KR102178916B1 - 터빈의 실링 모듈 및 이를 포함하는 발전용 터빈 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명의 터빈의 실링 모듈은 실링부, 슈라우드 및 복수의 오목홈을 포함한다. 실링부는 고정체의 내부면에 배치된다. 실링부는 복수의 중공이 형성되도록 복수의 면을 포함한다. 실링부는 고정체의 원주방향으로 연장된다. 슈라우드는 커버면이 회전체의 외주면상에 결합되어 터빈 블레이드의 선단부를 감싼다. 슈라우드는 실링부를 대향하는 대향면을 구비한다. 대향면에는 원주방향으로 서로 이격되는 복수의 오목홈이 형성된다.
본 발명의 터빈의 실링 모듈에 따르면 터빈에서 발생하는 공기의 누설 유동을 저감시킬 수 있으며, 실링부와 슈라우드 사이에 적정의 간극을 확보하는 동시에, 발전용 터빈 장치의 전체 효율을 향상시킬 수 있다.

Description

터빈의 실링 모듈 및 이를 포함하는 발전용 터빈 장치 {SEALING MODULE OF TURBINE AND POWER GENERATING TURBINE APPARATUS HAVING THE SAME}

본 발명은 터빈의 실링 모듈 및 이를 포함하는 발전용 터빈 장치에 관한 것이다.

발전용 터빈 장치란 증기, 가스와 같은 압축성 유체의 흐름을 이용하여 충동력 또는 반동력으로 회전력을 얻는 기계장치로, 증기를 이용하는 증기터빈 및 고온의 연소가스를 이용하는 가스터빈 등이 있다.

이 중, 가스터빈은 크게 압축기와 연소기와 터빈으로 구성된다. 압축기는 공기를 도입하는 공기 도입구가 구비되고, 압축기 하우징 내에 다수개의 압축기 베인과, 압축기 블레이드가 교대로 배치되어 있다.

연소기는 압축기에서 압축된 압축 공기에 대하여 연료를 공급하고 버너로 점화함으로써 고온고압의 연소 가스가 생성된다.

터빈은 터빈 하우징 내에 복수의 터빈 베인과, 터빈 블레이드가 교대로 배치되어 있다. 또한, 압축기와 연소기와 터빈 및 배기실의 중심부를 관통하도록 로터가 배치되어 있다.

로터는 양단부가 베어링에 의해 회전 가능하게 지지된다. 그리고, 로터에 복수의 디스크가 고정되어, 각각의 블레이드가 연결되는 동시에, 배기실측의 단부에 발전기 등의 구동축이 연결된다.

이러한 가스터빈은 4행정 기관의 피스톤과 같은 왕복운동 기구가 없기 때문에 피스톤-실린더와 같은 상호 마찰부분이 없어 윤활유의 소비가 극히 적으며 왕복운동기계의 특징인 진폭이 대폭 감소되고, 고속운동이 가능한 장점이 있다.

가스터빈의 작동에 대해서 간략하게 설명하면, 압축기에서 압축된 공기가 연료와 혼합되어 연소됨으로써 고온의 연소 가스가 만들어지고, 이렇게 만들어진 연소 가스는 터빈측으로 분사된다. 분사된 연소 가스가 터빈 베인 및 터빈 블레이드를 통과하면서 회전력을 생성시키고, 이에 로터가 회전하게 된다.

가스터빈의 효율을 향상시키기 위해 다양한 시도가 이루어지고 있으며, 연소가스의 누설량을 줄이는 것도 그 중 하나이다. 즉, 터빈의 단부와 하우징 사이에 간극이 형성되는데, 간극은 연소가스의 누설이 이루어지는 주된 경로 중 하나이다. 따라서, 상기와 같은 누설을 차단하기 위한 실링 모듈을 필요로 하게 된다.

본 발명은 연소기에서 터빈으로 유입되는 공기의 누설 유동을 저감시킬 수 있는 터빈의 실링 모듈과 이를 포함하는 발전용 터빈 장치를 제공하는 것이다.

본 발명의 일 실시예에 따른 터빈의 실링 모듈은 실링부, 슈라우드 및 복수의 오목홈을 포함한다. 실링부는 고정체의 내부면에 배치된다. 실링부는 복수의 중공이 형성되도록 복수의 면을 포함한다. 실링부는 고정체의 원주방향으로 연장된다. 슈라우드는 커버면이 회전체의 외주면상에 결합되어 터빈 블레이드의 선단부를 감싼다. 슈라우드는 실링부를 대향하는 대향면을 구비한다. 대향면에는 원주방향으로 서로 이격되는 복수의 오목홈이 형성된다.

본 발명의 일 실시예에 따른 터빈의 실링 모듈에서 대향면에는 복수의 오목홈과 회전체의 축방향과 나란한 방향으로 이격되는 적어도 하나의 오목홈이 형성될 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 터빈의 실링 모듈에서 대향면은 축방향으로 이격되는 복수의 열을 포함하고, 복수의 열 각각에는 원주방향으로 이격되는 복수의 오목홈이 형성될 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 터빈의 실링 모듈에서 대향면은, 어느 하나의 열의 오목홈들 중 적어도 하나가 다른 하나의 열에 오목홈들과 축방향으로 어긋나게 배치되도록 이루어질 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 터빈의 실링 모듈에서 대향면의 복수의 열 중 서로 인접한 열의 거리(P1)와, 실링부의 서로 대향하는 어느 두 면이 이루는 거리 중에서 회전체의 축방향으로 가장 긴 거리인 중공폭(W)의 비인 P1/W은 0.4 이상 3.5 이하일 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 터빈의 실링 모듈에서 대향면의 복수의 열 중 서로 인접한 열의 거리(P1)와, 실링부의 서로 대향하는 어느 두 면이 이루는 거리 중에서 회전체의 축방향으로 가장 긴 거리인 중공폭(W)의 비인 P1/W은 0.4 이상 3.5 이하일 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 터빈의 실링 모듈에서 오목홈의 깊이(t)와, 오목홈의 개구면의 축방향으로의 거리 중 가장 긴 거리인 오목홈의 폭(d)의 비인 t/d는 1/4 이상 3/4 이하일 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 터빈의 실링 모듈에서 실링부는 허니콤 시일(Honeycomb Seal)일 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 터빈의 실링 모듈에서 대향면의 복수의 오목홈은 허니콤 시일의 복수의 중공과 대응되는 위치에 배치될 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 터빈의 실링 모듈에서 허니콤 시일은, 중공을 이루는 6개의 면 중 서로 대향하는 어느 두 면의 길이가 다른 면의 길이와 다를 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 터빈의 실링 모듈에서 오목홈은 반구의 적어도 일부의 형상으로 이루어질 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 터빈의 실링 모듈에서 오목홈의 상부측 단면의 넓이는 하부측 단면의 넓이보다 같거나 클 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 터빈의 실링 모듈에서 대향면과 오목홈 내부면은 기결정된 각도를 이룰수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 터빈의 실링 모듈은 실링부, 슈라우드 및 2 이상의 오목홈을 포함한다. 실링부는 고정체의 내주면에 배치된다. 실링부는 복수의 중공이 형성되도록 복수의 면을 포함한다. 실링부는 원주방향으로 연장된다. 슈라우드는 커버면이 회전체의 외주면상에 결합되어 터빈 블레이드의 선단부를 감싼다. 슈라우드는 실링부를 대향하는 대향면을 구비한다. 대향면에는 실링부의 단부가 이루는 면의 단위면적당 대향면의 표면적이 증가하도록, 원주방향을 따라 서로 이격되는 2 이상의 오목홈이 형성된다.

본 발명의 일 실시예에 따른 터빈의 실링 모듈에서 오목홈 내부에 유입되는 유체의 재순환 유동을 증가시키도록 오목홈의 내부면은 라운드지게 이루어질 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 발전용 터빈 장치는 압축기, 연소기 및 터빈을 포함한다. 압축기는 외부 공기를 흡입하여 압축한다. 연소기는 압축기에서 압축된 공기에 연료를 혼합하여 연소시킨다. 터빈은 내부에 터빈 블레이드가 장착되며, 연소기로부터 배출되는 연소 가스에 의해 터빈 블레이드가 회전하는 터빈을 포함한다. 터빈은 실링부, 슈라우드 및 복수의 오목홈을 포함한다. 실링부는 고정체의 내주면에 배치된다. 실링부는 복수의 중공이 형성되도록 복수의 면을 포함한다. 실링부는 원주방향으로 연장된다. 슈라우드는 커버면이 회전체의 외주면상에 결합되어 터빈 블레이드의 선단부를 감싼다. 슈라우드는 실링부를 대향하는 대향면을 구비한다. 대향면에는 원주방향으로 서로 이격되는 복수의 오목홈이 형성된다.

본 발명의 일 실시예에 따른 발전용 터빈 장치에서 대향면은 축방향으로 이격되는 복수의 열을 포함하고, 복수의 열 각각에는 원주방향으로 이격되는 복수의 오목홈이 형성될 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 발전용 터빈 장치에서 실링부는 허니콤 시일(Honeycomb Seal)일 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 발전용 터빈 장치에서 대향면의 복수의 오목홈과 허니콤 시일의 복수의 중공이 서로 대응되는 위치에 배치되도록, 실링부 및 대향면이 대향될 수 있다.

본 발명은 터빈에서 발생하는 공기의 누설 유동을 저감시킬 수 있으며, 실링부와 슈라우드 사이에 적정의 간극을 확보하는 동시에, 발전용 터빈 장치의 전체 효율을 향상시킬 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 가스 터빈의 일부 절개 사시도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 가스 터빈의 개략적인 구조를 나타내는 단면도이다.
도 3은 도 2의 터빈 로터 디스크를 나타내는 분해 사시도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 터빈의 실링 모듈을 개략적으로 도시한 단면도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 터빈의 일부를 개략적으로 도시한 일부 절개 사시도이다.
도 6은 터빈의 실링 모듈의 밀폐성능의 변화를 설명하기 위하여 터빈의 실링 모듈의 다양한 실험례를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 7은 실링부의 이해를 돕기 위한 도 4의 터빈 실링 모듈을 확대한 개념도이다.
도 8은 본 발명의 여러 실시예에 따른 슈라우드를 나타낸 평면도이다.
도 9는 오목홈의 폭과 중공폭의 비율에 따른 누설량 감소율을 설명하기 위한 그래프이다.
도 10은 본 발명의 여러 실시예에 따른 실링부를 나타낸 평면도이다.
도 11은 본 발명의 다른 실시예에 따른 슈라우드를 나타낸 평면도이다.
도 12는 본 발명의 일 실시예에 따른 실링부 및 슈라우드를 나타낸 평면도이다.
도 13은 본 발명의 여러 실시예에 따른 슈라우드의 오목홈을 나타낸 단면도이다.
도 14는 본 발명의 일 실시예에 따른 오목홈과 실링부의 중공 내부에서 일어나는 재순환 유동을 설명하기 위한 도면이다.

본 발명은 다양한 변환을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예를 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변환, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

본 발명에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 발명에서, '포함하다' 또는 '가지다' 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예들을 상세히 설명한다. 이 때, 첨부된 도면에서 동일한 구성 요소는 가능한 동일한 부호로 나타내고 있음에 유의한다. 또한, 본 발명의 요지를 흐리게 할 수 있는 공지 기능 및 구성에 대한 상세한 설명은 생략할 것이다. 마찬가지 이유로 첨부 도면에 있어서 일부 구성요소는 과장되거나 생략되거나 개략적으로 도시되었다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 가스 터빈의 일부 절개 사시도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 가스 터빈의 개략적인 구조를 나타내는 단면도이며, 도 3은 도 2의 터빈 로터 디스크를 나타내는 분해 사시도이다.

도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 가스 터빈(1000)은 압축기(1100), 연소기(1200), 터빈(1300)을 포함한다. 압축기(1100)는 방사상으로 설치된 다수의 압축기 블레이드(1110)를 구비한다. 압축기(1100)는 압축기 블레이드(1110)를 회전시키며, 압축기 블레이드(1110)의 회전에 의해 공기가 압축되면서 이동한다. 압축기 블레이드(1110)의 크기 및 설치 각도는 설치 위치에 따라 달라질 수 있다. 일 실시예에서 압축기(1100)는 터빈(1300)과 직접 또는 간접적으로 연결되어, 터빈(1300)에서 발생되는 동력의 일부를 전달받아 압축기 블레이드(1110)의 회전에 이용할 수 있다.

압축기(1100)에서 압축된 공기는 연소기(1200)로 이동한다. 연소기(1200)는 환형으로 배치되는 복수의 연소 챔버(1210)와 연료 노즐 모듈(1220)을 포함한다.

도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 가스 터빈(1000)은 하우징(1010)을 구비하고 있고, 하우징(1010)의 후측에는 터빈을 통과한 연소 가스가 배출되는 디퓨져(1400)가 구비되어 있다. 그리고, 디퓨져(1400)의 앞쪽으로 압축된 공기를 공급받아 연소시키는 연소기(1200)가 배치된다.

이하에서는 본 발명의 상세한 설명에서 사용되는 방향을 정의한다. 도 2를 참고하면, 축방향(Da)은 타이로드(1600)와 평행한 방향이다. 반경방향(Dr)은 축방향(Da)과 서로 수직하게 교차하는 방향이다. 그리고, 원주방향(Dc)은 축방향(Da)을 중심으로 회전하는 방향이며, 압축기 블레이드(1110) 및/또는 터빈 블레이드(1340)가 회전하는 방향이다. 원주방향(Dc)은 블레이드가 회전하는 방향을 따라, 하우징(1010)의 내주면을 따르는 방향이라고 볼 수 있다.

공기의 흐름 방향을 기준으로 설명하면, 하우징(1010)의 상류측에 압축기 섹션(1100)이 위치하고, 하류 측에 터빈 섹션(1300)이 배치된다. 그리고, 압축기 섹션(1100)과 터빈 섹션(1300)의 사이에는 터빈 섹션(1300)에서 발생된 회전토크를 압축기 섹션(1100)으로 전달하는 토크 전달부재로서 토크튜브 유닛(1500)이 배치되어 있다.

압축기 섹션(1100)에는 복수(예를 들어 14매)의 압축기 로터 디스크(1120)가 구비되고, 각각의 압축기 로터 디스크(1120)들은 타이로드(1600)에 의해서 축 방향으로 이격되지 않도록 체결되어 있다.

구체적으로, 각각의 압축기 로터 디스크(1120)는 회전축을 구성하는 타이로드(1600)가 대략 중앙을 관통한 상태로 서로 축 방향을 따라서 정렬되어 있다. 여기서, 이웃한 각각의 압축기 로터 디스크(1120)는 대향하는 면이 타이로드(1600)에 의해 압착되어, 상대 회전이 불가능하도록 배치된다.

압축기 로터 디스크(1120)의 외주면에는 복수 개의 압축기 블레이드(1110)가 방사상으로 결합되어 있다. 각각의 압축기 블레이드(1110)는 도브테일부(1112)를 구비하여 압축기 로터 디스크(1120)에 체결된다.

각각의 로터 디스크(1120)의 사이에는 하우징에 고정되어 배치되는 베인(미도시)이 위치한다. 베인은 로터 디스크와는 달리 회전하지 않도록 고정되며, 압축기 로터 디스크의 블레이드를 통과한 압축 공기의 흐름을 정렬하여 하류측에 위치하는 로터 디스크의 블레이드로 공기를 안내하는 역할을 하게 된다.

도브테일부(1112)의 체결방식은 탄젠셜 타입(tangential type)과 액셜 타입(axial type)이 있다. 이는 상용되는 가스 터빈의 필요 구조에 따라 선택될 수 있으며, 통상적으로 알려진 도브테일 또는 전나무 형태(Fir-tree)를 가질 수 있다. 경우에 따라서는, 형태 외의 다른 체결장치, 예를 들어 키이 또는 볼트 등의 고정구를 이용하여 블레이드를 로터 디스크에 체결할 수 있다.

타이로드(1600)는 복수 개의 압축기 로터 디스크(1120) 및 터빈 로터 디스크(1320)들의 중심부를 관통하도록 배치되어 있으며, 타이로드(1600)는 하나 또는 복수의 타이로드로 구성될 수 있다. 타이로드(1600)의 일측 단부는 최상류측에 위치한 압축기 로터 디스크 내에 체결되고, 타이로드(1600)의 타측 단부는 고정 너트(1450)에 의해 체결된다.

타이로드(1600)의 형태는 가스 터빈에 따라 다양한 구조로 이뤄질 수 있으므로, 반드시 도 2에 제시된 형태로 한정될 것은 아니다. 즉, 도시된 바와 같이 하나의 타이로드가 로터 디스크의 중앙부를 관통하는 형태를 가질 수도 있고, 복수 개의 타이로드가 원주상으로 배치되는 형태를 가질 수도 있으며, 이들의 혼용도 가능하다.

도시되지는 않았으나, 가스 터빈의 압축기에는 유체의 압력을 높이고 난 후 연소기 입구로 들어가는 유체의 유동각을 설계 유동각으로 맞추기 위하여 디퓨져(diffuser)의 다음 위치에 안내깃 역할을 하는 베인이 설치될 수 있으며, 이를 디스윌러(deswirler)라고 한다.

연소기(1200)에서는 유입된 압축공기를 연료와 혼합, 연소시켜 높은 에너지의 고온, 고압 연소 가스를 만들어 내며, 등압연소과정으로 연소기 및 터빈 부품이 견딜 수 있는 내열한도까지 연소 가스 온도를 높이게 된다.

가스 터빈의 연소시스템을 구성하는 연소기는 셀 형태로 형성되는 하우징 내에 다수가 배열될 수 있으며, 연료분사노즐 등을 포함하는 버너(Burner)와, 연소실을 형성하는 연소기 라이너(Combuster Liner), 그리고 연소기와 터빈의 연결부가 되는 트랜지션 피스(Transition Piece)를 포함하여 구성된다.

구체적으로, 라이너는 연료노즐에 의해 분사되는 연료가 압축기의 압축공기와 혼합되어 연소되는 연소공간을 제공한다. 이러한 라이너는, 공기와 혼합된 연료가 연소되는 연소공간을 제공하는 화염통과, 화염통을 감싸면서 환형공간을 형성하는 플로우 슬리브를 포함할 수 있다. 또한 라이너의 전단에는 연료노즐이 결합되며, 측벽에는 점화플러그가 결합된다.

한편 라이너의 후단에는, 점화플러그에 의해 연소되는 연소 가스를 터빈 측으로 보낼 수 있도록 트랜지션피스가 연결된다. 이러한 트랜지션피스는, 연소 가스의 높은 온도에 의한 파손이 방지되도록 외벽부가 압축기로부터 공급되는 압축공기에 의해 냉각된다.

이를 위해 트랜지션피스에는 공기를 내부로 분사시킬 수 있도록 냉각을 위한 홀들이 마련되며, 압축공기는 홀들을 통해 내부에 있는 본체를 냉각시킨 후 라이너 측으로 유동된다.

라이너의 환형공간에는 전술한 트랜지션피스를 냉각시킨 냉각공기가 유동되며, 라이너의 외벽에는 플로우 슬리브의 외부에서 압축공기가 플로우 슬리브에 마련되는 냉각 홀들을 통해 냉각공기로 제공되어 충돌할 수 있다.

한편, 연소기에서 나온 고온, 고압의 연소 가스는 상술한 터빈(1300)으로 공급된다. 공급된 고온 고압의 연소 가스가 팽창하면서 터빈의 회전날개에 충돌하여, 반동력을 주어 회전 토크가 야기되고, 이렇게 얻어진 회전 토크는 상술한 토크튜브를 거쳐 압축기로 전달되고, 압축기 구동에 필요한 동력을 초과하는 동력은 발전기 등을 구동하는데 쓰이게 된다.

터빈(1300)은 기본적으로는 압축기의 구조와 유사하다. 즉, 터빈(1300)에도 압축기의 압축기 로터 디스크와 유사한 복수의 터빈 로터 디스크(1320)가 구비된다. 따라서, 터빈 로터 디스크(1320) 역시, 방사상으로 배치되는 복수 개의 터빈 블레이드(1340)를 포함한다. 터빈 블레이드(1340) 역시 도브테일 등의 방식으로 터빈 로터 디스크(1320)에 결합될 수 있다. 아울러, 터빈 로터 디스크(1320)의 블레이드(1340)의 사이에도 하우징에 고정되는 터빈 베인(미도시)이 구비되어, 블레이드를 통과한 연소 가스의 흐름 방향을 가이드하게 된다.

도 3을 참조하면, 터빈 로터 디스크(1320)는 대략 원판 형태를 가지고 있고, 그 외주부에는 복수 개의 결합 슬롯(1322)이 형성되어 있다. 결합 슬롯(1322)은 전나무(fir-tree) 형태의 굴곡면을 갖도록 형성된다.

결합 슬롯(1322)에 터빈 블레이드(1340)가 체결된다. 도 3에서, 터빈 블레이드(1340)는 대략 중앙부에 평판 형태의 플랫폼부(1341)를 갖는다. 플랫폼부(1341)는 이웃한 터빈 블레이드의 플랫폼부(1341)와 그 측면이 서로 접하여 블레이드들 사이의 간격을 유지시키는 역할을 한다.

플랫폼부(1341)의 저면에는 루트부(1342)가 형성된다. 루트부(1342)는 상술한 로터 디스크(1320)의 결합 슬롯(1322)에 로터 디스크(1320)의 축방향을 따라서 삽입되는, 액셜 타입(axial-type)의 형태를 갖는다.

루트부(1342)는 대략 전나무 형태의 굴곡부를 가지며, 이는 결합 슬롯에 형성된 굴곡부의 형태와 상응하도록 형성된다. 여기서, 루트부의 결합구조는 반드시 전나무 형태를 가질 필요는 없고, 도브테일 형태를 갖도록 형성될 수도 있다.

플랫폼부(1341)의 상부면에는 블레이드부(1343)가 형성된다. 블레이드부(1343)는 가스 터빈의 사양에 따라 최적화된 익형을 갖도록 형성되고, 연소 가스의 흐름 방향을 기준으로 상류측에 배치되는 리딩 엣지와 하류측에 배치되는 트레일링 엣지를 갖는다.

여기서, 압축기의 블레이드와는 달리, 터빈의 블레이드는 고온고압의 연소 가스와 직접 접촉하게 된다. 연소 가스의 온도는 1700℃에 달할 정도의 고온이기 때문에 냉각 수단을 필요로 하게 된다. 이를 위해서, 압축기의 일부 개소에서 압축된 공기를 추기하여 터빈측 블레이드로 공급하는 냉각 유로를 갖게 된다.

냉각 유로는 하우징 외부에서 연장되거나(외부 유로), 로터 디스크의 내부를 관통하여 연장될 수 있고(내부 유로), 외부 및 내부 유로를 모두 사용할 수도 있다. 도 3에서, 블레이드부의 표면에는 다수의 필름 쿨링홀(1344)이 형성되는데, 필름쿨링홀(1344)들은 블레이드부(1343)의 내부에 형성되는 쿨링 유로(미도시)와 연통되어 냉각 공기를 블레이드부(1343)의 표면에 공급하는 역할을 하게 된다.

한편, 터빈의 블레이드부(1343)는 하우징의 내부에서 연소 가스에 의해 회전하게 되며, 블레이드부가 원활하게 회전할 수 있도록 블레이드부(1343)의 끝단과 하우징의 내면 사이에는 간극이 존재하게 된다. 다만, 상술한 바와 같이 간극을 통해 연소 가스가 누설될 수 있으므로, 이를 차단하기 위한 실링 모듈을 필요로 하게 된다.

터빈 베인과 터빈 블레이드는 공히 에어포일 형태로서, 리딩 에지, 트레일링 에지, 흡입면, 압력면으로 구성된다. 터빈 베인과 터빈 블레이드의 내부는 냉각 시스템을 형성하는 복잡한 미로 구조를 포함한다. 베인과 블레이드 내의 냉각 회로는 터빈 엔진의 압축기로부터의 냉각 유체, 예를 들어 공기를 수용하며, 베인과 블레이드 캐리어에 결합되도록 이루어진 베인과 블레이드의 단부를 통해 유체가 통과한다. 냉각 회로는 통상 비교적 균일한 온도에서 터빈 베인과 블레이드의 모든 면들을 유지할 수 있도록 설계된 다수의 유동 경로를 포함하며, 이들 냉각 회로를 통과하는 유체의 적어도 일부는 베인의 리딩 에지, 트레일링 에지, 흡입면, 압력면의 개구들을 통해 배출된다.

베인과 블레이드 내부에는 냉각 회로를 구성하는 복수의 냉각 채널이 구비되고, 복수의 냉각 채널 입구측에는 미터링 플레이트가 구비된다. 미터링 플레이트에는 각 냉각 채널의 입구에 대응하는 냉각홀이 하나씩 형성된다.

한편, 터빈의 블레이드부는 하우징의 내부에서 연소가스에 의해 회전하게 되며, 블레이드부가 원활하게 회전할 수 있도록 블레이드부(1343)의 끝단과 하우징의 내면 사이에는 간극이 존재하게 된다. 다만, 상술한 바와 같이 간극을 통해 연소가스가 누설될 수 있으므로, 이를 차단하기 위한 실링 모듈(수단)을 필요로 하게 된다.

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 터빈의 실링 모듈을 개략적으로 도시한 단면도이고, 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 터빈의 일부를 개략적으로 도시한 일부 절개 사시도이다.

도 4에 도시된 터빈(1300)은 연소가스에 의한 유동을 매개로 회전축(A)에 대해 고속으로 회전하는 블레이드(1340)를 포함하고, 유동의 누설은 블레이드(1340)의 자유단부와 하우징(1010) 사이의 간극 부위에서 이루어진다. 즉, 연소 후 배출되는 연소가스의 유동은 블레이드(1340)를 거쳐 배출되는 주 유동(C), 블레이드(1340)와 하우징(1010) 사이의 간극 부위를 향하는 누설 유동(D)으로 크게 구분될 수 있다.

이 경우, 연소가스의 누설 유동(D)은 기관의 효율을 결정짓는 데 큰 요소로 작용한다. 또한, 하우징(1010)의 내주면에는 슈라우드(200)와의 사이의 적정의 간극을 설정하기 위한 실링부(100)가 설치된다. 슈라우드(200)는 실링부(100)와의 사이에 적정의 간극을 확보하게 된다.

그런데, 터빈(1300)에서, 슈라우드(200)와 실링부(100) 사이의 공간으로 확보되는 간극은 고속으로 회전하는 블레이드(1340)를 포함하는 슈라우드(200)와 고정부재에 해당하는 하우징(1010)의 실링부(100) 사이의 직접적인 접촉을 방지함으로써 부품의 손상을 방지하는 순기능 외에, 적정 이상의 간극이 설정될 경우 과도한 연소가스의 누설을 초래하여 기관의 전체 효율에 악영향을 미치게 되는 역기능을 동시에 초래하기 때문에, 적정 수준의 간극 확보는 가스 터빈의 설계에 있어 매우 중요한 인자로 작용하게 된다. 예컨대, 간극이 너무 좁게 설정되면, 가스 터빈의 초기 운용에서 누설 손실을 줄여 기관의 효율을 높이는 데 기여할 수는 있으나, 엔진의 작동시간이 늘어날수록 로터와 스테이터 사이의 열변형에 의한 러빙(rubbing)의 발생 위험을 가중시켜 극단적인 경우 접촉에 따른 부품의 손상으로 귀결되는 문제를 야기하게 된다.

이외에도, 하우징에 고정되는 베인(스테이터)과 회전축 사이에서의 누설을 차단하기 위한 실링 모듈을 필요로 하며, 이에는 레버린스 시일 외에 브러시 시일 등의 실링 모듈도 활용되고 있다.

본 발명의 상세한 설명에서 사용되는 방향을 정의한다. 축방향(Da)은 타이로드(1600, 도 2 참조)와 평행한 방향이다. 반경방향(Dr)은 축방향(Da)과 서로 수직하게 교차하는 방향이다. 그리고, 원주방향(Dc)은 축방향(Da)을 중심으로 회전하는 방향이며, 압축기 블레이드(1110, 도 2 참조) 및/또는 터빈 블레이드(1340)가 회전하는 방향이다. 원주방향(Dc)은 블레이드가 회전하는 방향을 따라, 하우징(1010)의 내주면을 따르는 방향이라고 볼 수 있다.

터빈의 실링 모듈은 실링부(100), 슈라우드(200) 및 오목홈(210)을 포함한다. 실링부(100)는 고정체의 내주면에 배치되고, 복수의 중공이 형성되도록 복수의 면을 포함하며, 고정체의 원주방향(Dc)으로 연장된다. 여기서 고정체는 하우징(1010)일 수 있다.

슈라우드(200)는 커버면이 회전체의 외주면상에 결합되는 터빈 블레이드(1340)의 선단부를 감싸며, 커버면의 타측에 대향면이 실링부(100)와 대향한다. 오목홈(210)은 복수로 구비되며, 대향면에 원주방향으로 서로 이격되어 배치된다.

도 6은 터빈의 실링 모듈의 밀폐성능의 변화를 설명하기 위하여 터빈의 실링 모듈의 다양한 실험례를 개략적으로 도시한 도면이다. 도 6에 도시된 다양한 실험례들에서 상부측은 터빈의 실링 모듈의 단면을 나타낸 것이고, 하부측은 상부측의 단면에 해당하는 슈라우드의 평면도를 나타낸 것이다. 즉, 도 6에 도시된 다양한 실험례들은 설명의 편의를 위해 터빈의 실링 모듈의 단면과 평면을 동시에 나타낸 것이다.

도 6의 (a)는 다양한 실험례 중에서 비교의 대상이 되는 터빈의 실링 모듈의 베이스(base) 예이다. 도 6의 (b)는 오목홈의 폭(D)과 실링부의 중공폭(W)이 같은 값을 가지고, 오목홈 사이의 거리(P1)는 실링부의 중공폭(W)의 3.5배인 예이다. 도 6의 (c)는 오목홈의 폭(D)과 실링부의 중공폭(W)이 같은 값을 가지고, 오목홈 사이의 거리(P1)는 실링부의 중공폭(W)의 1.75배인 예이다. 도 6의 (d)는 오목홈의 폭(D)과 실링부의 중공폭(W)이 같은 값을 가지고, 오목홈 사이의 거리(P1)는 실링부의 중공폭(W)의 1.75배이며, 오목홈의 주변부가 라운드지게 형성된 예이다. 도 6의 (e)는 오목홈의 폭(D)과 실링부의 중공폭(W)이 같은 값을 가지고, 오목홈 사이의 거리(P1)는 실링부의 중공폭(W)의 0.875배인 예이다. 도 6의 (f)는 오목홈의 폭(D)이 실링부의 중공폭(W)의 0.5배의 값을 가지고, 오목홈 사이의 거리(P1)는 실링부의 중공폭(W)의 0.875배인 예이다. 도 6의 (g)는 오목홈의 폭(D)이 실링부의 중공폭(W)의 0.5배의 값을 가지고, 오목홈 사이의 거리(P1)는 실링부의 중공폭(W)의 0.4375배인 예이다. 도 6의 (h)는 오목홈의 폭(D)이 실링부의 중공폭(W)의 0.25배의 값을 가지고, 오목홈 사이의 거리(P1)는 실링부의 중공폭(W)의 0.21875배인 예이다.

먼저 도 6의 (b)는 도 6의 (a)(이하, 베이스)와 비교하여 누설량이 약 49.1% 감소하게 된다. 그리고, 도 6의 (c)는 베이스 대비 누설량이 약 58.3% 감소하게 된다. 도 6의 (b)와 도 6의 (c)는 다른 조건은 동일하고, 오목홈 사이의 거리(P1)대 실링부의 중공폭(W)의 비가 다르다. 즉, 위의 결과를 참조했을 때 축방향(Da)으로 인접한 오목홈 사이의 거리(P1)가 줄어들면 밀폐성능이 향상되는 것을 알 수 있다.

도 6의 (d)는 도 6의 (c)와 비교하였을 때, 다른 조건들은 동일하지만 오목홈의 주변부가 라운드지게 형성된다. 도 6의 (d)는 베이스와 비교하여 누설량이 약 39.4% 감소하며, 이는 도 6의 (c)보다 낮은 수치이다. 즉, 오목홈의 주변부가 라운드지게 형성되는 것은 라운드된 부분으로 누설 유동이 빠져나가며, 이에 따라 밀폐성능이 나빠지는 것을 의미한다. 이에 대해서는 도 13에서 자세하게 후술한다.

도 6의 (e)는 도 6의 (c)와 비교하였을 때, 다른 조건들은 동일하지만 축방향(Da)으로 인접한 오목홈 사이의 거리(P1)가 도 6의 (c)보다 절반인 예이다. 도 6의 (e)의 베이스 대비 누설량 감소율은 약 64% 감소하며, 이는 도 6의 (c)보다 높은 수치이다. 즉, 위의 결과를 참조했을 때 축방향(Da)으로 인접한 오목홈 사이의 거리(P1)가 줄어들면 밀폐성능이 더욱 향상되는 것을 알 수 있다.

도 6의 (f)는 도 6의 (e)와 비교하였을 때, 다른 조건들은 동일하지만 오목홈의 폭(D)이 도 6의 (e)의 절반인 예이다. 도 6의 (f)의 베이스 대비 누설량 감소율은 약 55.5%이며, 이는 도 6의 (e)보다 낮은 수치이다. 즉, 위의 결과를 참조했을 때 오목홈의 폭(D)이 중공폭(W) 대비 적정한 값을 가질 때 밀폐성능이 향상되는 것을 알 수 있다.

도 6의 (g)는 도 6의 (f)와 비교하였을 때, 다른 조건들은 동일하지만 축방향(Da)으로 인접한 오목홈 사이의 거리(P1)가 도 6의 (f)의 절반인 예이다. 도 6의 (g)의 베이스 대비 누설량 감소율은 약 66.6% 이며, 이는 도 6의 (f)보다 높은 수치이다. 즉, 위의 결과를 참조했을 때 축방향(Da)으로 인접한 오목홈 사이의 거리(P1)가 줄어들면 밀폐성능이 더욱 향상되는 것을 알 수 있다.

도 6의 (h)는 도 6의 (g)와 비교하였을 때, 다른 조건들은 동일하지만 축방향(Da)으로 인접한 오목홈 사이의 거리(P1)가 도 6의 (g)의 절반이고, 오목홈의 폭(D)이 도 6의 (g)의 절반인 예이다. 도 6의 (h)의 베이스 대비 누설량 감소율은 약 56.4% 이며, 이는 도 6의 (g)보다 낮은 수치이다. 즉, 위의 결과를 참조했을 때 축방향(Da)으로 인접한 오목홈 사이의 거리(P1) 및 오목홈의 폭(D)이 적정한 값을 가질 때 밀폐성능이 더욱 향상되는 것을 알 수 있다.

이에 대해서 아래의 더욱 구체적인 예들을 통해 알아본다.

도 7은 실링부의 이해를 돕기 위한 도 4의 터빈 실링 모듈을 확대한 개념도이다. 도 7의 E 부분은 실링부의 모습을 평면적으로 표현할 것으로, 실제로 배치되는 부분이 아니라 발명의 이해를 돕기 위하여 부가적으로 도시된 부분이다.

실링부(100)는 복수의 중공(112)을 형성하는 복수의 면(110)을 포함한다. 이때, 실링부는 허니콤 시일(Honeycomb Seal)일 수 있다. 복수의 면 중 서로 대향하는 어느 두 면이 이루는 거리 중에서 축방향(Da)으로 가장 긴 거리를 중공폭(W)이라 한다.

예를 들어 도 7에 도시된 바와 같이, 실링부(100)의 제1 면(1101)과 서로 대향하는 제2 면(1102)이 축방향(Da)으로 이루는 거리는 해당 중공(112)이 이루는 축방향(Da)으로의 최대 이격거리이며, 이것이 중공폭(W)이 된다. 이러한 중공폭(W)과 슈라우드(200)의 대향면(220)에 형성된 오목홈의 폭(D)의 관계에 따라 터빈의 실링 모듈의 밀봉성능이 상승할 수 있으며, 이에 대해서는 후에 자세하게 기술한다.

실링부(100)의 복수의 면이 이루는 중공(112)의 형태에 따라 중공폭(W)은 달라질 수 있다. 예를 들어 도 7에 도시된 것과 달리, 실링부(100)의 정육각형의 중공에서 정육각형의 꼭지점끼리 이은 폭이 가장 넓은 곳이 축방향(Da)을 따라 배치되는 경우, 실링부(100)의 중공폭(W)은 도 7에 도시된 것보다 더 길어질 수 있다.

한편, 실링부(100)의 단부가 이루는 면의 단위면적당 대향면(220)의 표면적이 증가하도록, 대향면(220)에는 원주방향(Dc)을 따라 서로 이격되는 2 이상의 오목홈(210)이 형성된다. 구체적으로 도 7에 도시된 바와 같이, 슈라우드(200)에 오목홈(210)이 형성됨으로써, 실링부(100)의 축방향(Da)으로의 단위 길이당 대향면(220)의 표면적이 증가된다.

오목홈(210)은 슈라우드(200)의 대향면(220)에 축방향(Da)으로 이격되어 형성된다. 오목홈의 폭(D)은 오목홈(210)의 대향면(220) 상의 개구면의 축방향으로의 거리 중 가장 긴 거리이며, 오목홈(210)의 깊이(t)는 대향면(220)에서 실링부(100)와 멀어지는 방향으로 슈라우드(200)의 내부로 오목한 길이이다.

이때, 오목홈(210)은 반구의 적어도 일부의 형상으로 이루어질 수 있다. 도 7에 도시된 바와 같이, 오목홈(210)은 반구의 형상으로 형성될 수 있다. 한편, 도 8을 참조하면, 오목홈(210)은 원주방향(Dc)으로 연장되지 않으며 원주방향(Dc)으로 서로 이격되어 형성될 수 있다.

오목홈(210)의 상부측 단면의 넓이는 하부측 단면의 넓이보다 같거나 크게 형성될 수 있다. 도 7에 도시된 바와 같이, 오목홈(210)은 실링부(100)와 상대적 거리가 가까운 부분의 단면(상부측 단면)이 실링부(100)에서 상대적 거리가 먼 부분의 단면(하부측 단면)보다 더 넓게 형성된다. 터빈의 실링 모듈의 오목홈(210)은 이와 같은 형상을 가짐으로써, 오목홈(210) 내부로 유입된 연소가스가 오목홈(210) 내부에 머물러 있지 않으며, 재순환 유동이 용이하게 일어나게 할 수 있다.

한편, 대향면(220)의 복수의 오목홈(210) 중 축방향(Da)으로 서로 인접한 오목홈(210) 사이의 거리(P1)는 중공폭(W)의 0.4 이상 3.5 이하인 것이 바람직하다. 축방향(Da)으로 인접한 오목홈 사이의 거리(P1)가 중공폭(W)의 0.4 이상 3.5 이하인 경우, 오목홈(210)의 내부에서 일어나는 연소가스의 재순환 유동에 의한 밀폐효과와, 오목홈(210)과 오목홈(210) 사이의 실링부(100)와 대향면(220) 사이의 차폐효과에 의해 터빈의 밀봉성능이 향상될 수 있으며, 이에 따라 가스 터빈의 전체 효율을 향상시킬 수 있다. 구체적으로, 밀봉성능은 실링부(100)와 슈라우드(200)의 앞뒤의 압력차와, 실링부(100) 및 슈라우드(200)에 흐르는 유량을 통해 측정할 수 있다.

축방향(Da)으로 인접한 오목홈 사이의 거리(P1)가 중공폭(W)의 0.4배보다 작으면, 오목홈(210) 사이의 거리가 과도하게 좁아지므로, 적절한 밀봉성능이 발휘되지 못할 수 있으며, 축방향(Da)으로 인접한 오목홈 사이의 거리(P1)가 중공폭(W)의 3.5배보다 커지면 대향면(220)과 실링부(100)의 가까운 영역이 과도하게 넓어지므로 터빈의 가동시 접촉이 발생될 우려가 있으며, 이에 따른 구조적인 안정성에 대한 문제가 발생할 수 있다.

또한, 오목홈(210) 사이의 거리(P1)는 오목홈의 폭(D)의 1.5 이상 1.75 이하인 것이 바람직하다. 축방향(Da)으로 인접한 오목홈 사이의 거리(P1)가 오목홈의 폭(D)의 1.5 이상 1.75 이하인 경우, 오목홈(210)의 내부에서 일어나는 연소가스의 재순환 유동에 의한 밀폐효과와, 오목홈(210)과 오목홈(210) 사이의 실링부(100)와 대향면(220) 사이의 차폐효과에 의해 터빈의 밀봉성능이 향상될 수 있으며, 이에 따라 가스 터빈의 전체 효율을 향상시킬 수 있다.

축방향(Da)으로 인접한 오목홈 사이의 거리(P1)가 오목홈의 폭(D)의 1.5배보다 작으면, 오목홈(210) 사이의 거리가 과도하게 좁아지므로, 적절한 밀봉성능이 발휘되지 못할 수 있으며, 축방향(Da)으로 인접한 오목홈 사이의 거리(P1)가 오목홈의 폭(D)의 1.75배보다 커지면 복수의 오목홈(210) 사이의 거리가 멀어진다. 이에 따라, 오목홈(210)에서 일어나는 재순환 유동에 의한 밀폐성능이 줄어들게 된다.

또한, 오목홈의 폭(D)은 중공폭(W)의 1/2 이상 1 이하인 바람직하다. 오목홈의 폭(D)이 중공폭(W)의 1/2보다 작아지면, 오목홈(210) 내부로 연소가스가 유입되어 재순환 유동을 일으킬 수 있는 충분한 공간이 확보되지 않아, 밀봉성능이 저하될 수 있고, 오목홈의 폭(D)이 중공폭(W)보다 커지면 오목홈(210)의 내부공간이 과도하게 넓어지므로, 누설 유동의 적절한 차폐가 이루어지지 않을 수 있다. 한편, 오목홈의 폭(D)은 중공폭(W)의 0.75배인 것이 밀폐성능에 있어서 가장 바람직하며 이에 대해서는 도 9에서 자세하게 후술한다.

한편, 오목홈(210)의 깊이(t)는 오목홈의 폭(D)의 1/4 이상 3/4 이하인 것이 바람직하다. 오목홈의 깊이(t)가 오목홈의 폭(D)의 1/4 미만인 경우, 오목홈(210) 내부로 연소가스가 유입되어 재순환 유동을 일으킬 수 있는 충분한 공간이 확보되지 않아 밀봉성능이 저하되며, 오목홈의 깊이(t)가 오목홈의 폭(D)의 3/4 초과인 경우, 오목홈(210)의 내부로 유입된 연소가스가 오목홈(210) 내부에서 정체되어 재순환 유동이 잘 일어나지 않아 밀봉성능이 저하될 수 있다. 한편, 오목홈의 깊이 (t)는 오목홈의 폭(D)의 0.5배인 것이 밀폐성능에 있어서 가장 바람직하다.

도 8은 본 발명의 여러 실시예에 따른 슈라우드를 나타낸 평면도이다.

도 8의 (a)를 참조하면, 대향면(220)은 복수의 오목홈(210)을 포함하고, 오목홈(210)은 축방향(Da)으로 서로 이격되는 복수의 열(r1, r2, r3, r4, r5)을 따라 배치되며, 또한 오목홈(210)은 원주방향(Dc)을 따라 서로 이격되는 복수의 행(l1, l2, l3, l4, l5)을 따라 배치될 수 있다. 즉, 대향면(220)은 축방향(Da)으로 이격되는 복수의 열(r1, r2, r3, r4, r5)과, 복수의 열(r1, r2, r3, r4, r5)을 따라 각각의 방향으로 이격되는 복수의 오목홈(210r1, 210r2)이 형성될 수 있다.

한편, 대향면은 어느 하나 열의 오목홈들 중 적어도 하나가 다른 하나의 열에 오목홈들과 축방향(Da)으로 어긋나게 배치되도록 이루어질 수 있다.

구체적으로 도 8의 (b)를 참조하면, 제1 오목홈(210a) 내지 제5 오목홈(210e)은 제1 열(r1)에 배치된다. 그리고, 제6 오목홈(210f) 내지 제8 오목홈(210h)은 제2 열(r2)에 배치된다. 이때, 제6 오목홈(210f)은 제1 열(r1)에 배치되는 제1 오목홈(210a)과 제2 오목홈(210b)과 축방향(Da)으로 서로 어긋나게 배치된다. 그리고, 제7 오목홈(210g)은 제3 오목홈(210c)과 축방향(Da)으로 같은 행(l3)에 배치된다.

이와 같은 배치에 따라, 터빈의 실링 모듈에 누설 유동이 더 높게 발생하는 부분에서는 오목홈들 사이의 축방향(Da)으로의 배치가 일치하도록 오목홈을 배치할 수 있고, 그 이외에 부분에서는 오목홈 사이의 축방향(Da)으로의 배치가 어긋나도록 배치하여 원주방향(Dc)으로의 누설 유동을 저감시키면서 경제적인 터빈의 실링 모듈을 제작할 수 있다.

대향면(220)은 어느 하나의 열에 오목홈(210)들과 이와 인접한 다른 하나의 열에 오목홈(210)들은 축방향(Da)으로 서로 어긋나게 배치되도록 이루어질 수 있다.

구체적으로 도 8의 (c)를 참조하면, 제1 열(r1)에는 원주방향(Dc)으로 서로 이격되는 5개의 오목홈(210r1)이 배치된다. 그리고, 제2 열(r1')에는 4개의 오목홈(210r1')이 배치된다. 이때, 제1 열(r1)에 배치되는 오목홈들(210r1)과 제2 열(r1')에 배치되는 오목홈들(210r1')은 서로 축방향(Da)으로 이격되어 배치된다. 이와 같은 구조를 취함으로써, 원주방향(Dc)으로 누설 유동이 발생하는 것을 효과적으로 저감할 수 있다.

한편, 대향면(220)의 복수의 오목홈(210) 중 원주방향(Dc)으로 서로 인접한 오목홈(210) 사이의 거리(P2)는 오목홈의 폭(D)의 1.5배 이상 3.5배 이하인 것이 바람직하다.

원주방향(Dc)으로 인접한 오목홈 사이의 거리(P2)가 오목홈의 폭(D)의 1.5배 이상 3.5배 이하인 경우, 오목홈(210)의 내부에서 일어나는 연소가스의 재순환 유동에 의한 원주방향(Dc)으로의 밀폐효과와, 원주방향(Dc)으로 이격된 오목홈(210)과 오목홈(210) 사이의 실링부(100)와 대향면(220) 사이의 차폐효과에 의해 터빈의 밀봉성능이 향상될 수 있으며, 이에 따라 가스 터빈의 전체 효율을 더욱 향상시킬 수 있다.

원주방향(Dc)으로 인접한 오목홈 사이의 거리(P2)가 오목홈의 폭(D)의 1.5배보다 작으면, 원주방향(Dc)으로의 오목홈(210) 사이의 거리가 좁아지므로, 적절한 밀봉성능이 발휘되지 못할 수 있다. 또한, 원주방향(Dc)으로 인접한 오목홈 사이의 거리(P2)가 오목홈의 폭(D)의 3.5배보다 커지면 복수의 오목홈(210) 사이의 거리가 멀어지므로, 오목홈(210)에서 일어나는 재순환 유동에 의한 원주방향(Dc)으로의 밀폐성능이 줄어들게 된다.

도 9는 오목홈의 폭과 중공폭의 비율에 따른 누설량 감소율을 설명하기 위한 그래프이다.

도 9의 (a)는 오목홈의 폭(D)의 변화에 비례하여, 축방향(Da)으로 인접한 오목홈 사이의 거리(P1) 및 원주방향(Dc)으로 인접한 오목홈 사이의 거리(P2)가 함께 변하는 경우, 즉, 오목홈의 폭(D), 축방향(Da)으로 인접한 오목홈 사이의 거리(P1) 및 원주방향(Dc)으로 인접한 오목홈 사이의 거리(P2)의 상관 관계는 유지하면서 오목홈의 폭(D)만 변경하는 경우의 D/W에 따른 베이스(도 6의 (a)) 대비 누설량 감소율을 나타낸 그래프이다.

도 9의 (b)는 오목홈의 폭(D)만 변화하고, 축방향(Da)으로 인접한 오목홈 사이의 거리(P1) 및 원주방향(Dc)으로 인접한 오목홈 사이의 거리(P2)는 변하지 않는 경우의 D/W에 따른 베이스(도 6의 (a)) 대비 누설량 감소율을 나타낸 그래프이다.

도 9의 (a)를 참조하면, 축방향(Da)으로 인접한 오목홈 사이의 거리(P1)와 오목홈 폭(D)의 비 및 원주방향(Dc)으로 인접한 오목홈 사이의 거리(P2)와 오목홈 폭(D)의 비는 각각 고정된 값을 가지며, 오목홈의 폭(D)이 변화할 때 베이스 대비 누설량의 감소율을 나타낸 것이다.

도 9의 (b)를 참조하면, 축방향(Da)으로 인접한 오목홈 사이의 거리(P1)와 중공폭(W)의 비 및 원주방향(Dc)으로 인접한 오목홈 사이의 거리(P2)와 중공폭(W)의 비는 각각 고정된 값을 가지며, 오목홈의 폭(D)이 변화할 때 베이스 대비 누설량의 감소율을 나타낸 것이다.

도 9의 (a) 및 (b)를 참조하면, 인접한 오목홈 사이의 거리(P1) 및 원주방향(Dc)으로 인접한 오목홈 사이의 거리(P2)가, 변화하는 경우 및 변화하지 않는 경우를 종합하였을 때, D/W가 0.5 내지 1의 값을 가지는 경우 뛰어난 밀폐성능이 나타나는 것을 알 수 있다.

특히, P1/D 및 P2/D가 고정된 값을 갖거나(도 9의 (a)), P1/W 및 P2/W가 고정된 값을 가지는 경우 모두에서, D/W가 0.75의 값을 가질 때 베이스 대비 누설량의 감소율이 가장 높은 것을 알 수 있다. 따라서, D/W가 0.75의 값을 가지는 것이 바람직하다.

다음으로, 도 9의 (c)는 오목홈의 폭(D)과 축방향(Da)으로 인접한 오목홈 사이의 거리(P1)의 값은 고정되고, 원주방향(Dc)으로 인접한 오목홈 사이의 거리(P2)의 값이 변하는 경우, P2/D의 변화에 따른 베이스(도 6의 (a)) 대비 누설량 감소율을 나타낸 그래프이다. 즉, 도 9의 (c)는 오목홈의 폭(D) 대 중공폭(W)의 비와, 인접한 오목홈 사이의 거리(P1) 대 중공폭(W)의 비가 각각 고정된 값을 가지고, 원주방향(Dc)으로 인접한 오목홈 사이의 거리(P2)의 값만 변화되는 경우 베이스 대비 누설량의 감소율을 나타낸 그래프이다.

도 9의 (c)를 참조하면, 원주방향(Dc)으로 인접한 오목홈 사이의 거리(P2)를 오목홈의 폭(D)으로 나눈 값 P2/D가 1.5의 값에 가까울수록 베이스 대비 누설량의 감소율이 가장 큰 것을 알 수 있다. 이때, P2/D의 값이 1.5보다 작은 경우에는, 원주방향(Dc)으로 인접한 오목홈 사이의 거리(P2)가 과도하게 좁아, 도 8의 (c)에 도시된 바와 같은 엇갈린 배치가 불가능하다.

따라서, 상술한 도 9의 (a) 내지 (c)의 결과 및 상술한 내용을 종합해 보면, D/W가 0.75의 값을 가지고 P1/D 및 P2/D의 값이 1.5를 가지며, 오목홈의 깊이(t)/오목홈의 폭(D)의 값이 0.5인 경우, 베이스 대비 72%의 누설량 감소율을 보인다. 이에 따라, 상술한 형상이 밀폐성능 향상에 매우 적합한 형상인 것을 알 수 있다.

도 10은 본 발명의 여러 실시예에 따른 실링부를 나타낸 평면도이다.

도 10의 (a) 및 (b)를 참조하면, 실링부(100, 100b)는 허니콤 시일일 수 있으며, 허니콤 시일의 중공을 이루는 6개의 면 중 서로 대향하는 어느 두 면의 길이가 다른 면의 길이와 다를 수 있다. 실링부(100, 100b)의 중공폭(W)은 중공(112)의 내부가 이루는 거리 중 축방향(Da)으로 가장 긴 거리가 된다.

구체적으로 도 10의 (a)를 참조하면, 실링부(100)가 복수의 면(110)이 육각형을 이루는 허니콤 시일로 되어 있으며, 실링부(100)의 중공(112)은 6개의 면(110a, 110b, 110c, 110d, 110e, 110f)으로 둘러싸여 있다.

이때, 제2 면(110b)과 제5 면(110e)이 이루는 제1 중공폭(W1), 제1 면(110a)과 제4 면(110d)이 이루는 제2 중공폭(W2), 제3 면(110c)과 제6 면(110f)이 이루는 제3 중공폭(W3) 중 축방향(Da)으로 이격되는 거리가 가장 긴 제1 중공폭(W1)이 실링부(100)의 중공폭(W)이 된다.

도 10의 (b)를 참조하면, 실링부(100b)는 원주방향(Dc)으로 길게 형성된 허니콤 시일이다. 중공(112)을 이루는 6개의 면(110a1, 110b1, 110c1, 110d1, 110e1, 110f1) 중 제2 면(110b1)과 제5 면(110e1)의 길이가 다른 면의 길이보다 길게 형성된다. 다만, 이때에도 중공폭(W)은 축방향(Da)으로 가장 긴 거리이므로, 제2 면(110b1)과 제5 면(110e1) 사이의 거리인 제1 중공폭(W1)이 중공폭(W)이다.

한편, 도 10의 (c) 및 (d)를 참조하면, 실링부(100)는 중공(112)이 네 개의 면으로 둘러싸인 사각형 단면으로 형성될 수도 있다.

먼저 도 10의 (c)를 참조하면, 중공(112)은 정사각형에 가까울 수 있으며, 4개의 면(110a2, 110b2, 110c2, 110d2)으로 둘러싸여 형성된다. 이때, 제1 면(110a2)과 제2 면(110b2) 사이의 거리인 제1 중공폭(W1)과, 제3 면(110c2)과 제4 면(110d2) 사이의 거리인 제2 중공폭(W2) 중에 실링부(100c)의 중공폭(W)은 축방향(Da)으로 이격된 거리인 제1 중공폭(W1)이 된다.

도 10의 (d)를 참조하면, 중공(112)은 직사각형에 가까울 수 있으며, 4개의 면(110a3, 110b3, 110c3, 110d3)으로 둘러싸여 형성된다. 이때, 제1 면(110a3)과 제2 면(110b3) 사이의 거리인 제1 중공폭(W1)보다 제3 면(110c3)과 제4 면(110d3) 사이의 거리인 제2 중공폭(W2)이 더 길게 형성된다. 이때에도 실링부(100d)의 중공폭(W)은 중공(112)의 축방향(Da)으로의 최대 이격 거리인 제1 중공폭(W1)이 된다.

도 7에서 설명한 바와 같이, 터빈의 실링 모듈의 밀봉성능을 향상시키기 위하여, 실링부의 중공폭(W)은 축방향(Da)으로 인접한 오목홈 사이의 거리(P1) 및 오목홈의 폭(D)과의 관계에서 중요한 인자로 사용된다. 그러므로, 슈라우드의 오목홈의 형상에 따라, 축방향(Da)으로 인접한 오목홈 사이의 거리(P1) 및 오목홈의 폭(D)이 중공폭(W)과의 관계에서 상술한 수치에서 벗어나는 경우 등에, 다양한 형상의 중공을 갖는 실링부를 활용할 수 있으므로, 터빈의 설계 및 부품 사용의 자유도를 높일 수 있다.

도 11은 본 발명의 다른 실시예에 따른 슈라우드를 나타낸 평면도이다.

도 11의 (a) 및 (b)를 참조하면, 슈라우드(200d, 200e)에는 다양한 형상의 오목홈(210', 210'')이 형성될 수 있다. 예를 들어, 도 11의 (a)를 참조하면, 오목홈(210')은 사각형의 형상으로 형성될 수 있다. 이때, 복수의 열과 복수의 행을 이루며 복수의 오목홈(210')이 이격되어 배치될 수 있다. 도시된 것과 달리, 축방향(Da)으로 더 짧은 직사각형의 오목홈(210')이 형성되는 경우에도 오목홈의 폭(D)은 축방향(Da)으로의 최대 이격거리이다.

다만, 도 8에서 설명한 바와 같이 복수의 열의 오목홈들은 각각 원주방향(Dc)으로 서로 이격되어 형성되며, 축방향(Da)으로 서로 일치하거나, 어긋나게 배치될 수도 있다.

도 11의 (b)를 참조하면, 오목홈(210'')은 서로 이격되어 복수의 열과 복수의 행을 이루며, 육각형의 형상으로 형성될 수 있다.

상술한 바와 같은 오목홈(210', 210'')의 다양한 형상은 터빈의 실링 모듈의 밀봉성능을 높이기 위하여, 실링부의 중공의 형상 및 배치 등에 따라 달라질 수 있다.

도 12는 본 발명의 일 실시예에 따른 실링부 및 슈라우드를 나타낸 평면도이다.

오목홈(210)은 실링부(100)의 중공(112)에 대응되어 배치될 수 있다. 도 12의 (a)에 도시된 바와 같이, 실링부(100)는 허니콤 시일의 형상을 이룬다. 그리고, 슈라우드(200)의 오목홈(210)은 허니콤 시일의 중공(112)에 대응되도록 배치될 수 있다.

즉, 허니콤 시일과 슈라우드(200)를 평면적으로 바라봤을 때, 허니콤 시일의 중공(112)의 내부에 오목홈(210)이 배치되도록 슈라우드(200)와 실링부(100)의 위치가 설정될 수 있다. 이러한 배치를 통해, 터빈의 실링 모듈의 누설 유동이 오목홈(210) 내부와 실링부(100)의 중공(112) 내부에 형성된 공간으로 유입되며 재순환 유동을 일으킬 수 있는 공간이 극대화되어, 터빈의 실링 모듈의 밀봉성능을 향상시킬 수 있다.

오목홈(210)의 폭이 중공폭보다 큰 경우에는 실링부(100)의 중공(112)에 오목홈(210)이 대응되지 않을 수 있다. 이러한 경우 실링부(100)의 중공(112)에 오목홈(210)이 최대한 대응되도록, 즉 오목홈(210) 부분에 실링부(100)의 중공(112)의 꼭지점(130)이 적게 배치되도록, 슈라우드(200)와 실링부(100)를 배치하는 바람직하다.

또한, 도 12의 (b)에 도시된 바와 같이, 실링부(100)의 중공(112)과 오목홈(210)이 어긋나도록 배치될 수도 있다. 즉, 허니콤 시일과 슈라우드(200)를 평면적으로 바라봤을 때, 허니콤 시일의 중공(112)을 이루는 6개의 꼭지점(130)과 오목홈(210)이 겹치도록 배치될 수 있다. 이러한 배치를 통해, 누설 유동이 터빈의 실링 모듈에서 축방향(Da)을 따라 이동함에 있어서, 오목홈(210)의 내부면과 중공(112)을 이루는 면에 계속해서 저항을 받으므로 밀봉성능이 향상될 수 있다.

한편, 오목홈(210)의 폭이 중공폭보다 큰 경우에 실링부(100)의 꼭지점(130)에 오목홈(210)이 모두 대응되지 않을 수 있다. 이러한 경우, 실링부(100)의 꼭지점(130) 부분에 최대한 많은 수의 오목홈(210)이 대응되도록 실링부(100) 및 오목홈(210)이 배치되는 것이 바람직하다.

한편 상술한 설명과 달리, 실링부(100)의 중공(112)과 오목홈(210)은 서로 대응되거나, 어긋나는 것이 모두 나타나도록 배치될 수 있다. 즉, 도 12의 (a)의 모습과 도 12의 (b)의 모습이 모두 나타나도록 배치될 수 있다. 이는 터빈의 허니콤 시일의 설치 시 호의 형상을 이루며 휘어지게 배치되어야 하므로, 허니콤 시일의 중공(112)과 오목홈(210)의 상대적인 위치가 항상 일정하게 배치되지 않을 수 있다.

도 13은 본 발명의 여러 실시예에 따른 슈라우드의 오목홈을 나타낸 단면도이다.

대향면과 오목홈의 내부면은 기결정된 각도를 이룰 수 있다. 구체적으로 도 13의 (a)에 도시된 바와 같이, 오목홈(210')은 반원보다 긴 형상으로 형성될 수 있다.

이때, 오목홈(210')의 내부면은 라운드지게 형성되므로 오목홈(210')과 대향면(220')이 만나는 지점(230')에서 오목홈(210')의 내부면에 접하는 접선과 대향면(220')은 예각을 이루며 만날 수 있다.

한편, 도 13의 (b)에 도시된 바와 같이, 오목홈(210'')은 반원 형상으로 형성될 수 있으며, 이 경우 오목홈(210'')과 대향면(220'')이 만나는 지점(230'')에서 오목홈(210'')의 내부면의 접선과 대향면(220'')은 약 90도를 이루며 만날 수 있다.

또한, 도 13의 (c)에 도시된 바와 같이, 오목홈(210''')은 반원보다 짧은 형상으로 형성될 수 있다. 구체적으로 오목홈(210''')은 반원의 중심부보다 밑부분의 형상으로 대향면(220''')의 내부로 오목하게 형성될 수 있다. 이 경우 오목홈(210''')과 대향면(220''')이 만나는 지점(230''')에서 오목홈(210''')의 내부면의 접선과 대향면(220''')은 90도보다 큰 둔각을 이루며 만날 수 있다.

대향면(220)과 오목홈(210)이 만나는 지점은 상술한 도 13의 (a) 내지 (c)의 경우와 같은 각도, 구체적으로는 80도 내지 110도를 이루는 것이 바람직하고, 더욱 바람직하게는 90도를 포함한 90도에 인접한 각도를 이루는 것이 바람직하다.

오목홈(210)과 대향면(220)이 만나는 지점이 이루는 각도가 80도보다 작게되면, 오목홈(210) 내부에 유입되는 연소가스가 오목홈(210)과 대향면(220)이 만나는 지점의 저항을 크게 받아 원활하게 유입되지 않을 수 있으며, 오목홈(210)과 대향면(220)이 만나는 지점이 이루는 각도가 110도보다 커지게 되면, 오목홈(210)의 내부로 유입된 연소가스가 과도하게 쉽게 들어오거나 빠져나가므로 재순환 유동이 충분히 일어나지 않을 수 있어 터빈의 실링 모듈의 밀봉성능이 저하될 수 있다.

한편, 오목홈(210) 내부에 유입되는 유체의 재순환 유동을 증가시키도록 오목홈(210)의 내부면은 라운드지게 이루어질 수 있다. 도 13의 (a) 내지 (c)에 도시된 바와 같이, 오목홈(210)의 내부는 라운드지게 형성될 수 있다.

이때, 오목홈(210)의 내부면 중에서 연소가스가 재순환 유동이 활발하게 일어날 수 있도록, 오목홈(210)의 내부면 중 적어도 일부가 라운드지게 형성될 수 있다. 구체적으로, 오목홈(210)의 내부로 연소가스가 유입된 후에 유입된 연소가스가 회전하여 다시 연소가스가 유입된 방향으로 빠져나갈 수 있도록 주 유동(C) 방향으로부터 멀리 떨어진 면, 즉 누설 유동이 유입되는 방향에 해당하는 면이 라운드지게 형성될 수 있다. 도면에서 오목홈(210)의 내부면 중 우측에 해당하는 면이 라운드지게 형성될 수 있다.

오목홈의 내부에는 연소가스가 유입되게 되고, 유입된 연소가스는 오목홈의 내부면을 따라 회동할 수 있다. 이때, 오목홈(210)의 내부면이 각지게 형성되는 경우 연소가스는 각지게 형성된 오목홈의 내부면에 의해 저항을 받아 연소가스가 원활하게 오목홈의 내부에서 회동하지 못하게 된다. 이에 따라, 재순환 유동에 의한 터빈의 실링 모듈의 밀봉성능이 저하될 수 있다.

도 14는 본 발명의 일 실시예에 따른 오목홈과 실링부의 중공 내부에서 일어나는 재순환 유동을 설명하기 위한 도면이다. 도 14의 (a)는 오목홈의 내부에서 재순환 유동이 일어나는 패턴을 나타낸 것이고, 도 14의 (b)는 허니콤 시일의 중공의 내부에서 재순환 유동이 일어나는 패턴을 나타낸 것이다.

먼저 도 14의 (a)를 참조하면, 오목홈의 내부에서의 재순환 유동은 블레이드의 회전에 의해 발생하는 유동이 오목홈의 내부로 유입되며 발생한다. 오목홈의 내부로 유입된 유체는, 오목홈의 하류 영역에서 강한 와류를 형성하며 오목홈의 내부를 이동한다. 그 후, 와류는 오목홈의 상류부분으로 빠져나간다. 여기서 1차적인 유동저항이 발생하며 실링 모듈의 밀폐성능이 증가한다.

다음으로 도 14의 (b)를 참조하면, 허니콤 시일의 중공의 내부에서의 재순환 유동은 블레이드의 회전에 의한 유동이 중공의 내부를 감싸고 돌아 나가면서 발생한다. 이러한 허니콤 시일의 중공 내부에서의 재순환 유동에 의해 연소가스에 대한 유동저항이 발생한다.

허니콤 시일의 중공의 내부의 공간이 오목홈의 내부의 공간보다 상대적으로 넓으므로, 허니콤 시일의 중공의 내부에서 발생하는 재순환 유동의 와류강도는 오목홈에서 일어나는 재순환 유동에 비해 상대적으로 약할 수 있다.

여기에서 오목홈을 적용함에 있어서, 2차적인 효과가 발생할 수 있다. 구체적으로, 오목홈을 빠져나온 재순환 유동이 허니콤 시일의 중공의 내부로 유입되어, 허니콤 시일의 중공에서 발생하는 재순환 유동을 더 강화시킬 수 있고 이에 따라, 밀폐성능이 더 향상될 수 있다.

또한, 오목홈과 허니콤 시일의 중공 사이의 상호 유기적인 상하 방향의 유동이 발생하면, 에어커튼과 같은 효과가 강화될 수 있다. 나아가, 오목홈과 허니콤 시일 각각의 재순환 유동에 따른 효과뿐만 아니라, 각각에서 발생한 재순환 유동이 다른 쪽의 내부 공간으로 유입되어 2차적인 유동저항이 발생하여 밀폐성능이 매우 향상될 수 있다.

이상, 본 발명의 일 실시예에 대하여 설명하였으나, 해당 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서, 구성 요소의 부가, 변경, 삭제 또는 추가 등에 의해 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있을 것이며, 이 또한 본 발명의 권리범위 내에 포함된다고 할 것이다.

1000: 가스터빈 1010: 하우징
1100: 압축기 1110: 압축기 블레이드
1112: 도브테일부 1120: 압축기 로터 디스크 유닛
1130: 압축기 냉각공기 공급유로 1200: 연소기
1300: 터빈 1320: 터빈 로터 디스크
1340: 터빈 블레이드 1400: 디퓨져
1450: 고정너트 1500: 토크튜브 유닛
1600: 타이로드 100: 실링부
110: 실링부의 면 112: 실링부의 중공
200: 슈라우드 210: 오목홈
220: 대향면 Da: 축방향
Dr: 반경방향 Dc: 원주방향
W: 실링부의 중공폭

Claims (20)

1. 고정체의 내주면에 배치되고, 복수의 중공이 형성되도록 복수의 면을 포함하며, 상기 고정체의 원주방향으로 연장되는 실링부; 및
   회전체의 외주면상에 결합되는 터빈 블레이드의 선단부를 감싸는 커버면과 상기 실링부에 대향하는 대향면을 구비하는 슈라우드;를 포함하며,
   상기 슈라우드의 대향면에는 상기 회전체의 축방향으로 이격되는 복수의 열 각각에 상기 원주방향으로 서로 이격되는 복수의 오목홈이 형성되고,
   상기 대향면의 복수의 열 중 서로 인접한 열의 거리(P1)와, 상기 실링부의 서로 대향하는 어느 두 면이 이루는 거리 중에서 상기 회전체의 축방향으로 가장 긴 거리인 중공폭(W)의 비 P1/W은 0.4 이상 3.5 이하이며,
   상기 오목홈의 개구면의 상기 회전체의 축방향으로의 거리 중 가장 긴 거리인 오목홈의 폭(D)과, 상기 실링부의 서로 대향하는 어느 두 면이 이루는 거리들 중 상기 회전체의 축방향으로 가장 긴 거리인 중공폭(W)과의 비 D/W는 1/2 이상 1 이하인 터빈의 실링 모듈.
2. 삭제
3. 삭제
4. 제1항에 있어서,
   상기 대향면은,
   어느 하나의 열의 오목홈들 중 적어도 하나가 다른 하나의 열에 오목홈들과 축방향으로 어긋나게 배치되도록 이루어지는 터빈의 실링 모듈.
5. 삭제
6. 삭제
7. 제1항에 있어서,
   상기 오목홈의 깊이(t)와, 상기 오목홈의 개구면의 상기 회전체의 축방향으로의 거리 중 가장 긴 거리인 오목홈의 폭(D)의 비인 t/D는 1/4 이상 3/4 이하인 터빈의 실링 모듈.
8. 제1항에 있어서,
   상기 실링부는 허니콤 시일(Honeycomb Seal)인 터빈의 실링 모듈.
9. 제8항에 있어서,
   상기 대향면의 복수의 오목홈은 상기 허니콤 시일의 복수의 중공과 대응되는 위치에 배치되는 터빈의 실링 모듈.
10. 제8항에 있어서,
    상기 허니콤 시일은,
    중공을 이루는 6개의 면 중 서로 대향하는 어느 두 면의 길이가 다른 면의 길이와 다른 터빈의 실링 모듈.
11. 제1항에 있어서,
    상기 오목홈은 반구의 적어도 일부의 형상으로 이루어진 터빈의 실링 모듈.
12. 제1항에 있어서,
    상기 오목홈의 상부측 단면의 넓이는 하부측 단면의 넓이와 같거나 그보다 큰 터빈의 실링 모듈.
13. 제1항에 있어서,
    상기 대향면과 상기 오목홈 내부면은 기결정된 각도를 이루는 터빈의 실링 모듈.
14. 고정체의 내주면에 배치되고, 복수의 중공이 형성되도록 복수의 면을 포함하며, 원주방향으로 연장되는 실링부; 및
    회전체의 외주면상에 결합되는 터빈 블레이드의 선단부를 감싸는 커버면과 상기 실링부에 대향하는 대향면을 구비하는 슈라우드;를 포함하며,
    상기 실링부의 단부가 이루는 면의 단위면적당 상기 대향면의 표면적이 증가하도록, 상기 슈라우드의 대향면에는 상기 회전체의 축방향으로 이격되는 복수의 열 각각에 상기 원주방향으로 서로 이격되는 복수의 오목홈이 형성되고,
    상기 오목홈 내부에 유입되는 유체의 재순환 유동을 증가시키도록, 상기 오목홈의 내부면의 적어도 일부가 라운드지게 이루어지며,
    상기 대향면의 복수의 열 중 서로 인접한 열의 거리(P1)와, 상기 실링부의 서로 대향하는 어느 두 면이 이루는 거리 중에서 상기 회전체의 축방향으로 가장 긴 거리인 중공폭(W)의 비 P1/W은 0.4 이상 3.5 이하이며,
    상기 오목홈의 개구면의 상기 회전체의 축방향으로의 거리 중 가장 긴 거리인 오목홈의 폭(D)과, 상기 실링부의 서로 대향하는 어느 두 면이 이루는 거리들 중 상기 회전체의 축방향으로 가장 긴 거리인 중공폭(W)과의 비 D/W는 1/2 이상 1 이하인 터빈의 실링 모듈.
15. 삭제
16. 외부 공기를 흡입하여 압축하는 압축기;
    상기 압축기에서 압축된 공기에 연료를 혼합하여 연소시키는 연소기; 및
    내부에 터빈 블레이드가 장착되며, 상기 연소기로부터 배출되는 연소 가스에 의해 상기 터빈 블레이드가 회전하는 터빈;을 포함하며,
    상기 터빈은,
    고정체의 내주면에 배치되고, 복수의 중공이 형성되도록 복수의 면을 포함하며, 원주방향으로 연장되는 실링부; 및
    회전체의 외주면상에 결합되는 터빈 블레이드의 선단부를 감싸는 커버면과 상기 실링부에 대향하는 대향면을 구비하는 슈라우드;를 포함하며,
    상기 슈라우드의 대향면에는 상기 회전체의 축방향으로 이격되는 복수의 열 각각에 상기 원주방향으로 서로 이격되는 복수의 오목홈이 형성되고
    상기 대향면의 복수의 열 중 서로 인접한 열의 거리(P1)와, 상기 실링부의 서로 대향하는 어느 두 면이 이루는 거리 중에서 상기 회전체의 축방향으로 가장 긴 거리인 중공폭(W)의 비 P1/W은 0.4 이상 3.5 이하이며,
    상기 오목홈의 개구면의 상기 회전체의 축방향으로의 거리 중 가장 긴 거리인 오목홈의 폭(D)과, 상기 실링부의 서로 대향하는 어느 두 면이 이루는 거리들 중 상기 회전체의 축방향으로 가장 긴 거리인 중공폭(W)과의 비 D/W는 1/2 이상 1 이하인 발전용 터빈 장치.
17. 삭제
18. 삭제
19. 제16항에 있어서,
    상기 실링부는 허니콤 시일(Honeycomb Seal)인 발전용 터빈 장치.
20. 제19항에 있어서,
    상기 대향면의 복수의 오목홈과 상기 허니콤 시일의 복수의 중공이 서로 대응되는 위치에 배치되도록, 상기 실링부 및 상기 대향면이 대향되는 발전용 터빈 장치.

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