KR102599918B1 - 터빈 베인 및 이를 포함하는 터빈 - Google Patents

Abstract

본 발명은 터빈 베인 및 이를 포함하는 터빈에 관한 것으로, 보다 상세하게는 에어포일의 내부에 순환유로가 형성된 터빈 베인 및 이를 포함하는 터빈에 관한 것이다. 이러한 본 발명에 따르면, 에어포일의 내부에 순환유로가 형성되어 열응력을 감소시킬 수 있는 터빈 베인 및 이를 포함하는 터빈을 제공할 수 있다는 효과가 있다.

Description

터빈 베인 및 이를 포함하는 터빈{turbine vane and turbine including the same}

본 발명은 터빈 베인 및 이를 포함하는 터빈에 관한 것으로, 보다 상세하게는 에어포일의 내부에 순환유로가 형성된 터빈 베인 및 이를 포함하는 터빈에 관한 것이다.

가스 터빈은 압축기에서 압축된 압축 공기와 연료를 혼합하여 연소시키고, 연소로 발생된 고온의 가스로 터빈을 회전시키는 동력 기관이다. 가스 터빈은 발전기, 항공기, 선박, 기차 등을 구동하는데 사용된다.

일반적으로 가스 터빈은 압축기, 연소기 및 터빈을 포함한다. 압축기는 외부 공기를 흡입하여 압축한 후 연소기로 전달한다. 압축기에서 압축된 공기는 고압 및 고온의 상태가 된다. 연소기는 압축기로부터 유입된 압축 공기와 연료를 혼합해서 연소시킨다. 연소로 인해 발생된 연소 가스는 터빈으로 배출된다. 연소 가스에 의해 터빈 내부의 터빈 블레이드가 회전하게 되며, 이를 통해 동력이 발생된다. 발생된 동력은 발전, 기계 장치의 구동 등 다양한 분야에 사용된다.

최근에는 터빈의 효율을 증가시키기 위하여 터빈으로 유입되는 가스의 온도(Turbine Inlet Temperature: TIT)가 지속적으로 상승하는 추세에 있는데, 이로 인하여 터빈 베인의 내열처리 및 냉각의 중요성이 부각되고 있다.

터빈 베인을 냉각하기 위한 방법으로는 필름 쿨링과 인터널 쿨링 방식이 있다. 필름 쿨링 방식은 터빈 베인의 외면에 코팅막을 형성하여 외부에서 베인으로 열전달을 막는 방식이다. 필름 쿨링 방식에 의하면 베인에 도포되는 내열도료가 베인의 내열 특성 및 기계적 내구성을 결정된다.

인터널 쿨링 방식은 냉각유체와 베인의 열교환을 통해서 베인 냉각하는 방식이다. 일반적으로 터빈 베인은 가스 터빈의 압축기로부터 추출된 압축된 냉각 공기를 이용하여 냉각한다. 이를 위하여, 터빈 베인의 내부에는 냉각 공기가 유동하는 순환유로가 형성될 수 있다. 그러나, 순환유로는 유로가 전환되는 부분에서 열응력이 집중되어 구조 수명이 낮게 평가된다. 일부분의 구조 수명이 낮게 평가되면 터빈 베인 전체의 수명이 낮아져 보수 비용이 증가하게 된다.

일본 특허공보 제4087586호

상기한 바와 같은 기술적 배경을 바탕으로, 본 발명은 열응력을 감소시킬 수 있는 터빈 베인 및 이를 포함하는 터빈을 제공한다.

본 발명의 실시예에 따른 터빈 베인은 에어포일, 외측 쉬라우드, 내측 쉬라우드를 포함한다. 에어포일은 리딩 엣지 및 트레일링 엣지가 형성되고, 횡단면이 익형이며, 내부에 냉각 유체가 유동하는 순환유로가 형성된다. 외측 쉬라우드는 에어포일의 반경 방향 외측 단부에 배치된다. 내측 쉬라우드는 에어포일의 반경 방향 내측 단부에 배치된다. 순환유로는 입구가 외측 쉬라우드에 형성되고, 외측 쉬라우드의 내부와 내측 쉬라우드의 내부를 적어도 한 번씩 지나도록 형성된다.

본 발명의 일 실시예에 따른 터빈 베인은 외측 쉬라우드와 내측 쉬라우드 사이를 잇는 복수 개의 메인유로와, 복수 개의 메인유로 중 가까운 어느 둘을 잇고, 메인유로의 냉각유체의 유동 방향을 전환하는 적어도 하나 이상의 전환유로를 포함하고, 전환유로는 내측 쉬라우드의 내부 또는 외측 쉬라우드의 내부에 배치될 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 터빈 베인의 에어포일의 내부에는 적어도 하나 이상의 격벽이 배치되고, 격벽에 의해 에어포일 내부에 복수 개의 메인유로가 형성되며, 격벽의 선단부는 외측 쉬라우드의 내부 또는 내측 쉬라우드의 내부에 배치될 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 터빈 베인의 순환유로는 메인유로 및 전환유로의 단면적이 일정하게 형성될 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 터빈 베인의 순환유로는 입구유로의 단면적이, 메인유로 및 전환유로의 단면적보다 크게 형성될 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 터빈 베인은 외측 쉬라우드 또는 내측 쉬라우드에 외측 쉬라우드 또는 내측 쉬라우드를 관통하고 순환유로와 외부를 연통시키는 쉬라우드관통유로가 형성될 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 터빈 베인은 트레일링 엣지에 반경 방향을 따라 연장되고 순환유로의 출구와 연통되는 슬릿이 더 형성되고, 트레일링 엣지와 가장 가까운 격벽에, 출구가 아닌 순환유로와 슬릿을 연통시키는 슬릿연통홀이 관통 형성될 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 터빈 베인은 격벽의 선단부에 격벽 주변의 두개의 메인유로를 연통시키는 격벽관통유로가 관통 형성되고, 격벽관통유로는, 외측 쉬라우드와 에어포일의 경계선 또는 내측 쉬라우드와 에어포일의 경계선을 기준으로, 에어포일보다 더 외측 또는 더 내측에 형성될 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 터빈 베인은 전환유로의 단면적은 메인유로의 단면적보다 크게 형성될 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 터빈 베인은 순환유로 내부에 순환유로 측으로 돌출된 제1터뷸레이터가 배치될 수 있다.

본 발명의 실시예에 따른 터빈은 로터디스크, 터빈 블레이드, 터빈 베인을 포함한다. 로터 디스크는 회전 가능하게 배치된다. 터빈 블레이드는 터빈 로터 디스크에 복수 개가 배치된다. 터빈 베인은 복수 개가 고정 배치된다. 터빈 베인은, 에어포일, 외측 쉬라우드, 내측 쉬라우드를 포함한다. 에어포일은 리딩 엣지 및 트레일링 엣지가 형성되고, 횡단면이 익형이며, 내부에 냉각 유체가 유동하는 순환유로가 형성된다. 외측 쉬라우드는 에어포일의 반경 방향 외측 단부에 배치된다. 내측 쉬라우드는 에어포일의 반경 방향 내측 단부에 배치된다. 순환유로는, 입구가 외측 쉬라우드에 형성되고, 외측 쉬라우드의 내부와 내측 쉬라우드의 내부를 적어도 한 번씩 지나도록 형성된다.

본 발명의 일 실시예에 따른 터빈의 순환유로는 외측 쉬라우드와 내측 쉬라우드 사이를 잇는 복수 개의 메인유로와, 복수 개의 메인유로 중 가까운 어느 둘을 잇고, 메인유로의 냉각유체의 유동 방향을 전환하는 적어도 하나 이상의 전환유로를 포함하고, 적어도 하나의 전환유로는 외측 쉬라우드의 내부 또는 내측 쉬라우드의 내부에 배치될 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 터빈은 에어포일의 내부에 적어도 하나 이상의 격벽이 배치되고, 격벽에 의해 에어포일 내부에 복수 개의 메인유로가 형성되며, 격벽의 선단부는 외측 쉬라우드의 내부 또는 내측 쉬라우드의 내부에 배치될 수 있다.

본 발명의 일실시예에 따른 터빈의 순환유로는 입구유로의 단면적이 메인유로 및 전환유로의 단면적보다 크게 형성될 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 터빈의 순환유로는 메인유로 및 전환유로의 단면적이 일정하게 형성될 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 터빈은 외측 쉬라우드 또는 내측 쉬라우드에 외측 쉬라우드 또는 내측 쉬라우드를 관통하고, 순환유로와 외부를 연통시키는 쉬라우드관통유로가 형성될 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 터빈은 트레일링 엣지에 반경 방향을 따라 연장되고 순환유로의 출구와 연통하는 슬릿이 더 형성되고, 트레일링 엣지와 가장 가까운 격벽에, 출구가 아닌 순환유로와 슬릿을 연통시키는 슬릿연통홀이 관통 형성될 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 터빈은 격벽의 선단부에 격벽 주변의 두개의 메인유로를 연통시키는 격벽관통유로가 관통 형성되고, 격벽관통유로는, 외측 쉬라우드와 에어포일의 경계선 또는 내측 쉬라우드와 에어포일의 경계선을 기준으로, 에어포일보다 더 외측 또는 더 내측에 형성될 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 터빈의 전환유로의 단면적은 메인유로의 단면적보다 크게 형성될 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 터빈의 순환유로 내부에 순환유로 측으로 돌출된 제1터뷸레이터가 배치될 수 있다.

본 발명에 따른 터빈 베인 및 이를 포함하는 터빈은, 에어포일의 내부에 순환유로가 형성되어 열응력을 감소시킬 수 있다는 효과가 있다.

도 1은 본 발명에 따른 터빈을 포함하는 가스터빈의 개략적인 구조를 도시한 단면도이다.
도 2는 본 발명의 제1실시예에 따른 터빈 베인의 외형을 도시한 사시도이다.
도 3은 도 2에서 "A-A" 선을 따라 절개한 종단면도이다.
도 4는 도 3에서 "B-B" 선을 따라 절개한 횡단면도이다.
도 5는 본 발명의 제2실시예에 따른 터빈 베인의 모습을 도시한 종단면도이다.
도 6은 본 발명의 제3실시예에 따른 터빈 베인의 모습을 도시한 종단면도이다.
도 7은 본 발명의 제4실시예에 따른 터빈 베인의 모습을 도시한 종단면도이다.
도 8은 도 7에서 "C-C 선을 따라 절개한 횡단면도이다.

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 명세서 상에 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. 이때, 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.

이하, 첨부된 도면들을 참조하여, 본 발명에 따른 터빈 베인 및 이를 포함하는 터빈에 대하여 설명한다.

도 1은 본 발명에 따른 터빈을 포함하는 가스터빈의 개략적인 구조를 도시한 단면도이다.

도 1을 참조하면, 본 발명에 따른 가스터빈(100)의 일 예가 도시되어 있다. 상기 가스 터빈은 하우징(102)을 구비하고 있고, 상기 하우징(102)의 후측에는 터빈을 ?v과한 연소가스가 배출되는 디퓨저(106)가 구비되어 있다. 그리고, 상기 디퓨저(106)의 앞쪽으로 압축된 공기를 공급받아 연소시키는 연소기(104)가 배치된다.

공기의 흐름 방향을 기준으로 설명하면, 상기 하우징(102)의 상류측에 압축기 섹션(110)이 위치하고, 하류 측에 터빈 섹션(120)이 배치된다. 그리고, 상기 압축기 섹션(110)과 상기 터빈 섹션(120)의 사이에는 터빈 섹션에서 발생된 회전토크를 상기 압축기 섹션으로 전달하는 토크 전달부재로서의 토크튜브(130)가 배치되어 있다.

상기 압축기 섹션(110)에는 복수(예를 들어 14매)의 압축기 로터 디스크(140)가 구비되고, 상기 각각의 압축기 로터 디스크(140)들은 타이볼트(150)에 의해서 축 방향으로 이격되지 않도록 체결되어 있다.

구체적으로, 상기 각각의 압축기 로터 디스크(140)는 대략 중앙을 상기 타이볼트(150)가 관통한 상태로 서로 축 방향을 따라서 정렬되어 있다. 여기서, 이웃한 각각의 압축기 로터 디스크(140)는 대향하는 면이 상기 타이볼트(150)에 의해 압착되어, 상대 회전이 불가능하도록 배치된다.

상기 압축기 로터 디스크(140)의 외주면에는 복수 개의 블레이드(144)가 방사상으로 결합되어 있다. 상기 각각의 블레이드(144)는 루트부(146)를 구비하여 상기 압축기 로터 디스크(140)에 체결된다.

상기 각각의 로터 디스크(140)의 사이에는 상기 하우징에 고정되어 배치되는 베인(미도시)이 위치한다. 상기 베인은 상기 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.

상기 루트부(146)의 체결방식은 탄젠셜 타입(tangential type)과 액셜 타입(axial type)이 있다. 이는 상용되는 가스터빈의 필요 구조에 따라 선택될 수 있으며, 통상적으로 알려진 도브테일 또는 전나무 형태(Fir-tree)를 가질 수 있다. 경우에 따라서는, 상기 형태 외의 다른 체결장치, 예를 들어 키이 또는 볼트 등의 고정구를 이용하여 상기 블레이드를 로터 디스크에 체결할 수 있다.

상기 타이볼트(150)는 상기 복수 개의 압축기 로터 디스크(140) 및 터빈로터 디스크(180)들의 중심부를 관통하도록 배치되어 있으며, 일측 단부는 최상류측에 위치한 압축기 로터 디스크 내에 체결되고, 타측 단부에는 고정 너트(190)에 의해 체결된다.

상기 타이볼트(150)의 형태는 가스터빈에 따라 다양한 구조로 이뤄질 수 있으므로, 반드시 도 1에 제시된 형태로 한정될 것은 아니다. 즉, 도시된 바와 같이 하나의 타이볼트가 로터 디스크의 중앙부를 관통하는 형태를 가질 수도 있고, 복수 개의 타이볼트가 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 디퓨저(diffuser)의 다음 위치에 안내깃 역할을 하는 베인이 설치될 수 있으며, 이를 디스윌러(desworler)라고 한다.

상기 연소기(104)에서는 유입된 압축공기를 연료와 혼합, 연소시켜 높은 에너지의 고온, 고압 연소가스를 만들어 내며, 등압연소과정으로 연소기 및 터빈부품이 견딜 수 있는 내열한도까지 연소가스온도를 높이게 된다.

가스터빈의 연소시스템을 구성하는 연소기는 셀 형태로 형성되는 케이싱 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, 상기 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 연소가스를 터빈 측으로 보낼 수 있도록 트랜지션피스가 연결된다. 이러한 트랜지션피스는, 연소가스의 높은 온도에 의한 파손이 방지되도록 외벽부가 압축기로부터 공급되는 압축공기에 의해 냉각된다.

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

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

한편, 상기 연소기에서 나온 고온, 고압의 연소가스는 상술한 터빈 섹션(120)으로 공급된다. 공급된 고온 고압의 연소 가스가 팽창하면서 터빈의 회전날개에 충동, 반동력을 주어 회전 토크가 야기되고, 이렇게 얻어진 회전 토크는 상술한 토크 튜브(130)를 거쳐 압축기 섹션으로 전달되고, 압축기 구동에 필요한 동력을 초과하는 동력은 발전기 등을 구동하는데 쓰이게 된다.

상기 터빈 섹션은 기본적으로는 압축기 섹션의 구조와 유사하다. 즉, 상기 터빈 섹션(120)에도 압축기 섹션의 압축기 로터 디스크와 유사한 복수의 터빈 로터 디스크(180)가 구비된다. 따라서, 상기 터빈 로터 디스크(180) 역시, 방사상으로 배치되는 복수 개의 터빈 블레이드(184)도 포함한다. 상기 터빈 블레이드(184) 역시 도브테일 등의 방식으로 상기 터빈 로터 디스크(180)에 결합될 수 있다. 아울러, 상기 터빈 로터 디스크(180)의 터빈 블레이드(184)의 사이에도 상기 하우징에 고정되는 터빈 베인(200)이 구비되어, 터빈 블레이드(184)를 통과한 연소 가스의 흐름 방향을 가이드하게 된다.

도 2는 본 발명의 제1실시예에 따른 터빈 베인의 외형을 도시한 사시도이고, 도 3은 도 2에서 "A-A" 선을 따라 절개한 종단면도이며, 도 4는 도 3에서 "B-B" 선을 따라 절개한 횡단면도이다.

이하, 도 2를 참조하여, 본 발명의 제1실시예에 따른 터빈 베인에 대하여 상세히 설명한다.

본 발명의 제1실시예에 따른 터빈 베인(200)은 에어포일(210), 외측 쉬라우드(220), 내측 쉬라우드(230)를 포함한다.

에어포일(210)의 횡단면은 익형이고, 반경방향을 종방향으로 하여 길게 연장되어 형성된다. 에어포일(210)에는 연소 가스의 유동이 통과할 수 있다. 에어포일(210)에는 리딩 엣지(211), 트레일링 엣지(212), 흡입면(213), 압력면(214)이 형성된다. 리딩 엣지(211)는 연소 가스 유동의 상류 측에 형성된다. 트레일링 엣지(212)는 연소 가스 유동의 하류 측에 형성된다. 흡입면(213)과 압력면(214)은 리딩 엣지(211)와 트레일링 엣지(212) 사이에 형성된다. 흡입면(213)은 에어포일(210)에서 연소 가스가 유입되는 전면을 향하여 볼록하게 형성될 수 있다. 압력면(214)은 에어포일(210)의 배면에서 상기 흡입면(213)을 향하여 오목하게 형성될 수 있다. 흡입면(213)과 압력면(214)을 따라 유동하는 각각의 연소 가스 유동 간에는 압력 차이가 발생한다.

에어포일(210)의 표면에는 복수 개의 냉각홀(215)이 형성될 수 있다. 냉각홀(215)에서는 냉각유체(CF)가 외부로 토출될 수 있다. 냉각홀(215)에서 토출된 냉각유체(CF)는 에어포일(210)의 표면을 따라 유동하며, 에어포일(210)의 표면을 냉각시킬 수 있다. 에어포일(210)의 내부에는 냉각유체(CF)가 유동하는 순환유로(300)가 형성되고, 순환유로(300)는 냉각홀(215)과 연통될 수 있다. 즉, 순환유로(300)의 냉각유체(CF)가 냉각홀(215)을 통해 토출될 수 있다.

에어포일(210)의 양 단부에는 쉬라우드가 배치될 수 있다. 쉬라우드는 에어포일(210)을 지지하고 연소 가스의 유동을 가이드할 수 있다. 이하, 에어포일(210)의 종방향 및 반경 방향을 기준으로, 에어포일(210)의 반경 방향 내측을 내측이라 정의하고, 반경 방향 외측을 외측이라 정의한다. 쉬라우드는 외측 쉬라우드(220) 및 내측 쉬라우드(230)를 포함할 수 있다.

외측 쉬라우드(220)는 에어포일(210)의 외측 단부에 배치되어 에어포일(210)을 지지한다. 외측 쉬라우드(220)는 외측 플랫폼(221)을 포함한다. 외측 플랫폼(221)은 대략 두께를 갖는 사각 플레이트 형상으로 형성될 수 있다. 외측 쉬라우드(220)는 외측 후크(222)와 외측 돌출부(223)를 포함할 수 있다. 외측 후크(222)는 외측 플랫폼(221)으로부터 외측으로 돌출되어 형성될 수 있다. 외측 후크(222)는 체결부재로서 터빈 베인(200)을 터빈 케이싱에 고정 결합시킬 수 있다. 외측 돌출부(223)는 외측 플랫폼(221)으로부터 외측으로 돌출되어 형성된다. 외측 돌출부(223)는 대략 에어포일(210)의 외측 단부와 이어지는 형상으로 돌출될 수 있다. 외측 돌출부(223)는 내부에 순환유로(300)가 지나갈 수 있도록 충분한 부피를 가질 수 있다.

내측 쉬라우드(230)는 에어포일(210)의 내측 단부에 배치되어 에어포일(210)을 지지한다. 내측 쉬라우드(230)는 내측 플랫폼(231)을 포함한다. 내측 플랫폼(231)은 외측 플랫폼(221)과 마찬가지로, 대략 두께를 갖는 사각 플레이트 형상으로 형성될 수 있다. 내측 쉬라우드(230)는 내측 후크(232)와 내측 돌출부(233)를 포함할 수 있다. 내측 후크(232)는 내측 플랫폼(231)으로부터 내측으로 돌출되어 형성될 수 있다. 내측 후크(232)는 체결부재로서, 터빈 베인(200)을 링 세그먼트와 같은 구성에 체결시킬 수 있다. 내측 돌출부(233)는 내측 플랫폼(231)으로부터 내측으로 돌출되어 형성된다. 내측 돌출부(233)는 대략 에어포일(210)의 내측 단부와 이어지는 형상으로 돌출될 수 있다. 내측 돌출부(233)는 내부에 순환유로(300)가 지나갈 수 있도록 충분한 부피를 가질 수 있다.

이하, 도 3 및 도 4를 참조하여, 본 발명의 제1실시예에 따른 터빈 베인에 대하여 더욱 상세히 설명한다.

앞서 설명한 바와 같이, 에어포일(210)의 내부에는 순환유로(300)가 형성된다. 순환유로(300)는 외측 쉬라우드(220) 및 내측 쉬라우드(230)의 내부를 적어도 한 번씩 지나도록 형성될 수 있다. 순환유로(300)의 입구는 외측 쉬라우드(220)에 형성된다. 외측 쉬라우드(220)의 내부에는 입구와 이어지는 입구유로가 형성될 수 있다. 순환유로(300)의 입구유로는 외측 쉬라우드(220)의 리딩 엣지(211)와 가까운 부분에 형성될 수 있고, 순환유로(300)의 출구는 트레일링 엣지(212) 측과 연통되도록 형성될 수 있다. 이 경우, 순환유로(300)의 냉각유체(CF)는 외측 쉬라우드(220)의 리딩 엣지(211) 측 부분으로 유입되어, 내측 쉬라우드(230)를 지나 트레일링 엣지(212) 측으로 유동할 수 있고, 이를 통해서 에어포일(210)의 전 영역을 고르게 지나갈 수 있다.

순환유로(300)는 복수 개의 메인유로(310)와 적어도 하나 이상의 전환유로(320)를 포함할 수 있다. 메인유로(310)는 외측 쉬라우드(220)와 내측 쉬라우드(230)의 사이를 잇는 유로이다. 즉, 냉각유체(CF)는 메인유로(310)를 통해서, 내측 방향 또는 외측 방향으로 유동할 수 있다.

복수 개의 메인유로(310) 중 어느 가까운 둘 사이에는 전환유로(320)가 배치되어 각각의 메인유로(310)를 이을 수 있다. 전환유로(320)는 냉각유체(CF)의 유동방향을 반전시키는 절곡된 형태의 유로이다. 전환유로(320)에 의해서, 냉각유체(CF)의 유동방향은 내측을 향하는 방향에서 외측을 향하는 방향으로 또는 그 반대로 전환될 수 있다.

전환유로(320)는 내측 쉬라우드(230)의 내부 또는 외측 쉬라우드(220)의 내부에 배치될 수 있다. 전환유로(320)가 내측 쉬라우드(230)에 배치된 경우, 냉각유체(CF)가 메인유로(310)를 통해, 외측 쉬라우드(220)에서 내측 쉬라우드(230)로 유동한 뒤, 내측 쉬라우드(230)의 내부를 지나 다시 외측 쉬라우드(220)을 향해 유동할 수 있다.

반대로, 전환유로(320)가 외측 쉬라우드(220)에 배치된 경우, 냉각유체(CF)가 메인유로(310)를 통해, 내측 쉬라우드(230)에서 외측 쉬라우드(220)로 유동한 뒤, 외측 쉬라우드(220)의 내부를 지나 다시 내측 쉬라우드(230)를 향해 유동할 수 있다.

에어포일(210)의 내부에는 적어도 하나 이상의 격벽(330)이 배치될 수 있다. 격벽(330)에 의해, 에어포일(210)의 내부에 복수 개의 메인유로(310)가 형성될 수 있다. 도 3에 도시된 바와 같이, 격벽(330)은 제1격벽(331), 제2격벽(332), 제3격벽(333), 제4격벽(334)을 포함할 수 있고, 메인유로(310)는 제1메인유로(311), 제2메인유로(312), 제3메인유로(313), 제4메인유로(314)를 포함할 수 있으며, 전환유로(320)는 제1전환유로(321), 제2전환유로(322), 제3전환유로(323), 제4전환유로(324)를 포함할 수 있다.

리딩 엣지(211)와 제1격벽(331) 사이에 제1메인유로(311)가 형성될 수 있다. 제1메인유로(311)는 입구유로와 연결될 수 있다. 제1메인유로(311)는 에어포일(210)의 리딩 엣지(211) 부분을 냉각시킬 수 있다. 리딩 엣지(211)는 연소 가스 유동의 상류에 형성되므로 에어포일(210)에 있어서 가장 고온에 노출되기 쉬운 부분이다. 제1메인유로(311)는 입구유로와 연결되므로, 메인유로(310) 중 가장 저온의 냉각유체(CF)가 유동되는 곳이다. 따라서, 제1메인유로(311)에 의해 에어포일(210)의 고온의 리딩 엣지(211)가 효과적으로 냉각될 수 있다.

제1격벽(331)과 제2격벽(332) 사이에는 제2메인유로(312)가 형성될 수 있고, 제2격벽(332)과 제3격벽(333) 사이에는 제3메인유로(313)가 형성될 수 있으며, 제3격벽(333)과 제4격벽(334) 사이에는 제4메인유로(314)가 형성될 수 있다. 제2메인유로(312), 제3메인유로(313), 제4메인유로(314)는 에어포일(210)의 리딩 엣지(211) 및 트레일링 엣지(212)의 사이 부분을 냉각시킬 수 있다.

트레일링 엣지(212)에는 반경 방향을 따라 연장되는 슬릿(340)이 형성될 수 있다. 슬릿(340)은 트레일링 엣지(212)와 제4격벽(334) 사이에 형성될 수 있다. 슬릿(340)은 순환유로(300)의 출구와 연통될 수 있다. 냉각유체(CF)는 순환유로(300)의 출구를 지나, 슬릿(340)을 통하여 외부로 토출될 수 있고, 이 과정에서 트레일링 엣지(212)가 전체적으로 냉각될 수 있다.

제1전환유로(321)는 제1메인유로(311)와 제2메인유로(312)를 잇는 유로이다. 제1전환유로(321)는 내측 쉬라우드(230)의 내부에 배치될 수 있다. 제2전환유로(322)는 제2메인유로(312)와 제3메인유로(313)를 잇는 유로이다. 제2전환유로(322)는 외측 쉬라우드(220)의 내부에 배치될 수 있다. 제3전환유로(323)는 제3메인유로(313)와 제4메인유로(314)를 잇는 유로이다. 제3전환유로(323)는 내측 쉬라우드(230)의 내부에 배치될 수 있다. 제4전환유로(324)는 입구가 제4메인유로(314)와 연결되고 출구가 슬릿(340)과 연통될 수 있다. 제4전환유로(324)의 출구는 순환유로(300)의 출구(O)일 수 있다.

냉각유체(CF)가 제1전환유로(321) 및 제3전환유로(323)를 지나면서, 내측 쉬라우드(230)을 냉각시킬 수 있다. 냉각유체(CF)가 제2전환유로(322) 및 제4전환유로(324)를 지나면서, 외측 쉬라우드(220)을 냉각시킬 수 있다.

제1격벽(331), 제2격벽(332), 제3격벽(333), 제4격벽(334) 각각의 선단에는 제1선단부(T1), 제2선단부(T2), 제3선단부(T3), 제4선단부(T4)가 형성된다. 제1선단부(T1) 및 제3선단부(T3)에 의해, 내측 쉬라우드(230)에 제1전환유로(321) 및 제3전환유로(323)가 형성될 수 있다. 제2선단부(T2) 및 제4선단부(T4)에 의해, 외측 쉬라우드(220)에 제2전환유로(322) 및 제4전환유로(324)가 형성될 수 있다.

제1선단부(T1) 및 제3선단부(T3)는 내측 쉬라우드(230)와 에어포일(210)의 경계선인 제1경계선(L1)보다 내측에 배치될 수 있다. 이 경우, 제1전환유로(321) 및 제3전환유로(323)가 내측 쉬라우드(230)에 더욱 깊숙하게 배치되어 내측 쉬라우드(230)가 더욱 효과적으로 냉각될 수 있다.

마찬가지로, 제2선단부(T2) 및 제4선단부(T4)는 외측 쉬라우드(220)와 에어포일(210)의 경계선인 제2경계선(L2)보다 외측에 배치될 수 있다. 이 경우, 제2전환유로(322) 및 제4전환유로(324)가 외측 쉬라우드(220)에 더욱 깊숙하게 배치되어 외측 쉬라우드(220)가 더욱 효과적으로 냉각될 수 있다.

제1전환유로(321) 및 제3전환유로(323)는 내측 돌출부(233)에 배치될 수 있다. 내측 돌출부(233)는 내측 플랫폼(231)보다 더 내측으로 돌출된 구성이므로, 제1전환유로(321) 및 제3전환유로(323)가 내측 쉬라우드(230)에 더욱 깊숙하게 배치되어 내측 쉬라우드(230)가 더욱 효과적으로 냉각될 수 있다.

마찬가지로, 제2전환유로(322) 및 제4전환유로(324)는 외측 돌출부(223)에 배치될 수 있다. 외측 돌출부(223)는 외측 플랫폼(221)보다 더 외측으로 돌출된 구성이므로, 제2전환유로(322) 및 제4전환유로(324)가 외측 쉬라우드(220)에 더욱 깊숙하게 배치되어 외측 쉬라우드(220)가 더욱 효과적으로 냉각될 수 있다.

제1선단부(T1), 제2선단부(T2), 제3선단부(T3), 제4선단부(T4)는 각각 다공성 재질로 형성될 수 있다. 이 경우, 냉각유체(CF)가 각각의 격벽(330)의 선단부(T)에 일부 흡수될 수 있다. 냉각유체(CF)의 일부가 선단부(T)에 흡수된 경우, 흡수된 냉각유체(CF)는 선단부(T)의 주변에 열 경계층을 형성할 수 있다. 열 경계층에 의해서, 선단부(T)의 열적 손상을 방지할 수 있다.

또한, 제1선단부(T1), 제2선단부(T2), 제3선단부(T3), 제4선단부(T4)에는 각각 표면에 미세돌기(e)가 형성될 수 있다. 미세돌기(e)는 냉각유체(CF)와 충돌하면서 난류를 형성할 수 있다. 난류가 형성됨에 따라, 선단부(T)에서 발생하는 유동 박리 현상을 방지할 수 있어, 냉각유체(CF)의 유동 저항을 줄일 수 있고, 선단부(T)의 열적 손상을 방지할 수 있다.

순환유로(300)의 메인유로(310)와 전환유로(320)는 전체적으로 단면적이 일정하게 형성될 수 있다. 이 경우, 순환유로(300)에서의 냉각유체(CF)가 일정하게 유동할 수 있어, 에어포일(210)의 냉각 신뢰성을 확보할 수 있다.

입구유로의 단면적은 순환유로(300)의 단면적보다 크게 형성될 수 있다. 입구유로의 단면적은 입구에서부터 순환유로(300) 측으로 갈수록 서서히 단면적이 줄어들어, 순환유로(300)와 이어지도록 형성될 수 있다. 이 경우, 입구유로는 노즐로서 기능할 수 있다. 냉각유체(CF)가 입구유로로 유입되어 순환유로(300)로 토출될 때, 유속이 증가한다. 증가한 유속에 의해, 냉각유체(CF)는 순환유로(300)를 더욱 더 빨리 통과할 수 있어, 에어포일(210)이 더욱 효과적으로 냉각될 수 있다.

외측 쉬라우드(220) 또는 내측 쉬라우드(230)에는 쉬라우드관통유로(350)가 형성될 수 있다. 쉬라우드관통유로(350)는 외측 쉬라우드(220) 또는 내측 쉬라우드(230)을 관통하고, 순환유로(300)와 외부를 연통시키도록 형성될 수 있다. 쉬라우드관통유로(350)가 형성됨에 따라, 외측 쉬라우드(220) 또는 내측 쉬라우드(230)의 내부에 더욱 더 많은 냉각유체(CF)가 유동하게 되어, 외측 쉬라우드(220) 또는 내측 쉬라우드(230)가 더욱 효과적으로 냉각될 수 있다.

도 3과 같이, 메인유로(310) 및 전환유로(320)가 각각 4개씩 형성된 경우, 순환유로(300)의 출구(O)는 외측 플랫폼(221)에 배치된다. 이 경우, 슬릿(340)에서는 외측에서 내측으로 갈수록 냉각유체(CF)의 유동량이 줄어들 수 있다. 만약, 쉬라우드관통유로(350)가 내측 쉬라우드(230)에 슬릿(340)과 연통되도록 배치될 경우, 슬릿(340)의 내측에서 줄어든 냉각유체(CF)의 유동량을 보충할 수 있어, 에어포일(210)이 더욱 효과적으로 냉각될 수 있다.

또한, 터빈 베인(200)이 주조로 제작되는 경우, 주조 틀로서 세라믹코어가 이용될 수 있는데, 슬릿(340)의 경우 내부 공간이 매우 협소하기 때문에 슬릿(340) 부분의 세라믹코어는 매우 얇게 형성된다. 따라서, 슬릿(340) 부분의 세라믹코어는 내구성이 약할 수 있는데, 위와 같은 쉬라우드관통유로(350)가 배치될 경우, 세라믹코어를 구조적으로 보강할 수 있다는 효과가 있다.

트레일링 엣지(212)와 가장 가까운 격벽(330)에는 슬릿(340)과 연통되는 슬릿연통홀(360)이 형성될 수 있다. 예를 들어 제4격벽(334)에 슬릿(340)과 연통되는 슬릿연통홀(360)이 형성될 수 있다. 슬릿연통홀(360)은 제4격벽(334)의 중앙 부분에 형성될 수 있다. 이 경우, 앞서 설명한 쉬라우드관통유로(350)와 마찬가지로, 슬릿(340)의 내측에 냉각유체(CF)의 유동량을 보충할 수 있고, 세라믹코어를 구조적으로 보강시킬 수 있다.

도 5는 본 발명의 제2실시예에 따른 터빈 베인의 모습을 도시한 종단면도이다.

이하, 도 5를 참조하여, 본 발명의 제2실시예에 따른 터빈 베인에 대하여 상세히 설명한다.

본 발명의 제2실시예에 따른 터빈 베인(200)의 격벽(330)에는, 격벽(330)의 선단부(T)에 격벽관통유로(370)가 형성될 수 있다. 격벽관통유로(370)는 격벽(330)을 관통하여 형성된다. 격벽관통유로(370)에는 메인유로(310)에서 유동하는 냉각유체(CF)가 일부 바이패스되어 유동하게 된다. 제1선단부(T1)에는 제1격벽관통유로(371)가, 제2선단부(T2)에는 제2격벽관통유로(372)가, 제3선단부(T3)에는 제3격벽관통유로(373)가, 제4선단부(T4)에는 제4격벽관통유로(374)가 형성될 수 있다.

격벽관통유로(370)에 의해서, 열에 집중적으로 노출되는 선단부(T)가 더욱 효과적으로 냉각될 수 있다. 또한, 격벽관통유로(370)에 의해서, 결과적으로 전환유로(320)의 단면적이 더 넓게 형성되는 것과 동일한 결과를 얻을 수 있다. 이로 인하여, 외측 쉬라우드(220) 및 내측 쉬라우드(230)에 더 많은 냉각유체(CF)가 유동할 수 있어, 외측 쉬라우드(220) 및 내측 쉬라우드(230)가 더욱 효과적으로 냉각될 수 있다.

도 6은 본 발명의 제3실시예에 따른 터빈 베인의 모습을 도시한 종단면도이다.

이하, 도 6를 참조하여, 본 발명의 제3실시예에 따른 터빈 베인에 대하여 상세히 설명한다.

본 발명의 제3실시예에 따른 터빈 베인(200)의 전환유로(320)는 확장전환유로(320`)일 수 있다. 확장전환유로(320`)는 전환유로(320) 보다 단면적이 더 크게 형성된다. 뿐만 아니라, 확장전환유로(320`)의 단면적은 메인유로(310)의 단면적보다 더 크게 형성될 수 있다. 이 경우, 메인유로(310)와 확장전환유로(320`)는 자연스럽게 이어지도록 형성될 수 있다.

확장전환유로(320`)의 형상은 전체적으로 물방울 모양과 같이 형성될 수 있다. 이 때 물방울 형상은 원형 또는 타원형에 가까운 형상을 의미한다. 확장전환유로(320`)의 형상이 물방울과 같이 형성되는 경우, 격벽(330)의 선단부(T) 또한 이에 대응되도록 형성될 수 있다. 이 경우, 격벽(330)의 선단부(T)는 외측으로 부풀어진 형태로 형성될 수 있다.

확장전환유로(320`)가 형성되는 경우, 외측 쉬라우드(220) 또는 내측 쉬라우드(230)의 더욱 깊숙한 부분까지 냉각유체(CF)가 유동할 수 있다. 또한, 선단부(T) 및 확장전환유로(320`)에서의 냉각유체(CF) 접촉 면적이 더욱 넓어질 수 있다. 이에 따라서, 외측 쉬라우드(220) 또는 내측 쉬라우드(230)에서의 열교환양이 증가하여, 더욱 효과적으로 냉각될 수 있다.

도 7은 본 발명의 제4실시예에 따른 터빈 베인의 모습을 도시한 종단면도이고, 도 8은 도 7에서 "C-C 선을 따라 절개한 횡단면도이다.

이하, 도 7 및 도 8을 참조하여, 본 발명의 제4실시예에 따른 터빈 베인에 대하여 상세히 설명한다.

본 발명의 제4실시예에 따른 터빈 베인(200)의 순환유로(300) 및 슬릿(340)에는 복수 개의 터뷸레이터가 배치될 수 있다. 터뷸레이터는 제1터뷸레이터(380) 및 제2터뷸레이터(390)를 포함할 수 있다.

제1터뷸레이터(380)는 슬릿(340)에 복수 개가 배치될 수 있다. 제1터뷸레이터(380)는 슬릿(340)의 내부에 돌출되어 형성된다. 제1터뷸레이터(380)는 트레일링 엣지(212)를 향하는 방향으로 내측으로 하향 경사지게 형성될 수 있다. 이 경우, 슬릿(340)에서 냉각유체(CF)를 외측에서 내측을 향하는 방향으로 안내하여, 냉각유체(CF)가 슬릿(340)의 전체적인 부분에서 골고루 유동할 수 있게 된다. 또한, 제1터뷸레이터(380)는 냉각유체(CF)에 난류를 형성시킬 수 있다. 이에 따라, 유동 저항이 줄어들고, 열교환이 더욱 더 효과적으로 일어날 수 있다.

제2터뷸레이터(390)는 메인유로(310)에 복수 개가 배치될 수 있다. 제2터뷸레이터(390)는 각각, 제1메인유로(311), 제2메인유로(312), 제3메인유로(313), 제4메인유로(314)에 배치되는 제2-1터뷸레이터(391), 제2-2터뷸레이터(392), 제2-3터뷸레이터(393), 제2-4터뷸레이터(394)를 포함할 수 있다. 이 때, 인접한 제2터뷸레이터(390)들은 서로 대칭적으로 배치될 수 있다.

구체적으로, 제2-1터뷸레이터(391) 및 제2-3터뷸레이터(393)는 리딩 엣지(211)를 향하여 하향 경사지도록 형성될 수 있고, 제2-2터뷸레이터(392) 및 제2-4터뷸레이터(394)는 리딩 엣지(211)를 향하여 상향 경사지도록 형성될 수 있다. 제2터뷸레이터(390)에 의해서 냉각유체(CF)가 안내됨에 따라, 메인유로(310)에서의 냉각유체(CF)의 유동이 더욱 원활하게 형성될 수 있다. 또한, 제1터뷸레이터(380)와 마찬가지로, 제2터뷸레이터(390)는 냉각유체(CF)에 난류를 형성하므로, 열교환이 더욱 더 효과적으로 일어날 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, 이러한 수정, 변경 또한 본 발명의 권리범위 내에 포함된다고 할 것이다.

200 : 터빈 베인 210 : 에어포일
211 : 리딩 엣지 212 : 트레일링 엣지
213 : 흡입면 214 : 압력면
215 : 냉각홀 220 : 외측 쉬라우드
221 : 외측 플랫폼 222 : 외측 후크
223 : 외측 돌출부 230 : 내측 쉬라우드
231 : 내측 플랫폼 232 : 내측 후크
233 : 내측 돌출부
300 : 순환유로 310 : 메인유로
311 : 제1메인유로 312 : 제2메인유로
313 : 제3메인유로 314 : 제4메인유로
320 : 전환유로 320` : 확장전환유로
321 : 제1전환유로 321` : 제1확장전환유로
322 : 제2전환유로 322` : 제2확장전환유로
323 : 제3전환유로 323` : 제3확장전환유로
324 : 제4전환유로 324` : 제4확장전환유로
330 : 격벽 331 : 제1격벽
332 : 제2격벽 333 : 제3격벽
334 : 제4격벽 340 : 슬릿
350 : 쉬라우드관통유로 360 : 슬릿연통홀
370 : 격벽관통유로 371 : 제1격벽관통유로
372 : 제2격벽관통유로 373 : 제3격벽관통유로
374 : 제4격벽관통유로 380 : 제1터뷸레이터
390 : 제2터뷸레이터 391 : 제2-1터뷸레이터
392 : 제2-2터뷸레이터 393 : 제2-3터뷸레이터
394 : 제2-4터뷸레이터
CF : 냉각유체 e : 미세돌기
I : 입구유로 L1 : 제1경계선
L2 : 제2경계선 O : 출구
T1 : 제1선단부 T2 : 제2선단부
T3 : 제3선단부 T4 : 제4선단부

Claims (20)

1. 리딩 엣지 및 트레일링 엣지가 형성되고, 횡단면이 익형이며, 내부에 냉각 유체가 유동하는 순환유로가 형성된 에어포일;
   상기 에어포일의 반경 방향 외측 단부에 배치되는 외측 쉬라우드; 및
   상기 에어포일의 반경 방향 내측 단부에 배치되는 내측 쉬라우드을 포함하고,
   상기 순환유로는,
   입구가 상기 외측 쉬라우드에 형성되고,
   상기 외측 쉬라우드의 내부와 상기 내측 쉬라우드의 내부를 적어도 한 번씩 지나도록 형성되며,
   상기 순환유로는, 상기 외측 쉬라우드와 상기 내측 쉬라우드 사이를 잇는 복수 개의 메인유로와, 상기 복수 개의 메인유로 중 가까운 어느 둘을 잇고, 상기 메인유로의 냉각유체의 유동 방향을 전환하는 복수의 전환유로를 포함하고,
   상기 전환유로는 상기 내측 쉬라우드의 내부 또는 상기 외측 쉬라우드의 내부에 배치되며,
   상기 에어포일의 내부에는 복수의 격벽이 배치되고, 상기 복수의 격벽에 의해 상기 에어포일 내부에 복수 개의 상기 메인유로가 형성되며, 상기 복수의 격벽의 선단부는 상기 외측 쉬라우드의 내부 또는 상기 내측 쉬라우드의 내부에 배치되고,
   상기 트레일링 엣지에, 반경 방향을 따라 연장되고 상기 순환유로의 출구와 연통되는 슬릿이 더 형성되고, 상기 순환유로의 출구는 마지막 전환유로의 출구에 형성되며,
   상기 복수의 격벽 중 상기 트레일링 엣지와 가장 가까운 격벽의 중앙 부분에, 출구가 아닌 상기 순환유로와 상기 슬릿을 연통시키는 하나의 슬릿연통홀이 관통 형성되고,
   상기 외측 쉬라우드 또는 상기 내측 쉬라우드에, 상기 외측 쉬라우드 또는 상기 내측 쉬라우드를 관통하고, 상기 복수의 전환유로 중 마지막 전환유로의 바로 앞의 전환유로와 외부를 연통시키는 쉬라우드관통유로가 형성되는 터빈 베인.
2. 삭제
3. 삭제
4. 제 1 항에 있어서,
   상기 순환유로는,
   상기 메인유로 및 상기 전환유로의 단면적이 일정하게 형성되는 터빈 베인.
5. 제 1 항에 있어서,
   상기 순환유로는,
   입구유로의 단면적이, 상기 메인유로 및 상기 전환유로의 단면적보다 크게 형성되는 터빈 베인.
6. 삭제
7. 삭제
8. 제 1 항에 있어서,
   상기 격벽의 선단부에는, 상기 격벽 주변의 두개의 상기 메인유로를 연통시키는 격벽관통유로가 관통 형성되고,
   상기 격벽관통유로는,
   상기 외측 쉬라우드와 상기 에어포일의 경계선을 기준으로 상기 에어포일보다 더 외측에 형성되고, 상기 내측 쉬라우드와 상기 에어포일의 경계선을 기준으로 상기 에어포일보다 더 내측에 형성되는 터빈 베인.
9. 제 1 항에 있어서,
   상기 전환유로의 단면적은,
   상기 메인유로의 단면적보다 크게 형성되는 터빈 베인.
10. 제 1 항에 있어서,
    상기 순환유로 내부에,
    상기 순환유로 측으로 돌출된 제1터뷸레이터가 배치되는 터빈 베인.
11. 회전 가능하게 배치되는 터빈 로터 디스크;
    상기 터빈 로터 디스크에 배치되는 복수 개의 터빈 블레이드; 및
    고정 배치되는 복수 개의 터빈 베인을 포함하고,
    상기 터빈 베인은,
    리딩 엣지 및 트레일링 엣지가 형성되고, 횡단면이 익형이며, 내부에 냉각 유체가 유동하는 순환유로가 형성된 에어포일;
    상기 에어포일의 반경 방향 외측 단부에 배치되는 외측 쉬라우드; 및
    상기 에어포일의 반경 방향 내측 단부에 배치되는 내측 쉬라우드를 포함하고,
    상기 순환유로는,
    입구가 상기 외측 쉬라우드에 형성되고,
    상기 외측 쉬라우드의 내부와 상기 내측 쉬라우드의 내부를 적어도 한 번씩 지나도록 형성되며,
    상기 순환유로는, 상기 외측 쉬라우드와 상기 내측 쉬라우드 사이를 잇는 복수 개의 메인유로와, 상기 복수 개의 메인유로 중 가까운 어느 둘을 잇고, 상기 메인유로의 냉각유체의 유동 방향을 전환하는 복수의 전환유로를 포함하고,
    상기 전환유로는 상기 내측 쉬라우드의 내부 또는 상기 외측 쉬라우드의 내부에 배치되며,
    상기 에어포일의 내부에는 복수의 격벽이 배치되고, 상기 복수의 격벽에 의해 상기 에어포일 내부에 복수 개의 상기 메인유로가 형성되며, 상기 복수의 격벽의 선단부는 상기 외측 쉬라우드의 내부 또는 상기 내측 쉬라우드의 내부에 배치되고,
    상기 트레일링 엣지에, 반경 방향을 따라 연장되고 상기 순환유로의 출구와 연통되는 슬릿이 더 형성되고, 상기 순환유로의 출구는 마지막 전환유로의 출구에 형성되며,
    상기 복수의 격벽 중 상기 트레일링 엣지와 가장 가까운 격벽의 중앙 부분에, 출구가 아닌 상기 순환유로와 상기 슬릿을 연통시키는 하나의 슬릿연통홀이 관통 형성되고,
    상기 외측 쉬라우드 또는 상기 내측 쉬라우드에, 상기 외측 쉬라우드 또는 상기 내측 쉬라우드를 관통하고, 상기 복수의 전환유로 중 마지막 전환유로의 바로 앞의 전환유로와 외부를 연통시키는 쉬라우드관통유로가 형성되는 터빈.
12. 삭제
13. 삭제
14. 제 11 항에 있어서,
    상기 순환유로는,
    입구유로의 단면적이, 상기 메인유로 및 상기 전환유로의 단면적보다 크게 형성되는 터빈.
15. 제 11 항에 있어서,
    상기 순환유로는,
    상기 메인유로 및 상기 전환유로의 단면적이 일정하게 형성되는 터빈.
16. 삭제
17. 삭제
18. 제 11 항에 있어서,
    상기 격벽의 선단부에는, 상기 격벽 주변의 두개의 상기 메인유로를 연통시키는 격벽관통유로가 관통 형성되고,
    상기 격벽관통유로는,
    상기 외측 쉬라우드와 상기 에어포일의 경계선을 기준으로 상기 에어포일보다 더 외측에 형성되고, 상기 내측 쉬라우드와 상기 에어포일의 경계선을 기준으로 상기 에어포일보다 더 내측에 형성되는 터빈.
19. 제 11 항에 있어서,
    상기 전환유로의 단면적은,
    상기 메인유로의 단면적보다 크게 형성되는 터빈.
20. 제 11 항에 있어서,
    상기 순환유로 내부에,
    상기 순환유로 측으로 돌출된 제1터뷸레이터가 배치되는 터빈.

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