시장을 지배할 것으로 예상되는 발전효율 65%급 Post-H급 발전용 가스터빈 개발에 필요한 4대 특화기술 선행개발 연구의 1단계로 H급 기술개발을 추진하여 아래와 같은 성과를 도출하였음
○ (시스템 성능) 고성능 구현에 필요한 가스터빈 세부 성능 특성 및 사양을 도툴하기 위한 발전플랜트 성능 설계 기반 구축 완료. 이를 활용한 복합발전효율 63%급 가스터빈 성능 설계 및 사양 도출, 상부 및 하부 사이클 혁신 기법도출
○ (터빈 공기냉각) 터빈 공기 냉각기술 개발에 필요한 고온 풍동 제작 및 냉각유효도 측정 기반 구축, 냉각 유효도 측정 기술을 개발한 후 평판시편에서의 투과냉각 기법의 냉각유효도 0.53이상 구현 확인
○ (저NOx연소버너) 가스터빈 연소버너 특성 시험을 위한 기반 구축, H급 연소버너 형상을 설계하여 확정 확정 한 후 실험적인 방법을 통하여 연소기 출구온도 1600℃ 조건에서의 개발 연소버너 NOx 배출량 25ppm 확인
○ (회전체 상태진단) 예측정비 기술 개발을 위한 첫 단계로 회전체 상태 진단 기술을 개발하기 위한 GT 시뮬레이터 개발, 회전체 고장진단 알고리즘 및 S/W 개발 등을 통하여 회전체 고장 진단 성공률 75% 달성 확인

( 출처 : ( 1 ) 단계 보고서 요약 3p )

Abstract ▼

1. Purpose
Development of enhanced technologeis applicable to the next generation gas turbines for combined cycle power generation with natural gas as a fuel

2. Scope of Work
Area of Innovation - Perfromance Enhancement
Enhance Technology - System performance
2015 - Perrormance an

1. Purpose
Development of enhanced technologeis applicable to the next generation gas turbines for combined cycle power generation with natural gas as a fuel

2. Scope of Work
Area of Innovation - Perfromance Enhancement
Enhance Technology - System performance
2015 - Perrormance analysis of combined cycle power plant(Subcontract) Sensitivity analsysis
2016 - Performance design for the combined cycle power plant –1: Target plant efficiency – 62.5%(Subcontract) Cycle innovation for the improvement of plant efficiency of the combined cycle power plant (1)
2017 - Performance design for the combined cycle power plant –1: Target plant efficiency – 63.0%(Subcontract) Cycle innovation for the improvement of plant efficiency of the combined cycle power plant (2)

Enhance Technology - Turbine Cooling
2015 - Development of experimental facilities for the measureemnt of turbine air cooling effectiveness
2016 - Development of turbine air cooling cooling technology – G class + 20C
2017 - Development of turbine air cooling cooling technology – G class + 50C

Area of Innovation - Low NOx
Enhance Technology - Combustion Burner
2015 - Development of the combustion turbine for NOx less than 35ppm – Model scale
2016 - Development of the combustion turbine for NOx less than 30ppm –Real scale
2017 - Development of the combustion turbine for NOx less than 25ppm – Can annular type multi burner

Area of Innovation - Predictive Maintenance
Enhance Technology - Rotordynamic System
2015 - Development of the rotor-bearing system simulator
2016 - Development of the real time monitoring and prediction techologies for the rotor-bearing system
2017 - Development of the Big Data based condition monitoring platform

3. Major Achievements
□ Goal vs. Achievements

Area - (1) [System Perfrmance] Performance Optimization of Combined Cycle Power Plants
Goal - Performance design for the combined cycle power plant – Target plant efficiency – 63.0%
Achievemnt
. Performance design and detailed performance specifications for the combined cycle power plant with plant efficiency as 63%
. Innovative topping and botting cycles

Area - (2) [Turbine Cooling] Turbine Air Cooling
Goal - Development of turbine air cooling cooling technology – G class + 50C
Achievemnt
. Development of a high temperature wind tunnel and measurement skills for the cooling effectiveness
. Transpiration air cooling with the cooling effectiveness of 0.53 at the flat plate condition

Area - (3) [Combustion Burner] Low NOx Combustion Burner
Goal - Development of the combustion turbine for NOx less than 25ppm(@combustor exit temperature 1600C)
Achievemnt
. Design of H-class combustion burner with NOx as 25ppm at the combustor exit temperature of 1600C

Area - (4) [Rotordynamic System] Condition Monitoring and Predictions in the Rotordynamic System
Goal - Development of the Big Data based condition monitoring platform – Diagnositc rate 75%, Big Data 1TB
Achievemnt - Development of algorithm and S/W for the prediction and diagnosis of rotordynamic malfunction with a prognostic rate as 75% and 1.0TB Big Data treatment system


4. Future Applications
○ Results of the Phase 1 Program for the development of enhanced technologies applicable to H-class gas turbines will be used for Post-H technology development in Phase II/III Programs.

( 출처 : SUMMARY 7p )

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 제 출 문 ... 2
• [ 1 ] 단계 보고서 ... 3
• 요 약 문 ... 4
• SUMMARY ... 7
• CONTENTS ... 9
• 목차 ... 11
• 제1장 연구개발과제의 개요 ... 13
• 1. 연구개발의 목적 ... 13
• 2. 연구개발의 필요성 및 범위 ... 13
• 제2장 국내외 기술개발 현황 ... 15
• 제1절 기술 개요 ... 15
• 제2절 국내외 시장 분석 ... 16
• 1. 국내 시장 현황 및 전망 ... 16
• 2. 해외 시장 현황 및 전망 ... 18
• 3. 글로벌 메가트랜드 ... 20
• 제3절 국내외 기술 전망 및 시사점 ... 22
• 1. 해외 기술 전망 및 시사점 ... 22
• 2. 국내 기술 전망 및 시사점 ... 24
• 제3장 연구개발 수행 내용 및 결과 ... 25
• 제1절 복합화력 발전플랜트 성능최적화 설계기술 개발 ... 25
• 1. 가스터빈 기반 복합화력 발전플랜트 성능 해석 및 설계 기반구축 ... 25
• 2. 복합화력 발전플랜트 구성 및 성능 설계 ... 26
• 3. 구성부 설계 및 성능변수 변화에 따른 성능 민감도 해석 ... 27
• 4. 복합발전효율 향상을 위한 Cycle Innovation ... 28
• 제2절 터빈 공기냉각 기술 개발 ... 33
• 1. 가스터빈 터빈 공기냉각 기술의 국내외 연구 동향 조사 및 분석 ... 33
• 2. 마이크로 공기냉각 전산 열유동 해석 ... 33
• 3. 고온 가스터빈 공기냉각 성능 측정 및 평가기술 개발 ... 50
• 4. 고온 마이크로 공기냉각 실험 및 냉각 유효도 평가 ... 59
• 제3절 저NOx 연소버너 기술개발 ... 63
• 1. H급 가스터빈용 모델 연소 버너 개발 ... 63
• 2. H급 가스터빈용 실 스케일 연소 버너 개발 ... 66
• 3. H급 가스터빈 Can Annular용 멀티 연소 버너 개발 ... 71
• 제4절 회전체 시스템 상태진단 및 고장예지 기술 개발 ... 75
• 1. H급 G/T 로터-베어링 시스템 시뮬레이터 개발 ... 75
• 2. GT 시뮬레이터의 상태감시를 위한 DAQ 및 데이터 처리 시스템 구축 ... 77
• 3. 로터-베어링 시스템의 실시간 상태감시/진단 기술 개발 ... 78
• 4. 빅데이터 기반 상태감시 플랫폼 설계 ... 83
• 제4장 목표달성도 및 관련분야에의 기여도 ... 93
• 1. 목표달성도 종합 ... 93
• 2. 관련분야에의 기여 ... 100
• 제5장 연구개발성과의 활용계획 ... 101
• 1. 연구개발결과의 활용방안 ... 101
• 2. 기술적 측면에서의 활용 가능성 ... 101
• 3. 경제적‧산업적 측면에서의 활용 가능성 ... 101
• 제6장 연구시설·장비 현황 ... 103
• 끝페이지 ... 104