Gas Turbine Power Plant(Simple cycle, Combined cycle)

 

 

 

 

현재 운영되고 있는 최신 가스터빈(GT)의 터빈입구온도(TIT)는 약 1600'Cdlau, 단독운전 시 효율은 약43% 수준입니다. 복합화력발전소의 핵심설비는 가스터빈(GT)이며, 가스터빈 단독운전을 통하여 전기를 생산하고, 복합운전을 통해 가스터빈의 배열을 이용하여 배열회수보일러(HRSG)에서 생산한 증기로 증기터빈(ST)를 돌려 전기를 생산하게 됩니다.

가스터빈의 터빈 입구온도는 GT Class에 따라 다르며, E-Class :1100'C / F-Class:1350'C / H-Class : 1450'C 정도 입니다. 

Gas Turbine의 Class 별 TIT 온도

터빈 입구온도를 증가시켜 터빈출력 및 효율을 향상시키는 방향으로 개발이 진행되고 있으며, 이를 우해 고온 내열소재 기술, 냉열 코팅기술, 냉각 기술, 공력특성 기술, 저공해 연소기술 등이 적용되고 있습니다.

 

발전용 가스터빈의 블레이드와 베인에 적용되는 코팅 방법은 엔지니어링 관점에서 매우 중요합니다. 

Thermal barrier coating
열차폐 코팅(Thermal Barrier Coating, TBC)은 고온 환경에서 작동하는 부품을 보호하기 위해 사용되는 첨단 코팅 기술입니다. 주요 특징과 용도는 다음과 같습니다:

구조 및 구성
일반적으로 세라믹 상부 코팅(Top coat)과 금속 결합 코팅(Bond coat)의 이중 구조로 이루어집니다.
상부 코팅은 주로 열전도도가 낮은 세라믹 재료를 사용합니다. 가장 널리 쓰이는 재료는 이트리아 안정화 지르코니아(YSZ)입니다.
결합 코팅은 주로 MCrAlY (M = Ni 및/또는 Co) 합금을 사용하여 상부 코팅의 접착력을 높이고 산화 저항성을 제공합니다.

주요 기능 및 장점
고온의 연소 가스로부터 부품을 보호하여 부품 표면 온도를 100-170°C 낮출 수 있습니다.
열 차단 효과로 엔진 효율 향상, 연료 소비 감소, 부품 수명 연장 등의 이점이 있습니다.
열 충격 및 열 피로에 대한 저항성이 우수합니다.

주요 응용 분야
항공기 및 발전용 가스 터빈 엔진의 고온 부품(터빈 블레이드, 연소기 등)
디젤 엔진의 실린더 헤드, 피스톤 등
로켓 엔진 인젝터

열차폐 코팅(TBC)의 적용 최고온도는 코팅 재료와 기술의 발전에 따라 지속적으로 향상되고 있습니다. 현재 상용화된 TBC와 연구 중인 새로운 TBC의 적용 최고온도는 1500'C까지 향상시킬 수 있다고 보고 되고 수 있습니다.