KR200489866Y1 - 가스 터빈 엔진 테스트 시스템 - Google Patents

Abstract

본 고안은 가스 터빈 엔진 테스트 시스템에 관한 것으로, 소형 가스 터빈 엔진 모듈과, 데이터 모듈과, 검출 모듈이 각각 조립 구성되도록 결합 부재가 형성되는 엔진 시험 케이스, 및 상기 소형 가스 터빈 엔진 모듈의 특성을 분석하여 검출하는 메인 제어 장치를 포함하는 가스 터빈 엔진 테스트 시스템이 제공되며, 직관적인 조립성과 용이한 이동성을 높여주는 것이 가능하다.

Description

가스 터빈 엔진 테스트 시스템{TURBINE ENGINE TEST SYSTEM}

본 고안은 가스 터빈 엔진 테스트 시스템에 관한 것으로, 특히 다양한 종류의 마이크로 가스 터빈 엔진에 대한 테스트 동작이 가능한 가스 터빈 엔진 테스트 시스템에 관한 것이다.

일반적으로 화력 발전소는 연료의 화학적 에너지를 전기 에너지로 변환시키는 에너지 변환 시설로서, 크게 보일러와 터빈(Turbine) 및 발전기로 구성된다. 이중 터빈은 증기나 가스와 같은 압축성 유체의 흐름을 이용하여 충동력 또는 반동력으로 회전력을 얻는 장치이며, 사용되는 유체에 따라 증기 터빈이나 가스 터빈으로 구분된다.

요즘음에는 이러한 가스 터빈의 활용도가 넓혀지고 있으며, 화력 발전소와 같은 대규모 시설뿐만 아니라 동력을 필요로 하는 소교모 엔진이나 일반적인 교보재를 위한 구성에 까지 널리 사용되고 있다.

기본적으로 가스 터빈 엔진은 회전식 압축기로 대기 공기를 연속적으로 흡입하여 압축하고 별도의 연소기에서 연소시킨 다음, 터빈에 유입시켜 팽창시키면 동력이 연속적으로 발생하는 발동기로서, 터보 제트(turbo jet), 터보팬(turbofan), 터보프롭(turboprop), 터보축(turbo shaft), 램제트(ram jet)로 구분된다.

우선, 터보 제트 엔진은 전면부로 공기를 제공받아 흡입하여 터보 압축기로 압축하고 연소실에서 연료와 혼합 연소시켜 고온 및 고압의 가스로 만든 다음 이것으로 터빈을 돌려서 압축기의 동력을 얻음과 동시에 그 가스를 후방의 제트 노즐로부터 대기 속에 분사하여 그 반동력으로 추진력을 얻는 장치를 말한다.

그리고 터보팬 엔진은 터보 제트 엔진의 터빈 후부에 다시 터빈을 추가하여 이것으로 배기 가스 속의 에너지를 흡수시켜 그 에너지를 사용하여 압축기의 앞부분에 증설한 팬(fan)을 구동시키고, 그 공기의 태반을 연소용으로 사용하지 않고 측로(側路)로부터 엔진 뒤쪽으로 분출함으로써 추력을 더욱 증가시킬 수 있도록 설계된 엔진을 말한다.

그리고 터보프롭 엔진은 엔진 출력의 90%를 축 출력(軸出力)으로 추출하고 감속장치를 개입시켜 프로펠러를 구동하여 추진력을 얻는 동시에 나머지 10%의 추진력을 배기 제트에서 얻도록 설계된 엔진을 말한다.

그리고 터보축 엔진은 엔진 출력의 100%를 축 출력으로 추출하여 헬리콥터의 회전익을 돌리는 동력원이나 선박의 동력, 산업용 발전 등에 사용하는 엔진을 말한다.

마지막으로, 램제트 엔진은 압축기를 사용하지 않는 것으로 연소에 필요한 공기를 엔진의 전진 운동에 의해 베르누이의 정리를 응용, 고속으로 흡입하여 단순한 실린더 내에서 압축하고 연료를 분사, 점화, 연소시켜 추진력을 얻는 엔진을 말한다.

이와 같은 가스 터빈 엔진의 특성 및 성능을 연구실 등에서 용이하게 파악하기 위해서 최근에는 마이크로 가스 터빈 엔진과 같은 소형 가스 터빈 엔진이 계발되어 출시되고 있다. 소형 가스 터빈 엔진은 일반적으로 교육용 또는 실험용으로 사용되는 것으로 직경이 대략 100~600mm이고 무게가 대략 1~10kg에 해당한다. 그리고 이러한 소형 가스 터빈 엔진의 특성 및 성능을 실험하기 위해서는 소형 가스 터빈 엔진을 고정하고 온도, 압력 및 추력 등을 측정할 수 있는 테스트 시스템이 필요하다.

따라서, 종래의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 고안은 소형 가스 터빈 엔진의 성능을 정밀하게 측정할 수 있는 가스 터빈 엔진 테스트 시스템을 제공하는데 그 목적이 있다.

또한, 본 고안은 각 구성을 모듈화하여 분해 및 조립이 간소화한 가스 터빈 엔진 테스트 시스템을 제공하는데 다른 목적이 있다.

또한, 본 고안은 모듈화된 각 구성을 직관적으로 조립할 수 있는 안내 스티커를 포함하는 가스 터빈 엔진 테스트 시스템을 제공하는데 또 다른 목적이 있다.

본 고안의 해결과제는 이상에서 언급한 것들에 한정되지 않으며, 언급되지 아니한 다른 해결과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

상기 본 고안의 목적들 및 다른 특징들을 달성하기 위한 본 고안의 일 관점에 따르면, 소형 가스 터빈 엔진 모듈과, 상기 소형 가스 터빈 엔진 모듈에 입출력되는 데이터 신호 및 제어 신호를 처리하기 위한 데이터 모듈과, 상기 제어 신호에 응답하여 상기 소형 가스 터빈 엔진 모듈의 동작에 따른 상태 값을 검출하여 상기 데이터 신호로 출력하는 검출 모듈이 각각 조립 구성되도록 결합 부재가 형성되는 엔진 시험 케이스; 및 상기 엔진 시험 케이스와 분리되어 별도로 구성되며, 상기 제어 신호를 생성하고 상기 데이터 신호에 응답하여 상기 소형 가스 터빈 엔진 모듈의 특성을 분석하여 검출하는 메인 제어 장치가 제공된다.

본 고안에 있어서 상기 소형 가스 터빈 엔진 모듈과 상기 결합 부재를 고정 연결하기 위한 고정 모듈을 더 포함하는 것이 바람직하다.

본 고안에 있어서 상기 엔진 시험 케이스와 분리되어 구성되며, 상기 소형 가스 터빈 엔진 모듈에 다양한 연료를 공급하기 위한 공급 장치를 더 포함하는 것이 바람직하다.

본 고안에 있어서 상기 가스 터빈 엔진 테스트 시스템과 분리되어 구성되며, 상기 다양한 연료 중 적어도 하나의 연료를 선택하고 해당 연료의 공급량을 제어하기 위한 보조 제어 장치를 더 포함하는 것이 바람직하다

본 고안에 있어서 상기 메인 제어 장치는 상기 상기 소형 가스 터빈 엔진 모듈의 구동력을 제어하고, 상기 검출 모듈 중 온도 센서의 온도 분해능을 제어하며, 추력 센서의 한계 추력 값을 제어하며, 압력 센서의 한계 압력 값을 제어하는 것을 특징으로 하는 것이 바람직하다.

본 고안에 있어서 상기 메인 제어 장치는 상기 소형 가스 터빈 엔진 모듈과, 상기 데이터 모듈과, 상기 검출 모듈을 제어하기 위한 제어부; 및 기 저장된 실험 결과를 저장하기 위한 저장부를 포함하되, 상기 제어부는 조립 이후 최초 실험 결과와 상기 기 저장된 실험 결과를 비교하여 시스템 오류를 검출하는 것을 특징으로 하는 것이 바람직하다.

상기 본 고안의 목적들 및 다른 특징들을 달성하기 위한 본 고안의 다른 관점에 따르면, 소형 가스 터빈 엔진 모듈과, 상기 소형 가스 터빈 엔진 모듈에 입출력되는 데이터 신호 및 제어 신호를 처리하기 위한 데이터 모듈과, 상기 제어 신호에 응답하여 상기 소형 가스 터빈 엔진 모듈의 동작에 따른 상태 값을 검출하여 상기 데이터 신호로 출력하는 검출 모듈 각각을 포장하기 위한 다수의 케이스; 및 상기 다수의 케이스가 적재된 운반 박스를 포함하되, 상기 각각의 모듈과 상기 다수의 케이스 각각은 서로 대응하는 색상의 매칭 부재가 형성되는 것을 특징으로 하는 가스 터빈 엔진 테스트 시스템의 모듈 패키지가 제공된다.

본 고안에 있어서, 상기 운반 박스는, 상부가 개방되고 상기 다수의 케이스가 안착되는 공간이 마련된 본체부; 상기 본체부 내부를 예정된 면적의 공간으로 구분하기 위한 격벽부; 및 상기 본체부 일측에 결합되고, 상기 본체부의 상부를 덮어 밀폐하기 위한 덮개부를 포함하는 것이 바람직하다.

본 고안에 있어서 상기 다수의 케이스는, 상기 소형 가스 터빈 엔진 모듈을 포장하기 위한 제1 케이스; 상기 데이터 모듈을 포장하기 위한 제2 케이스; 및 상기 검출 모듈을 포장하기 위한 제3 케이스를 포함하되, 상기 소형 가스 터빈 엔진 모듈과 상기 제1 케이스는 제1 색상의 매칭 부재로 형성되고, 상기 데이터 모듈과 상기 제2 케이스는 제2 색상의 매칭 부재로 형성되며, 상기 검출 모듈과 상기 제3 케이스는 제3 색상의 매칭 부재로 형성되는 것을 특징으로 하는 것이 바람직하다.

본 고안에 있어서 상기 제1 내지 제3 케이스는 서로 다른 내부 안착 공간을 포함하는 것을 특징으로 하는 것이 바람직하다.

본 고안에 따른 가스 터빈 엔진 테스트 시스템은 다음과 같은 효과를 제공한다.

본 고안은 다양한 연료에 따른 마이크로 가스 터빈 엔진의 동작 테스트가 가능하기 때문에 가스 터빈 엔진을 사용하는데 있어서 사용하는 연료에 따른 최적은 동작 환경을 제공해 줄 수 있는 효과가 있다.

본 고안은 가스 터빈 엔진 테스트 시스템에 대한 분해 및 조립이 손쉽기 때문에 이동이나 배송이 간편하며, 설치 시간을 최소화할 수 있는 효과가 있다.

본 고안의 효과는 이상에서 언급된 것들에 한정되지 않으며, 언급되지 아니한 다른 효과들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

도 1 은 본 고안의 실시예에 따른 가스 터빈 엔진 테스트 시스템을 개략적으로 설명하기 위한 도면.
도 2 및 도 3 은 도 1 의 고정 모듈에 대한 사시도 및 정면도.
도 4 는 도 1 의 고정 모듈에 소형 가스 터빈 엔진 모듈이 고정되어 있는 상태를 나타내는 사시도.
도 5A 내지 5C 는 각 모듈이 포장된 상태를 보여주기 위한 도면.
도 6 은 도 5 의 모듈화된 각각의 케이스를 운반 박스에 적재한 상태를 보여주기 위한 도면.
도 7은 본 고안의 일 실시예에 따른 기능을 설명하기 위한 블록도.

본 고안에 관한 설명은 구조적 내지 기능적 설명을 위한 실시예에 불과하므로, 본 고안의 권리범위는 본문에 설명된 실시예에 의하여 제한되는 것으로 해석되어서는 아니 된다. 즉, 실시예는 다양한 변경이 가능하고 여러 가지 형태를 가질 수 있으므로 본 고안의 권리범위는 기술적 사상을 실현할 수 있는 균등물들을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 또한, 본 고안에서 제시된 목적 또는 효과는 특정 실시예가 이를 전부 포함하여야 한다거나 그러한 효과만을 포함하여야 한다는 의미는 아니므로, 본 고안의 권리범위는 이에 의하여 제한되는 것으로 이해되어서는 아니 될 것이다.

한편, 본 출원에서 서술되는 용어의 의미는 다음과 같이 이해되어야 할 것이다.

"제1", "제2" 등의 용어는 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하기 위한 것으로, 이들 용어들에 의해 권리범위가 한정되어서는 아니 된다. 예를 들어, 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다.

어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어"있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결될 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어"있다고 언급된 때에는 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다. 한편, 구성요소들 간의 관계를 설명하는 다른 표현들, 즉 "~사이에"와 "바로 ~사이에" 또는 "~에 이웃하는"과 "~에 직접 이웃하는" 등도 마찬가지로 해석되어야 한다.

단수의 표현은 문맥상 명백히 다르게 뜻하지 않는 한 복수의 표현을 포함하는 것으로 이해되어야 하고, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 실시된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이며, 하나 또는 그 이상의 다른 특징이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.

각 단계들에 있어 식별부호(예를 들어, a, b, c 등)는 설명의 편의를 위하여 사용되는 것으로 식별부호는 각 단계들의 순서를 설명하는 것이 아니며, 각 단계들은 문맥상 명백하게 특정 순서를 기재하지 않는 이상 명기된 순서와 다르게 일어날 수 있다. 즉, 각 단계들은 명기된 순서와 동일하게 일어날 수도 있고 실질적으로 동시에 수행될 수도 있으며 반대의 순서대로 수행될 수도 있다.

여기서 사용되는 모든 용어들은 다르게 정의되지 않는 한, 본 고안이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가진다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미를 지니는 것으로 해석될 수 없다.

이하, 도면을 통해 본 고안의 실시예에 따른 가스 터빈 엔진 테스트 시스템에 대하여 설명하기로 한다.

도 1 은 본 고안의 실시예에 따른 가스 터빈 엔진 테스트 시스템을 개략적으로 설명하기 위한 도면이고, 도 2 및 도 3 은 도 1 의 소형 가스 터빈 엔진 모듈(110)을 고정하면서 직선 운동하는 고정 모듈(130)에 대한 사시도 및 정면도이고, 도 4 는 도 1 의 고정 모듈(130)에 소형 가스 터빈 엔진 모듈(110)이 고정되어 있는 상태를 나타내는 사시도이다.

도 1 을 참조하면, 본 고안의 실시예에 따른 가스 터빈 엔진 테스트 시스템은 소형 가스 터빈 엔진 모듈(110)과, 상기 소형 가스 터빈 엔진 모듈에 입출력되는 데이터 신호 및 제어 신호를 처리하기 위한 데이터 모듈(120)과, 상기 제어 신호에 응답하여 상기 소형 가스 터빈 엔진 모듈(110)의 동작에 따른 상태 값을 검출하여 상기 데이터 신호로 출력하는 검출 모듈(도시되지 않음)이 각각 조립 구성되도록 결합 부재(도시되지 않음)가 형성되는 엔진 시험 케이스(200); 및 상기 엔진 시험 케이스(200)와 분리되어 별도로 구성되며, 상기 제어 신호를 생성하고 상기 데이터 신호에 응답하여 상기 소형 가스 터빈 엔진 모듈(110)의 특성을 분석하여 검출하는 메인 제어 장치(300)를 포함한다. 그리고, 상기 소형 가스 터빈 엔진 모듈(110)과 상기 결합 부재를 고정 연결하기 위한 고정 모듈(130)을 더 포함한다.

이하, 도 1 내지 도 4 를 참조하여 설명하기로 한다.

우선, 엔진 시험 케이스(200)는 위에서부터 상부 섹션(210), 하부 섹션(220), 및 하부 섹션(230)이 순차적으로 형성된다. 해당 구조는 서로 모듈 형식으로 구분되어 있으며 서로 조립이 가능한 구조를 가진다.

엔진 시험 케이스(200)의 상부 섹션(210)에는 소형 가스 터빈 엔진 모듈(110)이 고정 장착되어 소형 가스 터빈 엔진 모듈(110)의 추력에 의해 직선 운동하는 고정 모듈(130)이 탑재되며, 소형 가스 터빈 엔진 모듈(110)에 장착되어 소형 가스 터빈 엔진 모듈(110)의 동작에 따른 상태 값을 검출하기 위한 검출 모듈(도시되지 않음)이 탑재된다. 여기서, 상태 값은 예컨대, 온도나 압력이 될 수 있으며, 이때 검출 모듈은 온도나 압력을 검출하기 위한 온도 센서나 압력 센서가 구성될 수 있다.

그리고 엔진 시험 케이스(200)의 하부 섹션(220)에는 소형 가스 터빈 엔진 모듈(110)에 입출력되는 데이터 신호 및 제어 신호를 처리하기 위한 데이터 모듈(120)이 탑재된다. 실시예에서는 데이터 모듈(120)이 하부 섹션(220) 내부에 탑재되는 것을 일례로 하였다.

여기서, 제어 신호는 이후 설명될 메인 제어 장치(300)에서 생성되는 신호로써 소형 가스 터빈 엔진 모듈(110)을 구동을 제어하고 검출 모듈인 온도 센서나 압력 센서를 제어하기 위한 신호이고, 데이터 신호는 소형 가스 터빈 엔진 모듈(110)에서 출력되는 데이터 값이나 온도 센서나 압력 센서에서 출력되는 데이터 값을 의미한다.

이하, 본 고안의 실시예에 따른 가스 터빈 엔진 테스트 시스템을 보다 상세히 설명하기로 한다.

엔진 시험 케이스(200)는 전체적으로 직육면체 형성을 가지고, 상부 섹션(210), 하부 섹션(220)이 플레이트(도시하지 않음)에 의해 구분되어 있다. 엔진 시험 케이스(200)의 높이는 상부 섹션(210)에 탑재되는 소형 가스 터빈 엔진 모듈(110)의 작동을 사용자가 용이하게 수행할 수 있을 정도의 높이로 형성될 수 있다.

상부 섹션(210)은 전면이 개방되어 있으며, 그 내부에는 소형 가스 터빈 엔진 모듈(110)이 장착되는 고정 모듈(130) 및 소형 가스 터빈 엔진 모듈(110)에 삽입 설치되는 온도센서 및 압력센서 그리고 추력 센서(133)가 위치하고 있다. 상부 섹션(210)의 개방된 전면에는 투명 강화플라스틱 등에 의해 형성되는 전면 커버(211)가 결합될 수 있다. 전면 커버(211)는 사용자가 소형 가스 터빈 엔진 모듈(110)의 구동 동작을 직접적으로 확인하는 것이 가능하기 때문에 소형 가스 터빈 엔진 모듈(110)의 작동 중 이물질이 유입되어 오작동이 발생할 수 있는 가능성을 미연에 차단할 수 있으며, 소형 가스 터빈 엔진 모듈(110)이 구동하면서 원치 않게 발생하는 파편이나 가스를 비롯한 이물질이 사용자에게 접근하는 것 역시 차단할 수 있다.

상부 섹션(210)은 직육면체 형상을 가지며, 그 일 측면에는 스크린(212)이 형성되어 있고 그 반대 측면에는 배기 덕트(213)가 형성될 수 있다.

스크린(212)은 소형 가스 터빈 엔진 모듈(110)의 흡입구에 인접하게 형성되고, 배기 덕트(213)는 소형 가스 터빈 엔진 모듈(110)의 배기구에 인접하게 형성된다. 스크린(212)은 소형 가스 터빈 엔진 모듈(110)의 흡기구로 유입되는 기체 중에 섞여 있는 불순물을 필터링 하는 역할을 한다. 그리고 배기 덕트(213)는 중공(中空)의 원통 형상을 가지고 일단부는 소형 가스 터빈 엔진 모듈(110)의 배기구에 인접하게 위치하고 타단부는 상부 섹션(210)의 측면을 관통한다. 배기 덕트(213)는 소형 가스 터빈 엔진 모듈(110)에서 분사되는 기체가 상부 섹션(210)으로부터 원활하게 배출되게 한다.

하부 섹션(220)은 직육면체 형상을 가지며, 거치대(221)가 전방으로 돌출된다. 사용자는 거치대(221) 상에 노트북이나 기타 물품을 놓고 사용할 수 있다. 그리고 거치대(221)는 이동 선반(222)을 구비한다. 이동 선반(222)은 필요에 의해 거치대(221)로부터 인출하여 사용할 수 있으며, 사용하지 않는 경우에는 거치대(221)로 밀어 넣어 보관할 수 있다.

하부 섹션(220)의 내부에는 데이터 모듈(120)이외에 소형 가스 터빈 엔진 모듈(110)의 구동에 필요한 연료 펌프(도시하지 않음), 오일펌프(도시하지 않음) 및 전원 공급 장치(power supply)가 위치하고 있다.

한편, 엔진 시험 케이스(200)의 상부 섹션(210)에 위치하는 고정 모듈(130)는 소형 가스 터빈 엔진 모듈(110)을 고정하고 소형 가스 터빈 엔진 모듈(110)의 추력에 의해 직선 운동을 하는 부분이다. 고정 모듈(130)는 직선 운동으로 인해 추력 센서(133)와 접하게 되는데, 이로 인해 소형 가스 터빈 엔진 모듈(110)의 추력이 측정된다.

고정 모듈(130)는 소형 가스 터빈 엔진 모듈(110)을 고정하는 한 쌍의 엔진 스탠드(131)와, 엔진 스탠드(131)의 하단에서 전방으로 돌출된 돌출부(132)와, 엔진 스탠드(131) 및 돌출부(132)의 하부에서 직선 운동을 가능하게 하는 리니어 가이드(133)를 포함한다. 그리고 고정 모듈(130)는 돌출부(132)의 전방에 위치하는 추력 센서(133) 및 추력 센서(133)를 지지하는 지지바(134)를 포함한다.

고정 모듈(130)의 엔진 스탠드(131), 돌출부(132), 리니어 가이드(133) 및 추력센서(189)는 플레이트(135) 상에 위치한다. 플레이트(135)는 직사각 형상을 가지고 4개의 고정 부재(136)에 의해 상부 섹션(210)에 고정된다. 이때 상부 섹션(210) 내부에는 고정 모듈(130)과 조립 구성되도록 결합 부재(도시되지 않음)가 형성되어 있으며, 사용자는 고정 부재(136)와 결합 부재를 서로 고정 결합하여 상부 섹션(210)에 고정 모듈(130)를 조립하는 것이 가능하다.

이어서, 플레이트(135) 상에는 리니어 가이드(133)가 고정되고, 플레이트(135)의 측면은 추력 센서(133)를 지지하는 지지바(134)가 조립되어 결합된다.

한편, 한 쌍의 엔진 스탠드(131) 사이에는 소형 가스 터빈 엔진 모듈(110)이 고정되는데, 소형 가스 터빈 엔진 모듈(110)을 고정하는 방법으로는 금속 스트랩(strap, 도시하지 않음)을 원통 형상의 소형 가스 터빈 엔진 모듈(110) 둘레에 감싸고 이를 엔진 스탠드(131)에 체결하는 방식이 사용될 수 있으며, 이에 국한되는 것은 아니다.

엔진 스탠드(131) 사이의 간격은 소형 가스 터빈 엔진 모듈(110)의 폭에 비해서 약간 크게 형성될 수 있다. 그리고 엔진 스탠드(131)의 높이는 추력 센서(133)의 높이에 비해 크게 형성될 수 있는데, 이는 소형 가스 터빈 엔진 모듈(110)의 흡입구로 유입되는 기체가 추력 센서(133)에 의해서 방해를 받지 않게 하기 위함이다.

엔진 스탠드(131)의 하단부에서 전방으로 돌출된 돌출부(132)는 “ㄷ” 형상을 갖고 플레이트(135)로부터 일정 간격 떨어져서 위치한다. 돌출부(132)는 소형 가스 터빈 엔진 모듈(110)의 추력에 의해 엔진 스탠드(131)와 함께 직선운동을 하면서 추력 센서(133)에 압축력을 가하게 된다.

리니어 가이드(133)는 엔진 스탠드(131)의 하부와 결합하여 엔진 스탠드(131) 및 돌출부(132)의 직선 운동을 가능하게 한다. 리니어 가이드(133)는 엔진 스탠드(131) 및 돌출부(132)의 슬라이딩 운동시 마찰을 최소화하기 위해서 전동면 사이에 볼 혹은 롤러 등의 전동체를 삽입하여 구름 운동을 하기 때문에 마찰저항이 매우 적은 장점이 있다.

추력 센서(133)는 소형 가스 터빈 엔진 모듈(110)의 추력(thrust)을 측정하는 것으로, 로드 셀(load cell)이 사용될 수 있다. 로드 셀은 하중이 가해짐으로써 발생하는 탄성체의 변형을 스트레인 게이지(도시하지 않음)를 이용하여 측정하여 하중을 계산하는 장치이다. 본 실시예에서는 “S”자 형상의 탄성체에 스트레인 게이지를 부착하여 추력 센서(133)를 구성하였으며, 탄성체에는 소형 가스 터빈 엔진 모듈(110)에 의해 직선 운동하는 돌출부(132)에 의해 가압되어 탄성적으로 변형된다.

추력 센서(133)의 탄성체에 부착된 스트레인 게이지들은 전기적으로 연결되어 있는데, 특히 온도 변화의 영향을 제한하기 위해서 휘트스톤 브리지 형태로 조립된다. 휘트스톤 브리지는 두 개의 대항 단부에서 기준 전압에 의해 여기된다. 탄성체의 변형은 스트레인 게이지의 전기 저항 값 및 길이를 변화시키는데, 이와 같은 저항 또는 길이의 변화 값을 소형 가스 터빈 엔진 모듈(110)이 작동하기 전과 비교함으로써 추력을 측정하게 된다. 그리고 추력 센서(133)는 데이터 모듈(120)에 연결되어 소형 가스 터빈 엔진 모듈(110)의 추력에 대한 데이터를 제공한다.

본 실시예에서는 추력 센서(133)로서 로드 셀을 예시하였지만, 본 고안은 이에 국한되는 것은 아니며 고정 모듈(130)의 돌출부(132)와 접촉하여 그 엔진의 추력을 측정할 수 있는 것이라면 어떠한 것도 무방하다.

추력 센서(133)의 후면은 지지바(134)에 의해 지지되어 있다. 지지바(134)는 그 일단부가 상부 섹션(210)의 바닥면에 조립되어 고정되어 있으며, 이로 인해 추력 센서(133)에 하중이 작용하는 경우에도 설정된 위치에서 벗어나지 않기 때문에 정확한 추력을 측정할 수 있게 되는 것이다. 또한, 지지바(134)는 플레이트(135)와도 접하면서 플레이트(135)를 지지하는 역할을 하게 된다. 이로 인해, 소형 가스 터빈 엔진 모듈(110)의 반복적인 작동으로 인해서 플레이트(135), 엔진 스탠드(131), 돌출부(132)의 위치가 원래 설정된 위치에서 이탈하는 것을 방지할 수 있다.

한편, 다시 도 1 을 참조하면, 본 고안의 실시예에 따른 가스 터빈 엔진 테스트 시스템은 메인 제어 장치(300)를 포함한다. 메인 제어 장치(300)는 엔진 시험 케이스(200)와 분리되어 별도로 구성되며, 엔진 시험 케이스(200)에 탑재된 구성을 제어하기 위한 제어 신호와 엔진 시험 케이스(200)로부터 전달되는 데이터 신호를 통해 소형 가스 터빈 엔진 모듈(110)의 특성을 분석하여 검출하기 위한 구성이다.

이후 다시 설명하겠지만, 본 고안은 전체적으로 각 구성이 모듈화 되어 있으며 조립 구조를 통해 분리 및 결합이 용이하다. 따라서, 사용자가 이를 구매할 시 경제 사정에 맞게 필요한 구성만을 구매할 수 있으며, 이때 도 1 의 메인 제어 장치(300)를 구매하지 않고 사용자가 이미 가지고 있는 컴퓨터와 같은 제어 장치를 메인 제어 장치(300) 대신 데이터 모듈(120)에 연결하여 가스 터빈 엔진에 대한 테스트를 진행하는 것도 가능하다.

한편, 메인 제어 장치(300)에는 소형 가스 터빈 엔진 모듈(110)의 특성을 분석하여 실시간으로 표시하는 디스플레이(310)가 위치하고, 디스플레이(310)는 소형 가스 터빈 엔진 모듈(110)의 특성 값 이외에 작동 상태(온도, 압력, 연료량, 추력)도 실시간으로 표시될 수 있다.

그리고 디스플레이(310)의 일측에는 소형 가스 터빈 엔진 모듈(110)의 작동을 조작할 수 있는 조작부(320)가 위치한다. 조작부(320)는 ECU(Engine Control Unit) 제어를 위한 데이터 단말(data terminal) 및 스로틀 레버(throttle lever) 등으로 구성될 수 있다.

도 1 내지 도 4에서 설명하였듯이, 본 고안의 실시예에 따른 가스 터빈 엔진 테스트 시스템은 소형 가스 터빈 엔진 모듈(110)과 데이터 모듈(120)과 검출 모듈(도시되지 않음), 및 고정 모듈(130)로 구성된다. 따라서, 이들 각각을 케이스 등에 안전하게 안착시켜 운반하는 것이 가능하며, 조립 및 분리가 용이하다. 또한, 모듈 별로 선택 구매가 가능하기 때문에 경제적 부담을 최소화시켜 줄 수 있다.

도 5A 내지 5C 는 각 모듈이 포장된 상태를 보여주기 위한 도면이다.

도 5A 는 소형 가스 터빈 엔진 모듈(110)이 발포스티로폼이나 스펀지에 안착된 상태이고, 도 5B 는 데이터 모듈(120)이 안착된 상태이며, 도 5C 는 온도 센서와 압력 센서가 안착된 상태이다.

본 고안의 실시예에 따른 가스 터빈 엔진 테스트 시스템은 도 5 에서 볼 수 있듯이 각각 모듈화되어 개별적으로 포장이 가능하며, 이러한 모듈 구성을 손쉬운 운반이 가능하다.

참고적으로, 도면에는 도시되지 않았지만, 본 고안의 실시예에 따른 가스 터빈 엔진 테스트 시스템은 엔진 시험 케이스(200)와 분리되어 구성되며, 상기 소형 가스 터빈 엔진 모듈(110)에 다양한 종류의 연료를 공급하기 위한 공급 장치와, 상기 엔진 시험 케이스(200)와 분리되어 구성되며, 상기 다양한 연료 중 적어도 하나의 연료를 선택하고 해당 연료의 공급량을 제어하기 위한 보조 제어 장치를 더 포함한다.

여기서, 공급 장치(도면에 미도시)는 다양한 액체 가스나 기체 가스 등을 저장해 놓는 것이 가능하도록 구성되며, 보조 제어 장치(도면에 미도시)는 해당 가스 중 사용자가 원하는 가스를 선택하고 공급 장치로 하여금 선택된 가스를 예정된 시간에 원하는 가스 량으로 제공하도록 제어하는 것이 가능하다.

이어서, 도 1 에 도시된 소형 가스 터빈 엔진 모듈(110)과 데이터 모듈(120), 및 검출 모듈과 마찬가지로 공급 장치와 보조 제어 장치 역시 모듈화되어 구성될 수 있으며, 따라서 모든 구성에 대하여 이동이 용이하고 분리 및 조립이 손쉬운 장점이 있다. 참고로, 보조 제어 장치는 이후 설명될 메인 제어 장치(300)에 포함될 수 있으며, 이 경우 메인 제어 장치(300)의 제어부(330, 도7참조)는 제5 제어 신호(C5)를 생성하여 공급 장치의 연료 선택 동작과 연료 량 조절 등을 제어하는 것이 가능하다.

도 6 은 도 5 의 모듈화된 각각의 케이스를 운반 박스에 적재한 상태를 보여주기 위한 도면이다.

도 6 을 참조하면, 가스 터빈 엔진 테스트 시스템의 모듈 패키지(400)는 소형 가스 터빈 엔진 모듈(110)과, 상기 소형 가스 터빈 엔진 모듈(110)에 입출력되는 데이터 신호 및 제어 신호를 처리하기 위한 데이터 모듈(120)과, 상기 제어 신호에 응답하여 상기 소형 가스 터빈 엔진 모듈(110)의 동작에 따른 상태 값을 검출하여 상기 데이터 신호로 출력하는 검출 모듈 등등 각각을 포장하기 위한 다수의 케이스(M1, M2, M3, M4, M5), 및 상기 다수의 케이스(M1, M2, M3, M4, M5)가 적재된 운반 박스(410, 420, 430)를 포함한다.

우선, 운반 박스(410, 420, 430)는 소형 가스 터빈 엔진 모듈(110)와 데이터 모듈(120)과 검출 모듈 등과 같은 모듈들이 포장되어 있는 다수의 케이스(M1, M2, M3, M4, M5)와, 이외 고정 및 지지를 위한 프로파일(P)이 안착되는 공간이 마련된 본체부(410)와, 상기 본체부(410) 일측에 결합되고, 상기 본체부(410)의 상부를 덮어 밀폐하기 위한 덮개부(420); 및 상기 본체부(410) 내부를 예정된 면적의 공간으로 구분하기 위한 격벽부(430)를 포함한다.

결국, 다수의 모듈은 각각 해당하는 케이스에 포장되어 해당 위치에 적재되기 때문에 손쉽게 원하는 장소로 이동하는 것이 가능하다.

한편, 본 고안의 실시예에 따른 가스 터빈 엔진 테스트 시스템의 모듈 패키지(400)는 상기 각각의 모듈과 상기 다수의 케이스 각각이 서로 대응하는 색상의 매칭 부재로 형성되며 이를 통해 조립하여 테스트 동작을 수행한 이후 다시 해체하여 포장을 해야 하는 경우 원하는 모듈을 직관적으로 원하는 케이스에 포장하는 것이 가능하다.

이하 설명의 편의를 위하여, 소형 가스 터빈 엔진 모듈(110)는 제1 케이스(M1)에 포장되고, 데이터 모듈(120)은 제2 케이스(M2)에 포장되고, 검출 모듈은 제3 케이스(M3)에 포장된다고 가정하기로 한다.

이때, 소형 가스 터빈 엔진 모듈(110)과 제1 케이스(M1)는 예컨대, 빨간 색상의 매칭 부재로 형성될 수 있고, 데이터 모듈(120)과 제2 케이스(M2)은 파란 색상의 매칭 부재로 형성될 수 있으며, 검출 모듈과 제3 케이스(M3)는 노란 색상의 매칭 부재로 형성될 수 있다. 여기서, 소형 가스 터빈 엔진 모듈(110)과 제1 케이스(M1)가 빨간 색상의 매칭 부재로 형성된다는 것은 소형 가스 터빈 엔진 모듈(110)과 제1 케이스(M1)의 외관 전체 또는 일부가 빨간 색상으로 코팅되거나 빨간 색상의 부착 부재됨을 의미한다.

따라서, 사용자는 가스 터빈 엔진 테스트 시스템을 조립하여 테스트 동작을 수행한 이후 이를 다시 해체하여 포장해야 하는 경우 빨간 색상의 소형 가스 터빈 엔진 모듈(110)을 빨간 색상의 제1 케이스(M1)에 포장하고, 파란 색상의 데이터 모듈(120)을 파란 색상의 데이터 모듈(120)을 제2 케이스(M2)에 포장하고, 노란 색상의 검출 모듈을 노란 색상의 제3 케이스(M3)에 포장하는 것이 가능하며, 이와 같이 색상에 따른 매칭 부재를 통해 보다 직관적이고 빠른 포장이 가능하다.

참고적으로, 제1 케이스(M1)와 제2 케이스(M2)와 제3 케이스(M3)는 도면 상에서 동일한 케이스 크기를 가지지만 각각 서로 다른 모듈들이 안착되어 포장되는 것이기 때문에 내부적으로는 안착 공간이 서로 다르게 형성되어 있다. 그리고 도 6 의 제1 내지 제4 케이스(M1, M2, M3, M4)는 서로 동일한 외관을 가지지만 제5 케이스(M5)는 제1 내지 제4 케이스(M1, M2, M3, M4)와 서로 다른 외관을 가지고 있다. 하지만, 제5 케이스(M5)와 여기에 포장되는 모듈 역시 특정 색상의 매칭 부재로 형성되기 때문에, 포장이 완료된 상태를 모르는 사용자라 하더라도 매칭 부재를 참조하여 해당 모듈을 해당 케이스에 매칭시켜 손쉽게 포장하는 것이 가능하다.

도 7은 본 고안의 일 실시예에 따른 기능을 설명하기 위한 블록도이다.

도 7을 참조하면, 소형 가스 터빈 엔진 모듈(110)은 제트 엔진 구동부(111)와, 온도 센서(112)와, 추력 센서(113), 및 압력 센서(114)를 포함하며, 메인 제어 장치(300)에 포함되는 제어부(330)의 제어를 받는다.

제어부(330)는 제1 내지 제4 제어 신호(C1, C2, C3, C4)를 생성하며, 제트 엔진 구동부(111)는 제1 제어 신호(C1)에 응답하여 구동력이 제어되고, 온도센서(112)는 제2 제어 신호(C2)에 응답하여 온도 분해능이 제어되고, 추력 센서(113)는 제3 제어 신호(C3)에 응답하여 한계 추력 값이 제어되며, 압력 센서(114)는 제4 제어 신호(C4)에 응답하여 한계 압력 값이 제어된다.

제어부(330)에 의하여 제어되는 구동력, 온도 분해능, 한계 추력 값, 한계 압력 값은 소형 가스 터빈 엔진 모듈(110)의 원하는 테스트 환경에서 구동될 수 있도록 하기 위함이다.

한편, 메인 제어 장치(300)는 디스플레이(310)와, 조작부(320)와, 제어부(330), 및 저장부(340)를 포함한다.

여기서, 저장부(340)는 제트 엔진 구동부(111)와, 온도 센서(112)와, 추력 센서(113), 및 압력 센서(114)에서 검출되는 데이터와, 이들을 제어하기 위한 제1 내지 제4 제어 신호(C1, C2, C3, C4)가 저장되며, 또한 기존 실험 결과가 추가적으로 저장된다. 저장부(340)에 기존 실험 결과를 저장하는 이유는 아래에서 설명하기로 한다.

본 고안의 실시예에 따른 가스 터빈 엔진 테스트 시스템은 분해 및 조립이 가능하기 때문에 이동성을 극대화하였다. 하지만, 분해 및 조립이 빈번한 경우 사용자의 실수로 인하여 조립이 제대로 이루어지지 않는 경우가 발생할 수 있다. 이 경우 소형 가스 터빈 엔진 모듈(110)를 구동하게 되면 예정된 결과 같이 검출되지 않게 되는데, 조립이 완전하지 않은 상태에서 구동이 계속되면 다른 사고가 발생할 여지가 있다. 따라서, 제어부(330)는 저장부(340)에 저장된 기존 실험 결과와 조립 이후 최초 실험되는 결과를 비교하여 그 결과가 예정된 마진 범위를 벗어나는 경우 가스 터빈 엔진 테스트 시스템에 오류가 발생했음을 인지하고 이를 사용자에게 알려주는 것이 가능하다.

본 명세서에서 설명되는 실시 예와 첨부된 도면은 본 고안에 포함되는 기술적 사상의 일부를 예시적으로 설명하는 것에 불과하다. 따라서, 본 명세서에 개시된 실시 예는 본 고안의 기술적 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이므로, 이러한 실시 예에 의하여 본 고안의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아님은 자명하다. 본 고안의 명세서 및 도면에 포함된 기술적 사상의 범위 내에서 당업자가 용이하게 유추할 수 있는 변형 예와 구체적인 실시 예는 모두 본 고안의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

110 : 소형 가스 터빈 엔진 모듈
120 : 데이터 모듈
130 : 고정 모듈
200 : 엔진 시험 케이스
300 : 메인 제어 장치

Claims (10)

1. 소형 가스 터빈 엔진 모듈과, 상기 소형 가스 터빈 엔진 모듈에 입출력되는 데이터 신호 및 제어 신호를 처리하기 위한 데이터 모듈과, 상기 제어 신호에 응답하여 상기 소형 가스 터빈 엔진 모듈의 동작에 따른 상태 값을 검출하여 상기 데이터 신호로 출력하는 검출 모듈이 각각 조립 구성되도록 결합 부재가 형성되는 엔진 시험 케이스; 및
   상기 엔진 시험 케이스와 분리되어 별도로 구성되며, 상기 제어 신호를 생성하고 상기 데이터 신호에 응답하여 상기 소형 가스 터빈 엔진 모듈의 특성을 분석하여 검출하는 메인 제어 장치를 포함하되,
   상기 메인 제어 장치는,
   상기 소형 가스 터빈 엔진 모듈과, 상기 데이터 모듈과, 상기 검출 모듈을 제어하기 위한 제어부; 및
   이전 조립이 완료된 상태에서의 실험 결과를 저장하기 위한 저장부를 포함하되,
   상기 제어부는 분해하여 재조립이 완료된 상태에서의 최초 실험 결과와 상기 저장부에 저장된 상기 실험 결과를 비교하여 시스템 오류를 검출하는 것을 특징으로 하는
   가스 터빈 엔진 테스트 시스템.
   
2. 제1항에 있어서,
   상기 소형 가스 터빈 엔진 모듈과 상기 결합 부재를 고정 연결하기 위한 고정 모듈을 더 포함하는
   가스 터빈 엔진 테스트 시스템.
   
3. 제1항에 있어서,
   상기 엔진 시험 케이스와 분리되어 구성되며, 상기 소형 가스 터빈 엔진 모듈에 다양한 연료를 공급하기 위한 공급 장치를 더 포함하는
   가스 터빈 엔진 테스트 시스템.
   
4. 제3항에 있어서,
   상기 가스 터빈 엔진 테스트 시스템과 분리되어 구성되며, 상기 다양한 연료 중 적어도 하나의 연료를 선택하고 해당 연료의 공급량을 제어하기 위한 보조 제어 장치를 더 포함하는
   가스 터빈 엔진 테스트 시스템.
   
5. 제1항에 있어서,
   상기 메인 제어 장치는
   상기 상기 소형 가스 터빈 엔진 모듈의 구동력을 제어하고, 상기 검출 모듈 중 온도 센서의 온도 분해능을 제어하며, 추력 센서의 한계 추력 값을 제어하며, 압력 센서의 한계 압력 값을 제어하는 것을 특징으로 하는
   가스 터빈 엔진 테스트 시스템.
   
6. 삭제
7. 제1항에 있어서,
   상기 소형 가스 터빈 엔진 모듈과, 상기 데이터 모듈과, 상기 검출 모듈 각각을 포장하기 위한 다수의 케이스; 및
   상기 다수의 케이스가 적재된 운반 박스를 더 포함하되,
   상기 각각의 모듈과 상기 다수의 케이스 각각은 서로 대응하는 색상의 매칭 부재가 형성되는 것을 특징으로 하는
   가스 터빈 엔진 테스트 시스템.
   
8. 제7항에 있어서,
   상기 운반 박스는,
   상부가 개방되고 상기 다수의 케이스가 안착되는 공간이 마련된 본체부;
   상기 본체부 내부를 예정된 면적의 공간으로 구분하기 위한 격벽부; 및
   상기 본체부 일측에 결합되고, 상기 본체부의 상부를 덮어 밀폐하기 위한 덮개부를 포함하는
   가스 터빈 엔진 테스트 시스템.
   
9. 제7항에 있어서,
   상기 다수의 케이스는,
   상기 소형 가스 터빈 엔진 모듈을 포장하기 위한 제1 케이스;
   상기 데이터 모듈을 포장하기 위한 제2 케이스; 및
   상기 검출 모듈을 포장하기 위한 제3 케이스를 포함하되,
   상기 소형 가스 터빈 엔진 모듈과 상기 제1 케이스는 제1 색상의 매칭 부재로 형성되고, 상기 데이터 모듈과 상기 제2 케이스는 제2 색상의 매칭 부재로 형성되며, 상기 검출 모듈과 상기 제3 케이스는 제3 색상의 매칭 부재로 형성되는 것을 특징으로 하는
   가스 터빈 엔진 테스트 시스템.
   
10. 제9항에 있어서,
    상기 제1 내지 제3 케이스는 서로 다른 내부 안착 공간을 포함하는 것을 특징으로 하는
    가스 터빈 엔진 테스트 시스템.
    

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