초록 ▼

□ 최종목표
대형발전용 가스터빈의 연소 연료노즐 국산화개발기술 중 분사연료의 유량편차를 최소화하기 위한 제조, 분석 및 After Re-conditioning을 통한 연료분사량 균일화 기술 확보

□ 개발내용 및 결과
○ 실험적으로 가스터빈 연료노즐(Fuel Nozzle) 연료분사구의 유효단면적(Effective Area, A_E)은 형상단면적(Geometric Area, A_G)의 약 60%를 고려하려 설계
○ 분사연료의 유량편차를 최소화하기 위한 소요기술
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□ 최종목표
대형발전용 가스터빈의 연소 연료노즐 국산화개발기술 중 분사연료의 유량편차를 최소화하기 위한 제조, 분석 및 After Re-conditioning을 통한 연료분사량 균일화 기술 확보

□ 개발내용 및 결과
○ 실험적으로 가스터빈 연료노즐(Fuel Nozzle) 연료분사구의 유효단면적(Effective Area, A_E)은 형상단면적(Geometric Area, A_G)의 약 60%를 고려하려 설계
○ 분사연료의 유량편차를 최소화하기 위한 소요기술
- 분사구 형상단면적(A_G)의 설계 및 정밀가공
- 유로(Fuel Channel) 조립부의 접합공정
- 질량유량(m) 측정 및 유효단면적(A_E) 분석
- 질량유량(m), 유효단면적(A_E)에 대한 Tuning 기술
○ 실험 및 해석을 통한 분사구 형상단면적(A_G)의 설계 완료 및 정밀제조공정 확보
○ 각 구성품의 고진공(10E-4 Torr 이하), Ni base 브레이징 접합기술 확보
○ 누설시험을 통한 접합부 누설 검증 및 Re-conditioning 기술확보
○ 유량시험을 통한 질량유량(m), 유효단면적(A_E) 편차 검증 기술확보
○ 유량편차에 대한 Tuning 기술수립 및 Tuning 데이터 확보
○ 가스터빈 연료노즐의 유량편차를 최소화할 수 있는 설계, 제조, 시험분석과 유량편차에 대한 Tuning 기술로 제품의 신뢰성 향상과 더불어 완제품 수율 향상에 따른 생산성 증대를 촉진하는 기술개발 완료

□ 기술개발배경
○ 국내의 기저부하를 담당하고 있는 화력발전이 에너지 정책과 환경문제의 대두로 인해 석탄화력에서 가스복합발전으로 전환되고 있는 시점에 가스복합발전의 핵심설비인 가스터빈은
- 세계 3대 메이커(GE, SIEMENS, MHI)에 기술종속
- 연소기 연료노즐은 지속적인 DLN(Dry Low Nox) 기술의 개발로 NOx와 SOx의 엄격한 배출 규제량 요구
○ 현재 한국형 대형가스터빈의 개발이 민관주도로 진행되고 있으며, 상업운전중인 발전소에서는 매년 가스터빈의 주기정비를 실시하는데, 가스터빈 연료노즐의 전적인 해외수급 의존도 및 정비기술 제한을 해소하기 위해 연료노즐 국산화가 대두됨
○ 연료노즐의 재료 및 기하학적 제작기술은 단기간 글로벌 수준에 도달가능하나 In-process 단계에서 운용성능과 생산성을 좌우하는 유량평가 및 재조정(Tuning) 기술은 다양한 시험과 축적된 데이터에 의해 신뢰성을 확보할 수 있으므로 장기간의 기술개발 소요됨

□ 핵심기술개발의 의의
○ 한국형 대형가스터빈 개발에 적용가능한 모델과 국내발전소 상업운전 중인 SIEMENS 가스터빈 모델의 국내 정비, 역설계 제작에 기술적 토대 제공
○ 연료노즐의 연소성능은 가스터빈의 출력, 연소안전성, 연소진 동등 가스터빈 동적성능을 좌우할 뿐 아니라, 제품손상 시 가스턴빈 회전부에 치명적인 사고를 유발할 수 있는 고기술집약, 고위험도 제품으로 기술개발을 통한 최상위 품질요건 달성
○ 소량의 특수재질을 제외하고 설계, 자재, 전 제조공정 및 시험평를 100% 국산화 기술로 달성
○ 해외 가스터빈 연소 연료노즐의 정비사업 수주 및 해외 3대 가스터빈 메이커(GE, SIEMENS, MHI) OEM 생산 기술 확보

□ 적용분야
○ 국내 대형가스터빈 개발에 국산화기술 적용
○ 국내 상업발전소 가스터빈 연소 연료노즐 정비기술적용 및 신규제품 공급
○ 해외 상업발전소 가스터빈 연소 연료노즐 정비용역
○ 해외 OEM 가스터빈 연소 연료노즐 양산품 공급

(출처 : 요약서(초록) - 3. 기술개발 결과요약 5p)

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 제 출 문 ... 2
• 보고서 요약(초록) ... 3
• 연구개발사업 주요 연구 성과 ... 11
• 목차 ... 14
• 제 1 장 서론 ... 15
• 제 1 절 개발기술의 중요성 및 필요성 ... 15
• 제 2 절 국내ㆍ외 관련 기술의 현황 ... 17
• 제 3 절 기술개발 시 예상되는 기술적ㆍ경제적 파급 효과 ... 18
• 제 2 장 기술개발 내용 및 방법 ... 20
• 제 1 절 최종 목표 및 평가 방법 ... 20
• 제 2 절 개발 내용 및 개발 범위 ... 22
• 제 3 장 결과 및 사업화 계획 ... 43
• 제 1 절 연구개발 최종 결과 ... 43
• 1. 연구개발 추진 일정 ... 43
• 2. 연구개발 추진 실적 ... 44
• 3. 기술개발 결과의 유형 및 무형 성과(고용성과 포함하여 전체 실적 작성) ... 45
• 제 2 절 연구개발 추진 체계 ... 51
• 1. 각 기관/기업별 역할 및 추진 내역 ... 51
• 제 3 절 시장 현황 및 사업화 계획 ... 53
• 1. 기술개발 관련 시장 현황(시장진입 및 점유 가능성 포함하여 작성) ... 53
• 2. 사업화 계획 및 마케팅 전략(관련 투자계획 포함) ... 53
• 3. 사업화에 따른 수익성 자체분석 결과 ... 55
• 4. 국내외 시장진입을 위한 비즈니스모델(BM) ... 55
• 붙임. 결과보고서 수정 전·후 비교표 ... 59
• 끝페이지 ... 59