발전용 터빈과 항공용 터빈이 있다. 무슨 차이가 있을까?



발전용 터빈은 지상에서 운전한다.

-> 중량과 부피에 대한 제약이 적다.

-> 안정된 환경에서 돌아간다.

-> 냉각 기술을 적용하기 쉽다.

-> 발전 효율의 극대화를 위해서 더 대형화 된다.

-> 발전기 특성상 장기간, 장시간 돌려서 발전해야 한다.

-> 발전소 특성상 연료에 대한 제약이 적다. 역으로 말하면 아무거나 처멕여서 효율을 뽑아야 한다.


항공용 터빈은 항공기 엔진으로 사용한다. 따라서

-> 중량과 부피에 대한 제약이 크다.

-> 외부 환경에 직접 노출되며 초고온, 초고압, 초고속의 극한환경에서 돌아간다.

-> 터빈 블레이드에 냉각 기술 적용이 어렵다.

-> 연료 효율을 위해 더 소형화 된다.
-> 냉각에 필요한 설계와 소재가 제약된다.

-> 항공기 특성상 단시간 가동된다.

-> 연료에 대한 제약이 크다. 항공기한테 먹이는 연료야 뻔하니까.





이 차이로 각 부품에 필요한 기준도 달라진다.


발전용의 경우

-> 항공용보다 대형화, 고중량화 된 블레이드를 사용한다.

-> 대형화 된 부품은 주조 시 응고 과정에서 소형 터빈 부품보다 높은 비율로 결함이 발생한다.

-> 대형화 될 수록 연성 저하와 피로 파괴에 취약하다.

-> 따라서 더 빡센 연성 기준이 필요하다. 연성 강화는 강도와 트레이드 오프 된다.

-> 냉각 기술 적용이 쉽기 때문에 고온 강도 기준이 널널하다.

-> 연료를 아무거나 처먹인다. 석탄가스, LNG, 석유, 수소, 중유까지,

-> 그렇기 때문에 다양한 연료를 태우면서 금속 부식을 일으킬 수 있다.

-> 따라서 더 높은 내식 기준이 필요하다. 높은 내식성은 고온 강도와 트레이드 오프 된다.


항공용의 경우

-> 더 작고 소형화 된 블레이드를 사용한다.

-> 따라서 주조나 단조 합금이 사용이 비교적 자유롭다.

-> 소형화 될 수록 냉각 설계 적용이 상대적으로 어렵다. 더 빡센 강도 기준이 필요하다.

-> 극한 환경에서 운용된다.

-> 단시간에 초고온과 초저온을 계속 오간다.

-> 외부 물질 흡입도 버틸 수 있도록 더 높은 내구성이 요구된다.

-> 높은 강도는 연성과 트레이드 오프 된다.

-> 높은 내열성이 요구된다.






발전, 항공 터빈 모두 같은 기술에서 출발하고 연구의 방법론이 중복되는 것도 맞다.


그런데 동일한 TIT의 대형 발전용 터빈 하나 만들면 그 재료나 비율도 항공용에 동일하게 적용 가능하다? ㅋㅋ


사용 특성이 극과 극으로 다르기 때문에 항공용과 발전용은 동일한 내열용 니켈 합금이라도 비율, 조성 재료가 다르게 사용된다.


마찬가지로 공기의 온도에 따라 달라지는 압축, 연소, 배기에 들어가는 각 부품과 케이싱 소재도 전부 다르다.


각 부품에 요구되는 정비 용이성, 삭마성, 내구성도 항공용, 발전용 특성에 맞게 써야하고 재료도 달라진다.


코팅도 발전용에는 내식성 증가를 위해 금속성 코팅이 필요하고 항공용에는 내열성이 더 중요하기에 세라믹 같은 복합재 코팅이 사용된다.


그리고 개발 난이도로 말할 것 같으면 크기나 중량, 냉각 제약이 덜한 발전용 터빈 개발 난이도는 낮은 편이고


극한 환경에 정해진 부피와 중량을 유지하면서 높은 추력과 효율 모두 달성 해야 하는 항공용 터빈 개발 난이도가 훨씬 빡세다.


따라서 국내 터빈 개발의 경우 상용 대형 발전 터빈이 먼저 시도 되었고 그 경험을 바탕으로 항공용 터빈 엔진을 시도 중인거다.



발전용, 항공용 TIT 1600도로 똑같으니 재료 차이 없다는 소리 쓰발 ㅈㄴ 개소리도 ㅋ 쳐맞을라고