대형 가스터빈 냉각 블레이드 구조 설계에 관한 연구

최근 산업용 대형 가스 터빈은 발전 효율의 증대를 위해 터빈입구온도(Turbine lnlet Temperature, TIT)가 점차 증가하는 추세로 개발이 진행되고 있다. 터빈 입구 온도가 증가함에 고온의 환경하에 구동하는 블레이드 및 베인은 구조 건전성을 만족하면서 높은 효율을 확보하기 위해 내부 냉각 설계를 적용하고 있다. 터빈 블레이드의 내부에 냉각 설계를 적용함에 따라 기존 터빈 블레이드에 비해 복잡한 형상으로 제작이 되어지면서 응력 집중 현상이 우려되는 부분이 급증하게 되었다. 이에 따라 터빈 냉각 블레이드는 냉각 설계 적용에 따라 손상 메커니즘을 설계 초기 단계에서부터 고려하여 미연의 사고를 방지할 필요가 있다. 따라서 고온, 고압의 환경하에 구동되는 터빈 냉각 블레이드는 온도 증가에 따른 재료 강도저하로 인한 파손이 우려되는 구성품으로 구조 건전성을 확보할 수 있는 구조 설계가 필수적이다. 본 논문에서는 현재 개발중인 대형 가스터빈의 핵심 구성품인 냉각 형태의 블레이드에 대한 구조 설계 단계별 구조 건전성을 평가함으로써 운용중 발생할 수 있는 파손을 미연에 방지할 수 있도록 하였다.