KR20140010490A - 가스 터빈을 모사한 시험장치 - Google Patents

가스 터빈을 모사한 시험장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 가스 터빈을 모사한 시험장치에 관한 것으로서, 측정대상인 시편이 설치되며, 수평면을 기준으로 소정의 각도가 형성되도록 틸팅가능하게 마련되는 시편설치부와, 상기 시편설치부에 설치된 시편을 향해 화염을 분사하는 연소부 및 상기 연소부에 연료를 공급하도록 마련되는 연료공급부를 포함한다.
이에 의해, 가스 터빈 내부에서 사용되고 있는 금속부품과, 금속부품 표면에 층착된 열차폐 코팅층의 수명을 평가할 수 있는 효과가 있다.

Description

가스 터빈을 모사한 시험장치{TEST APPARATUS FOR SIMULATING GAS TURBINE}
본 발명은 가스 터빈을 모사한 시험장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 가스 터빈의 연소 환경을 모사하여, 가스 터빈의 수명을 예측하고 평가할 수 있는 가스 터빈을 모사한 시험장치에 관한 것이다.
일반적으로, 항공용이나 발전용 가스 터빈은 시스템의 높은 열효율을 얻기 위해 터빈입구온도(Turbine Inlet Temperature, TIT)를 1,000℃ 이상으로 올려서 운전하고 있다.
상기와 같은 운전환경에서 연소 불꽃 또는 고온 가스와 직접 접촉하는 부품은 대부분 내열성이 강한 니켈계 초합금으로 제작되고 있으며, 고온 환경에서 소재를 보호하기 위해서 추가로 지르코니아 등의 열차폐(Thermal Barrier Coating, TBC) 코팅을 하여 블레이드, 베인, 연소 캔 등의 고온부품 손상을 줄이고 있다.
하지만, 가스 터빈 중 다수의 부품은 고온에서의 장시간 운전으로 인한 주기적인 열피로 환경에 노출되어 있으므로, 열차폐 코팅층의 특성이 점차 약화될 수 있다.
특히, 고온에서 작동되는 부품의 표면은 온도가 높은 영역에서부터 균열이 발생할 가능성이 증가하며, 표면에서 발생한 균열은 점차 내부로 성장하고, 일부 균열은 코팅층을 박리시키는 역할을 한다.
여기서, 코팅층의 단락과 균열에 의해서 소지금속이 외부의 고온 환경에 노출되면 소지금속의 수명은 더욱 단축된다.
또한, 지르코니아 계통의 열차폐 코팅은 연소가스 중의 산소를 차단하지 못하기 때문에 산소가 코팅층 내부로 확산되어 본드 코팅을 산화시키고 박리를 촉진한다.
그리고, 코팅이 박리되면 부품의 모재가 고온의 가스에 직접 노출되기 때문에 부품의 열화 및 손상을 야기시켜며, 궁극적으로 가스 터빈 시스템 전체의 파손으로 이어지게 된다.
그러므로, 가스 터빈의 안정적 운영을 위해서는 다양한 가스 터빈 운전 환경에서 소지금속을 포함하여 가스 터빈 내부에서 사용되고 있는 각종의 금속부품과, 금속부품 표면에 층착된 열차폐 코팅층의 수명 또는 신뢰성을 적절히 평가할 수 있는 장치 및 기술이 요구되고 있다.
본 발명에 따른 가스 터빈을 모사한 시험장치는 상술한 종래의 문제점을 해결하기 위해 도출된 것으로서, 다음과 같은 과제해결을 목적으로 한다.
본 발명은 일 측면으로서, 가스 터빈 내부에서 사용되고 있는 금속부품과, 금속부품 표면에 층착된 열차폐 코팅층의 수명을 평가할 수 있는 가스 터빈을 모사한 시험장치의 제공을 목적으로 한다.
본 발명의 해결과제는 이상에서 언급된 것들에 한정되지 않으며, 언급되지 아니한 다른 해결과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해되어 질 수 있을 것이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 가스 터빈을 모사한 시험장치는 측정대상인 시편이 설치되며, 수평면을 기준으로 소정의 각도가 형성되도록 틸팅가능하게 마련되는 시편설치부와, 상기 시편설치부에 설치된 시편을 향해 화염을 분사하는 연소부 및 상기 연소부에 연료를 공급하도록 마련되는 연료공급부를 포함한다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 가스 터빈을 모사한 시험장치에서 상기 시편설치부는 헤드부와, 상기 헤드부에 연결되어 상기 헤드부를 지지하는 지지부 및 시편이 장착되고 상기 헤드부로부터 소정 간격 이격되어 배치되는 시편홀더부를 포함할 수 있다.
그리고, 본 발명의 일 실시예에 따른 가스 터빈을 모사한 시험장치에서 상기 시편홀더부는 연결부를 통해 상기 헤드부에 연결되며, 상기 연결부는 상기 헤드부에 착탈가능하게 마련될 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 가스 터빈을 모사한 시험장치에서 상기 헤드부, 상기 지지부, 상기 시편홀더부 또는 상기 연결부 중 적어도 하나는 내열성이 높은 니켈합금 또는 스테인리스강으로 형성될 수 있다.
그리고, 본 발명의 일 실시예에 따른 가스 터빈을 모사한 시험장치 중 상기 연소부에서 분사되는 화염에 의해 상기 헤드부 내지 상기 지지부에서 열손상이 발생하는 것을 방지할 수 있도록, 상기 연결부에는 절곡부가 형성될 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 가스 터빈을 모사한 시험장치에서 상기 연소부와 상기 시편설치부 사이의 간격을 조절할 수 있도록, 상기 지지부 하측에는 높이조절부가 배치될 수 있다.
그리고, 본 발명의 일 실시예에 따른 가스 터빈을 모사한 시험장치에서 상기 높이조절부는 상기 지지부에 연결되는 높이조절부 헤드와, 상기 높이조절부 헤드에 연결되며 상하로 이동가능하게 형성되는 링크부와, 상기 링크부에 연결되는 높이조절부 바닥 및 상기 링크부를 작동시키는 컨트롤러를 포함할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 가스 터빈을 모사한 시험장치는 화염의 고온으로부터 상기 높이조절부가 열손상되는 것을 방지하기 위해, 상기 지지부와 상기 높이조절부 사이에 방열부가 배치될 수 있다.
그리고, 본 발명의 일 실시예에 따른 가스 터빈을 모사한 시험장치에서 상기 시편설치부는 틸팅에 의해 수평면을 기준으로 0°~ 90°범위의 기울기를 가지도록 마련될 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 가스 터빈을 모사한 시험장치에서 상기 시편설치부의 하측 양 단부에는 구동롤러가 각각 장착되고, 상기 시편설치부가 설치되는 배치대에는 길이방향의 개구가 형성된 가이드부재가 결합되며, 상기 구동롤러는 상기 가이드부재에 형성된 개구에 결합되어 이동가능하도록 마련될 수 있다.
그리고, 본 발명의 일 실시예에 따른 가스 터빈을 모사한 시험장치에서 상기 가이드부재는 상하방향으로 배치되는 제1가이드부재와 좌우방향으로 배치되는 제2가이드부재로 형성되며, 상기 시편설치부의 하측 양 단부에 장착된 구동롤러는 각각 제1가이드부재와 제2가이드부재에 결합될 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 가스 터빈을 모사한 시험장치에서 측정대상인 시편의 온도를 측정하기 위해 상기 시편설치부에는 온도센서부가 연결될 수 있다.
그리고, 본 발명의 일 실시예에 따른 가스 터빈을 모사한 시험장치에서 상기 온도센서부는 열전대로 마련될 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 가스 터빈을 모사한 시험장치는 상기 시편설치부에 장착되어 고온 가스를 모을 수 있도록 마련되는 연소케이스 및 상기 연소케이스 내부에 설치되며, 상기 연소부에서 분사되는 화염이 시편에 직접 닿는 것을 방지하고 상기 연소케이스에 모인 고온 가스만이 시편에 전달되도록 마련되는 필터부를 더 포함할 수 있다.
그리고, 본 발명의 일 실시예에 따른 가스 터빈을 모사한 시험장치에서 상기 필터부는 복수의 필터부재로 마련되고, 복수의 상기 필터부재는 회전에 따라 상호 교차하면서 유동홀이 형성되며, 상기 유동홀의 크기조절을 통해 시편에 전달되는 고온 가스의 유량 조절이 가능하도록 마련될 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 가스 터빈을 모사한 시험장치에서 상기 연소케이스 또는 상기 필터부 중 적어도 하나는 내열성이 높은 니켈합금 또는 스테인리스강으로 형성될 수 있다.
그리고, 본 발명의 일 실시예에 따른 가스 터빈을 모사한 시험장치에서 상기 연소부는 가연성 연료가 공급되는 제1공급배관부와, 조연성 기체가 공급되는 제2공급배관부와, 가연성 연료와 조연성 기체가 혼합되어 유동되는 혼합배관부와, 혼합된 기체를 외부로 분사하는 노즐부와, 상기 혼합배관부와 상기 노즐부를 연결하는 통로배관부 및 상기 노즐부에서 분사되는 기체를 점화하는 점화부를 포함할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 가스 터빈을 모사한 시험장치에서 상기 제1공급배관부에는 가연성 연료의 공급량을 조절하기 위한 제1공급밸브가 배치되거나 또는, 상기 제2공급배관부에는 조연성 기체의 공급량을 조절하기 위한 제2공급밸브가 배치될 수 있다.
그리고, 본 발명의 일 실시예에 따른 가스 터빈을 모사한 시험장치 중 상기 연소부에서 분사되는 화염으로부터 상기 제1공급배관부 또는 상기 제2공급배관부가 열손상되는 것을 방지하기 위해, 상기 통로배관부는 소정 범위의 길이를 가지도록 형성될 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 가스 터빈을 모사한 시험장치 중 상기 연소부에서 분사되는 화염의 분사 방향을 조절하기 위해, 상기 통로배관부의 단부는 소정 범위의 각도가 형성될 수 있다.
그리고, 본 발명의 일 실시예에 따른 가스 터빈을 모사한 시험장치에서 가연성 연료와 조연성 기체의 유동속도를 변화시켜 가연성 연료와 조연성 기체가 원활하게 혼합될 수 있도록, 상기 노즐부의 내부는 경사가 형성되고, 단차가 마련될 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 가스 터빈을 모사한 시험장치에서 가연성 연료 또는 조연성 기체의 공급 및 공급 차단을 위해, 상기 제1공급배관부와 상기 제2공급배관부에는 각각 온오프밸브가 배치될 수 있다.
그리고, 본 발명의 일 실시예에 따른 가스 터빈을 모사한 시험장치에서 가연성 연료의 유량 측정을 위해 상기 제1공급배관부에는 제1유량측정부가 설치되거나 또는, 조연성 기체의 유량 측정을 위해 상기 제2공급배관부에는 제2유량측정부가 설치될 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 가스 터빈을 모사한 시험장치에서 가연성 연료는 LPG 또는 LNG로 마련되고, 조연성 기체는 산소 또는 공기로 마련될 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 가스 터빈을 모사한 시험장치는 다음과 같은 효과 중 적어도 일부를 가진다.
본 발명의 일 실시예에 따른 가스 터빈을 모사한 시험장치는 고온에 노출되는 시편의 각도, 위치 또는 거리를 조정하여 다양한 환경에서의 가스 터빈을 모사할 수 있으며, 이를 통해, 가스 터빈 내부에서 사용되고 있는 금속부품과, 금속부품 표면에 증착된 열차폐 코팅층의 수명을 평가할 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 가스 터빈을 모사한 시험장치는 연소케이스와 필터부를 통해 시편이 화염, 즉, 연소 불꽃에는 접촉되지 않으면서 고온 가스에만 노출되도록 형성하여 실제 가스 터빈에 근접한 운전 환경을 모사할 수 있는 효과가 있다.
그리고, 본 발명의 일 실시예에 따른 가스 터빈을 모사한 시험장치는 시편홀더부에 연결되는 연결부가 헤드부에 착탈가능하게 마련되어 연결부와 시편의 교체가 용이한 효과가 있다.
본 발명의 효과는 이상에서 언급된 것들에 한정되지 않으며, 언급되지 아니한 다른 효과들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해되어 질 수 있을 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 가스 터빈을 모사한 시험장치를 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 가스 터빈을 모사한 시험장치 중 연소부를 도시한 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 가스 터빈을 모사한 시험장치 중 시편설치부를 도시한 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 가스 터빈을 모사한 시험장치 중 연소케이스 및 필터부를 도시한 도면이고, 도 5는 연소케이스가 시편설치부에 장착된 모습을 도시한 도면이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 가스 터빈을 모사한 시험장치 중 연소케이스 및 필터부가 장착된 후 모사실험을 수행하는 도면이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 가스 터빈을 모사한 시험장치에서 연소부 중 노즐부를 도시한 도면이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 가스 터빈을 모사한 시험장치 중 연소부에서 분사되는 실제 화염을 도시한 도면이다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 가스 터빈을 모사한 시험장치와 실제 가스 터빈에서의 실험 전후 시편을 도시한 도면이다.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 가스 터빈을 모사한 시험장치의 실험결과로서, 시간에 따른 시편의 온도 변화에 관한 그래프이다.
도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 가스 터빈을 모사한 시험장치와 실제 가스 터빈에서의 산화정도를 예측할 수 있는 비교실험결과로서, 시편의 무게변화에 관한 그래프이다.
본 명세서에서 사용되는 용어에서 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 해석되지 않는 한 복수의 표현을 포함하는 것으로 이해되어야 하고, "포함한다", "구비한다", "갖다" 등의 용어는 설시된 특징, 개수, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 의미하는 것이며, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 개수, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
이하, 도면을 참조하면서 가스 터빈을 모사한 시험장치(100)에 관하여 구체적으로 설명하기로 한다.
도 1 및 도 3을 참조하면, 본 발명 중 일 실시예에 따른 가스 터빈을 모사한 시험장치(100)는 측정대상인 시편(260)이 설치되며, 수평면을 기준으로 소정의 각도가 형성되도록 틸팅가능하게 마련되는 시편설치부(200)를 포함한다.
또한, 본 발명 중 일 실시예에 따른 가스 터빈을 모사한 시험장치(100)는 상기 시편설치부(200)에 설치된 시편(260)을 향해 화염을 분사하는 연소부(300)를 포함한다.
그리고, 본 발명 중 일 실시예에 따른 가스 터빈을 모사한 시험장치(100)는 상기 연소부(300)에 연료를 공급하도록 마련되는 연료공급부(400)를 포함한다.
이하, 각 구성별로 상세히 설명한다.
도 1 및 도 3을 참조하면, 시편설치부(200)는 측정대상인 시편(260)이 설치되며, 수평면을 기준으로 소정의 각도가 형성되도록 틸팅(Tilting)가능하게 마련된다.
즉, 측정대상인 시편(260)이 상기 시편설치부(200)에 설치되므로, 상기 시편설치부(200)가 틸팅가능하도록 마련되는 경우, 연소부(300)를 향하는 상기 시편(260)의 각도 조절이 가능하며, 이를 통해, 가스 터빈의 다양한 환경을 모사할 수 있게 된다.
여기서, 도 1을 참조하면, 상기 시편설치부(200)의 하측 양 단부에는 구동롤러(250)가 각각 장착될 수 있다.
그리고, 상기 시편설치부(200)가 설치되는 배치대(700)에는 길이방향의 개구(720)가 형성된 가이드부재(710)가 결합되며, 상기 구동롤러(250)는 상기 가이드부재(710)에 형성된 개구(720)에 결합되어 이동가능하도록 마련될 수 있다.
또한, 상기 가이드부재(710)는 상하방향으로 배치되는 제1가이드부재(710a)와 좌우방향으로 배치되는 제2가이드부재(710b)로 형성되며, 상기 시편설치부(200)의 하측 양 단부에 장착된 구동롤러(250)는 각각 제1가이드부재(710a)와 제2가이드부재(710b)에 결합되도록 마련될 수 있다.
즉, 상기 시편설치부(200)와 수평면이 이루는 각도(θ1)가 0°에 가까워지는 경우, 상기 제1가이드부재(710a)에 결합된 구동롤러(250a)는 상측방향으로 이동하게 되고, 상기 제2가이드부재(710b)에 결합된 구동롤러(250b)는 우측방향으로 이동하게 된다.
또한, 상기 시편설치부(200)와 수평면이 이루는 각도(θ1)가 90°에 가까워지는 경우, 상기 제1가이드부재(710a)에 결합된 구동롤러(250a)는 하측방향으로 이동하게 되고, 상기 제2가이드부재(710b)에 결합된 구동롤러(250b)는 좌측방향으로 이동하게 된다.
한편, 상기 시편설치부(200)는 틸팅에 의해 수평면을 기준으로 0°~ 90°범위의 기울기를 가지도록 마련될 수 있다.
즉, 상기 시편설치부(200)와 수평면이 이루는 각도(θ1)가 0°~ 90°범위의 가질 수 있도록 상기 시편설치부(200)는 틸팅가능하게 마련될 수 있다.
도 3(a) 및 도 3(b)를 참조하면, 상기 시편설치부(200)는 헤드부(210)와, 상기 헤드부(210)에 연결되어 상기 헤드부(210)를 지지하는 지지부(220) 및 시편(260)이 장착되고 상기 헤드부(210)로부터 소정 간격 이격되어 배치되는 시편홀더부(230)를 포함할 수 있다.
여기서, 측정대상인 시편(260)이 장착된 상기 시편홀더부(230)는 상기 헤드부(210)로부터 소정 간격 이격되어 있으므로, 연소부(300)에서 시편(260)으로 화염을 분사하는 경우, 상기 헤드부(210)는 화염이 직접 닿지 않아서, 열손상을 방지할 수 있는 효과가 있다.
그리고, 상기 시편홀더부(230)는 연결부(240)를 통해 상기 헤드부(210)에 연결되며, 상기 연결부(240)는 상기 헤드부(210)에 착탈가능하게 마련될 수 있다.
즉, 연소부(300)로부터 화염이 시편(260)으로 분사되면, 측정대상인 시편(260)이 장착되는 시편홀더부(230)도 화염에 의해 열손상이 발생될 수 있으며, 또한, 상기 시편홀더부(230)를 연결하는 연결부(240)에도 역시 열손상이 발생될 수 있다.
이 경우, 상기 연결부(240)와 상기 시편홀더부(230)를 교체할 수 있으며, 이를 통해, 새로운 시편(260)에 대해 가스 터빈 모사를 통한 시험이 가능하다.
즉, 상기 시편홀더부(230)와 상기 연결부(240)는 소모성으로 교체가능하게 마련될 수 있으며, 상기 헤드부(210)는 상기 시편홀더부(230)로부터 소정 간격 이격되어 열손상 방지에 따라 계속 사용이 가능하도록 마련될 수 있다.
그리고, 측정대상인 시편(260)이 상기 시편홀더부(230)에 장착되는 경우 장착 후의 위치를 유지할 수 있도록, 상기 시편홀더부(230)에는 시편(260)이 장착되는 부분에 단차(341)가 형성될 수 있다.
여기서, 상기 시편홀더부(230)는 원형형상으로 형성될 수 있으며, 이 경우, 상기 시편(260) 역시 이에 대응되도록 원형으로 형성된다. 다만, 상기 시편홀더부(230)의 형상은 이에 한정되는 것은 아니며, 상기 시편(260)의 형상에 대응될 수 있는 다양한 형상을 포함한다.
한편, 본 발명의 일 실시예에 따른 가스 터빈을 모사한 시험장치(100)는 고온에서 시험이 진행되므로 열손상이 발생될 수 있으며, 따라서, 교체가능 여부와 관계없이 상기 헤드부(210), 상기 지지부(220), 상기 시편홀더부(230) 또는 상기 연결부(240) 중 적어도 하나는 내열성이 높은 니켈합금 또는 스테인리스강으로 형성될 수 있다.
다만, 이에 한정되는 것은 아니며, 상기 헤드부(210), 상기 지지부(220), 상기 시편홀더부(230) 또는 상기 연결부(240)는 내열성이 높은 다른 금속으로 형성될 수도 있음을 밝혀 둔다.
그리고, 상기 지지부(220)는 상대적으로 열전달이 빨리 일어나 냉각이 잘될 수 있도록, 얇은 원기둥 형상으로 형성될 수 있다.
도 3을 참조하면, 상기 연소부(300)에서 분사되는 화염에 의해 상기 헤드부(210) 내지 상기 지지부(220)에서 열손상이 발생하는 것을 방지할 수 있도록, 상기 연결부(240)에는 절곡부(241)가 형성될 수 있다.
즉, 전술한 바와 같이, 상기 시편홀더부(230)는 상기 헤드부(210)의 열손상을 방지하기 위해, 상기 헤드부(210)로부터 소정 간격 이격되어 배치되는데, 상기 시편홀더부(230)가 상기 헤드부(210)로부터 소정 간격 이격되면서도 안정적인 구조로 배치될 수 있도록, 상기 연결부(240)에는 절곡부(241)가 형성될 수 있으며, 도 3을 참조하여, 상기 연결부(240)는 대략 "ㄴ" 자 형태 또는 대략 "ㄱ"자 형태로 마련될 수 있다.
도 3(b)를 참조하면, 높이조절부(500)는 상기 연소부(300)와 상기 시편설치부(200) 사이의 간격을 조절할 수 있도록, 상기 지지부(220) 하측에 배치될 수 있다.
여기서, 상기 높이조절부(500)는 상기 지지부(220)에 연결되는 높이조절부 헤드(510)와, 상기 높이조절부 헤드(510)에 연결되며 상하로 이동가능하게 형성되는 링크부(520), 상기 링크부(520)에 연결되는 높이조절부 바닥(530) 및 상기 링크부(520)를 작동시키는 컨트롤러(540)를 포함할 수 있다.
즉, 상기 컨트롤러(540)를 회전하게 되면 상기 링크부(520)가 상측방향 또는 하측방향으로 움직이고, 상기 높이조절부 헤드(510)는 상기 링크부(520)의 작동에 연동되어 상하로 움직이므로, 상기 높이조절부 헤드(510)에 연결된 상기 시편설치부(200) 역시 상하로 이동가능하게 마련된다.
이를 통해, 상기 시편설치부(200)에 설치된 측정대상 시편(260)과 상기 연소부(300) 사이의 거리 조절이 가능하며, 다양한 환경의 가사 터빈 모사가 가능한 효과가 있다.
그리고, 상기 높이조절부(500)는 상기 링크부(520)에 의한 경우뿐만 아니라 다른 방식에 의해서도 상하방향의 이동에 따른 높이조절이 가능함은 자명한 사실이다.
도 3(a) 및 도 3(b)를 참조하면, 방열부(600)는 화염의 고온으로부터 상기 높이조절부(500)가 열손상되는 것을 방지하기 위해, 상기 지지부(220)와 상기 높이조절부(500) 사이에 배치될 수 있다.
즉, 화염에서 발생되는 고온의 열기가 상기 지지부(220)를 통해 상기 높이조절부(500)에 열전달되는 것을 차단하기 위해 상기 지지부(220)와 상기 높이조절부(500) 사이에 상기 방열부(600)가 배치될 수 있다.
여기서, 상기 방열부(600)는 열을 발산시킬 수 있는 다양한 재료와 구조로 마련될 수 있다. 즉, 도 3(a)에 도시된 바와 같이, 사각형 단면으로 마련될 수도 있고, 외기와의 접촉면적을 증가시켜 방열효율을 높이기 위해 도 3(b)에 도시된 바와 같이, 복수개의 방열핀(610)이 형성될 수도 있다.
그리고, 상기 방열부(600)가 사각형 단면으로 마련되는 경우, 방열효과가 우수한 각종의 재질로 마련될 수 있다.
한편, 실제 가스 터빈의 운전 환경에 근접하여 모사가 가능하기 위해서는 측정대상인 시편(260)의 정확한 온도를 알아야하므로, 상기 시편설치부(200)에는 온도센서부(800)가 연결되어 측정대상인 시편(260)의 온도를 측정하도록 마련될 수 있다.
그리고, 상기 온도센서부(800)는 제벡 효과를 이용하여 열기전력을 통해 온도의 측정이 가능하도록 형성되는 열전대로 마련될 수 있다.
도 4 내지 도 6을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 가스 터빈을 모사한 시험장치(100)는 연소케이스(900) 및 필터부(950)를 더 포함할 수 있다.
여기서, 도 5를 참조하면, 상기 연소케이스(900)는 상기 시편설치부(200)에 장착되어 고온 가스를 모을 수 있도록 마련된다. 그리고, 상기 필터부(950)는 상기 연소케이스(900) 내부에 설치되며, 상기 연소부(300)에서 분사되는 화염이 시편(260)에 직접 닿는 것을 방지하고 상기 연소케이스(900)에 모인 고온 가스만이 시편(260)에 전달되도록 마련된다.
즉, 상기 연소케이스(900)와 상기 필터부(950)를 사용하여 가스 터빈의 운전 환경에 근접하여 모사를 할 수 있다.
예를 들어, 가스 터빈의 블레이드의 경우, 화염이 직접 닿지는 않지만, 고온의 가스가 존재하는 환경에서 작동된다.
이러한 상기 가스 터빈 블레이드의 작동 환경에 근접하게 모사하기 위해서는 측정대상인 시편(260)에 화염이 직접 닿지는 않으면서 고온의 가스가 존재하는 환경을 만들어야 한다.
여기서, 도 4(b) 및 도 6을 참조하면, 상기 필터부(950)는 복수의 필터부재(951a, 951b)로 마련되고, 복수의 상기 필터부재(951a, 951b)는 회전에 따라 상호 교차하면서 유동홀(952)이 형성되도록 마련될 수 있다.
그리고, 상기 연소부(300)를 통해 화염이 분사되는 경우, 화염은 상기 필터부재(951a, 951b)에 가로막혀 시편(260)에 닿지 못하지만, 화염으로부터 발생되는 고온의 가스는 필터부재(951a, 951b)에 형성된 유동홀(952)을 통해 시편(260)에 접근할 수 있게 된다.
이를 통해, 측정대상인 시편(260)은 화염이 직접 닿지는 않지만, 고온의 가스가 존재하는 환경에서 시험이 진행될 수 있게 된다.
그리고, 복수의 상기 필터부재(951a, 951b) 중 하나를 회전시켜 상기 유동홀(952)의 크기조절을 통해 시편(260)에 전달되는 고온 가스의 유량 조절이 가능하도록 마련될 수 있다.
즉, 도 4 또는 도 6을 참조하면, 연소케이스(900) 내부에 복수의 필터부재(951a, 951b)로 마련되는 필터부(950)가 설치될 수 있다.
여기서, 복수의 상기 필터부재(951a, 951b)는 상기 연소케이스(900) 내부에 겹쳐지도록 설치 가능하며, 동일한 축을 따라 하나의 필터부재(951a, 951b)가 회전하게 되면 복수의 상기 필터부재(951a, 951b)가 겹쳐지면서 생성된 유동홀(952)의 크기가 변하게 된다.
이를 통해, 다양한 가스 터빈의 환경을 형성한 후, 각종의 시험이 가능해질 수 있다.
그리고, 도 5를 참조하면, 상기 연소케이스(900)는 상기 시편설치부(200) 중 상기 헤드부(210)에 결합될 수 있다. 여기서, 상기 연소케이스(900)는 상기 헤드부(210)의 다양한 위치에 결합될 수 있다.
한편, 본 발명의 일 실시예에 따른 가스 터빈을 모사한 시험장치(100)는 고온에서 시험이 진행되므로 열손상이 발생될 수 있으며, 따라서, 상기 연소케이스(900) 또는 상기 필터부(950) 중 적어도 하나는 내열성이 높은 니켈합금 또는 스테인리스강으로 형성될 수 있다.
도 1을 참조하면, 연소부(300)는 상기 시편설치부(200)에 설치된 시편(260)을 향해 화염을 분사하도록 마련된다.
여기서, 도 7을 참조하면, 상기 연소부(300)는 가연성 연료가 공급되는 제1공급배관부(310a)와, 조연성 기체가 공급되는 제2공급배관부(320a), 가연성 연료와 조연성 기체가 혼합되어 유동되는 혼합배관부(330), 혼합된 기체를 외부로 분사하는 노즐부(340), 상기 혼합배관부(330)와 상기 노즐부(340)를 연결하는 통로배관부(350) 및 상기 노즐부(340)에서 분사되는 기체를 점화하는 점화부(360)를 포함할 수 있다.
그리고, 상기 제1공급배관부(310a)에는 가연성 연료의 공급량을 조절하기 위한 제1공급밸브(311)가 배치되거나, 또는, 상기 제2공급배관부(320a)에는 조연성 기체의 공급량을 조절하기 위한 제2공급밸브(321)가 배치될 수 있다.
즉, 가스 터빈의 환경에 따라 가연성 연료와 조연성 기체의 혼합 비율이 달라질 수 있으므로, 상기 제1공급배관부(310a)와 상기 제2공급배관부(320a)에 각각 제1공급밸브(311)와 제2공급밸브(321)를 설치하여 가연성 연료와 조연성 기체의 공급량을 조절할 수 있다.
여기서, 상기 제1공급밸브(311)와 상기 제2공급밸브(321)는 기계적 조작 또는 전기적 신호를 통해 작동될 수 있다.
한편, 가스 터빈 연소 환경을 단순화하기 위해서 조연성 기체의 경우, 공기 대신 산소를 사용할 수 있으며, 가스 터빈의 연소 환경에 따라 가연성 연료보다 산소의 비율을 높여서 1000℃에 근접한 온도의 연소 환경을 조성할 수도 있다.
도 8을 참조하면, 상기 노즐부(340)의 내경이 2mm이며, 가연성 연료로 프로판을 사용하고, 조연성 기체로 산소를 사용하며, 프로판의 유량은 0.5[L/min]이고, 산소의 유량은 5[L/min]에서 화염이 분사되며, 단열화염온도 계산을 통해 추정되는 화염의 최대 온도는 약 2267℃이다.
단열화염온도 계산을 위한, 프로판의 연소반응식은
Figure pat00001
이며,
단열화염온도 계산식은 아래와 같다.
Hreact - Hprod - Ru(Nreact×Tinit - Nprod×Tad) = 0
여기서,
[Hreact: 반응물 엔탈피, J/kmol]
[Hprod: 생성물 엔탈피, J/kmol]
[Ru: 일반기체상수, J/kmol-K]
[Nreact: 반응물 몰수, kmol]
[Nprod: 생성물 몰수, kmol]
[Tinit: 초기 온도, K]
[Tad: 단열 온도, K]
이다.
상술한 바와 같이, 단열화염온도를 고려할 때, 도 8의 제1분사영역(A)의 온도는 단열화염온도 계산식으로 예측한 온도와 가장 유사한 온도 영역으로, 노즐부(340)의 단부에서 불꽃의 온도가 최대로 된다.
하지만, 점차 외부 공기가 유입되어 제2분사영역(B)부터 제4분사영역(D)까지 온도는 점차 감소하게 된다.
여기서, 노즐부(340)로부터 멀리 떨어진 제3분사영역(C) 내지 제4분사영역(D)은 외부 공기의 유입으로 화염온도가 1/2이상 낮아진 상태이기 때문에, 제3분사영역(C) 내지 제4분사영역(D)에 시편(260)을 설치하면 가스 터빈의 연소 환경을 모사할 수 있다.
한편, 도 2 및 도 7을 참조하면, 상기 연소부(300)에서 분사되는 화염으로부터 상기 제1공급배관부(310a, 310b) 또는 상기 제2공급배관부(320a, 320b)가 열손상되는 것을 방지하기 위해, 상기 통로배관부(350)는 소정 범위의 길이를 가지도록 형성될 수 있다.
즉, 상기 통로배관부(350)가 소정 범위 이하로 짧게 형성되면, 노즐부(340)를 통해 분사되는 화염에 의한 고온의 열기가 상기 제1공급배관부(310a, 310b) 또는 상기 제2공급배관부(320a, 320b)에 전달될 수 있으며, 이에 의해, 상기 제1공급배관부(310a, 310b) 또는 상기 제2공급배관부(320a, 320b)에 열손상이 발생될 수 있다.
이러한 열손상을 방지하기 위해, 상기 통로배관부(350)는 소정 범위의 길이를 가지도록, 즉, 상기 제1공급배관부(310a, 310b) 또는 상기 제2공급배관부(320a, 320b)가 열손상되지 않을 정도의 길이를 가지도록 마련될 수 있다.
여기서, 상기 통로배관부(350)의 길이는 가스 터빈 모사를 위한 각각의 환경, 즉, 분사되는 화염의 온도에 따라 달라질 수 있으며, 화염의 최고 온도를 기준으로 상기 통로배관부(350)의 길이가 형성될 수도 있다.
그리고, 도 7을 참조하면, 상기 연소부(300)에서 분사되는 화염의 분사 방향을 조절하기 위해, 상기 통로배관부(350)의 단부는 소정 범위의 각도(θ2)가 형성될 수 있다.
즉, 측정대상인 시편(260)에 화염을 분사하는 방향은 가스 터빈의 모사 환경에 따라 다를 수 있으므로, 상기 통로배관부(350)의 단부에 소정 범위의 각도(θ2)를 형성하여 모사 환경에 최대한 근접하게 시험 환경을 조성할 수 있다.
또는, 상기 통로배관부(350)의 단부에 형성된 소정 범위의 각도(θ2)에 의해 화염으로부터 발생되는 열기가 상기 제1공급배관부(310a, 310b) 또는 상기 제2공급배관부(320a, 320b)로 직접 열전달되는 것을 방지하는 효과도 있다.
한편, 도 7을 참조하면, 가연성 연료와 조연성 기체의 유동속도를 변화시켜 가연성 연료와 조연성 기체가 원활하게 혼합될 수 있도록, 상기 노즐부(340)의 내부는 소정 각도(θ3)의 경사가 형성되고, 단차(341)가 마련될 수 있다.
그리고, 상기 소정 각도(θ3)의 경사는 가연성 연료와 조연성 기체의 유동을 부드럽게 하기 위해 형성될 수 있다.
이 경우, 가연성 연료와 조연성 기체가 혼합된 혼합 기체는 노즐부(340)를 통과할 때, 직경이 큰 부분에서 직경이 작은 부분으로 이동하므로, 연속방정식을 참조하면, 혼합 기체의 유속이 빨라지게 되며, 가연성 연료와 조연성 기체가 잘 섞일 수 있게 된다.
그리고, 상기 노즐부(340)에서 혼합기체의 유량은 혼합 기체의 유속과 노즐부(340)의 크기에 비례하므로, 상기 노즐부(340)의 내경은 측정대상인 시편(260)의 크기와 화염의 크기를 고려하여 결정될 수 있다.
한편, 도 2를 참조하면, 가연성 연료 또는 조연성 기체의 공급 및 공급 차단을 위해, 상기 제1공급배관부(310b)와 상기 제2공급배관부(320b)에는 각각 제1온오프밸브(313)와 제2온오프밸브(323)가 배치될 수 있다.
여기서, 상기 온오프밸브(313, 323)를 통해 시편(260)을 교체하거나 또는 동일 조건의 화염을 계속 공급할 수 있도록 마련된다. 전술한 제1공급밸브(311) 또는 제2공급밸브(321)는 가연성 연료와 조연성 기체의 공급량을 조절하도록 마련된다.
즉, 가스 터빈의 모사 환경에 따라 온도를 달리할 수 있어야 하므로, 가연성 연료와 조연성 기체의 공급량, 또는, 가연성 연료와 조연성 기체의 공급비율을 조절할 수 있어야 하며, 이는 상기 제1공급밸브(311) 또는 제2공급밸브(321)를 통해 가능해진다.
다만, 상기 제1공급밸브(311) 또는 제2공급밸브(321)를 조절하게 되면, 공급되는 가연성 연료와 조연성 기체의 공급량, 또는, 공급되는 가연성 연료와 조연성 기체의 공급비율이 달라지게 된다.
그러나, 필요에 따라 공급되는 가연성 연료와 조연성 기체의 공급량, 또는, 공급되는 가연성 연료와 조연성 기체의 공급비율은 동일하게 유지하면서 측정대상인 시편(260)만 교체하여 시험을 해야할 때가 있다.
이 경우, 상기 온오프밸브(313, 323)를 닫으면, 가연성 연료 또는 조연성 기체의 전체 공급량이 차단되므로, 화염이 분사되지 못하게 되며, 이 때, 상기 시편(260)의 교체가 가능해진다.
그리고, 상기 온오프밸브(313, 323)를 다시 열게 되면, 상기 온오프밸브(313, 323)를 닫기 전과 동일한 비율로 혼합된 가연성 연료와 조연성 기체의 혼합 기체가 공급될 수 있으므로, 동일한 조건의 시험을 계속 할 수 있게 된다.
즉, 상기 제1공급밸브(311) 또는 제2공급밸브(321)가 가연성 연료와 조연성 기체의 혼합 비율을 조절하기 위한 밸브이며, 상기 온오프밸브(313, 323)는 동일한 혼합 비율의 가연성 연료와 조연성 기체를 공급하거나 또는 공급 차단하기 위한 밸브에 해당된다.
한편, 도 2를 참조하면, 가연성 연료의 유량 측정을 위해 상기 제1공급배관부(310a, 310b)에는 제1유량측정부(314)가 설치되거나 또는, 조연성 기체의 유량 측정을 위해 상기 제2공급배관부(320a, 320b)에는 제2유량측정부(324)가 설치될 수 있다.
여기서, 상기 유량측정부는 가연성 연료와 조연성 기체를 측정할 수 있는 다양한 계측기가 해당될 수 있으며, 가스 터빈의 작동 환경에 보다 근접한 환경을 모사하기 위해 정확한 유량을 측정할 수 있도록 마련된다.
도 2를 참조하면, 상기 연소부(300) 중 제1공급배관부(310a) 및 상기 제2공급배관부(320a)는 제1연결배관부(312) 및 제2연결배관부(322)에 각각 연결될 수 있으며, 상기 제1연결배관부(312) 및 상기 제2연결배관부(322)는 상기 연소부(300)의 움직임이 구속되지 않도록 유연한 호스로 마련될 수 있다(도 1 참조).
또한, 상기 연소부(300)는 상하로 이동가능하도록 마련되는 상하구동부(370)에 연결되어 상기 연소부(300)의 위치가 이동되도록 마련될 수 있다.
도 1을 참조하면, 연료공급부(400)는 상기 연소부(300)에 연료를 공급하도록 마련된다. 여기서, 상기 연료공급부(400)는 제1공급배관부(310b)에 연결되어 가연성 연료를 공급할 수도 있고, 또는, 제2공급배관부(320b)에 연결되어 조연성 기체를 공급할 수도 있다.
그리고, 상기 연료공급부(400)에서 공급하는 가연성 연료는 LPG 또는 LNG로 마련될 수 있고, 조연성 기체는 산소 또는 공기로 마련될 수 있다.
이하, 가스 터빈을 모사한 시험장치(100)의 실시예 중 실험 결과를 중심으로 설명한다.
[제1실험]
실제 가스 터빈의 작동 환경 중 가스 터빈 블래이드의 작동 환경에 해당되는 1000℃까지 시편(260)을 가열하여 시편(260) 온도가 안정적인지를 확인하며, 이를 통해, 가스 터빈 모사의 정확도를 살펴본다.
[실험조건]
도 1, 도 3 및 도 6을 참조하여, 본 실험에서는 두께 0.5cm, 직경 2.54cm인 Alloy613 니켈기 합금을 측정대상 시편(260)으로 사용하였으며, 상기 시편(260)을 시편홀더부(230)에 장착한다.
그리고, 상기 시편(260)에 화염이 직접 닿지는 않으면서 고온의 가스가 존재하는 환경을 만들기 위해, 상기 헤드부(210)에 연소케이스(900)가 결합되며, 상기 연소케이스(900) 내부에는 2개의 필터부재(951a, 951b)가 설치된다.
여기서, 노즐부(340)의 직경은 2.5mm이며, 열전대는 K타입을 사용하였다.
[실험과정]
실험을 위해, 가연성 연료는 프로판을 사용하였으며, 0.5 [L/min]의 유량이 제공되었다. 그리고, 조연성 기체는 산소를 사용하였으며, 5 [L/min]의 유량이 제공되었다.
또한, 상기 시편(260)은 1000℃에서 20분간 가열되었으며, 시간에 따른 온도변화를 측정하였다(도 6 참조).
[실험결과]
도 10을 참조하면, 상기 시편(260)의 온도측정 결과, 초기에는 고온 가스에 의해서 시편(260)이 빠른 속도(약 900℃/min)로 가열되며, 2~3분 후에 목표 온도인 1000℃에 도달한다.
그리고, 목표온도에서 시편(260)의 온도편차는 1%보다 작으며, 고온 가스에 의해 가열된 시편(260) 온도가 안정적임을 확인하였다.
[제2실험]
본 발명의 일 실시예에 따른 가스 터빈을 모사한 시험장치(100)가 실제 가스 터빈의 작동 환경을 모사하는 것이 가능한지 여부를 검증하기 위해, 동일한 실험 조건을 조성한 후, 본 발명의 일 실시예에 따른 가스 터빈을 모사한 시험장치(100)와 실제 가스 터빈에 대한 실험을 통해 시편(260)의 표면상태와 무게 변화를 비교한 결과를 살펴본다.
[실험조건]
본 실험에서는 두께 0.5cm, 직경 2.54cm인 Alloy613 니켈기 합금을 측정대상 시편(260)으로 사용하였으며, 열전대는 K타입을 사용하였다.
상기 시편(260)을 본 발명의 일 실시예에 따른 가스 터빈을 모사한 시험장치(100)와 10kW 급 가스 터빈에 각각 설치한 후 실험을 진행하였다.
[실험과정]
10kW급 가스 터빈
가스 터빈을 모사한 시험장치(100)

가연성 연료 유량
프로판 7[L/min]
프로판 0.5[L/min]

조연성 기체 유량
공기 약 300[L/min]
산소 5[L/min]

시편 온도
1000℃

가열 시간
20분
10kW급 가스 터빈과 본 발명의 일 실시예에 따른 가스 터빈을 모사한 시험장치(100)를 각각 사용하여 상기의 시편(260)을 1000℃에서 20분간 가열하면서 온도 변화를 측정하였다.
[실험결과]
도 9를 참조하여, 도 9(a)는 실험 전 시편(260)에 해당되고, 도 9(b)는 본 발명의 일 실시예에 따른 가스 터빈을 모사한 시험장치(100)를 사용한 실험 후의 시편(260)에 해당되며, 도 9(c)는 10kW급 가스 터빈을 사용한 실험 후의 시편(260)에 해당된다.
도 9를 참조하면, 실험 전과 후의 시편(260)의 표면 상태가 확연히 차이가 있음을 알 수 있다. 즉, 1000℃는 상당히 고온이기 때문에, 20분간 시편(260)을 고온에서 유지하는 동안 기지 금속인 Ni과 Cr 등의 첨가원소가 산화되어 표면에 산화막(검은색)을 형성한 것이다.
10kW급 가스 터빈과 본 발명의 일 실시예에 따른 가스 터빈을 모사한 시험장치(100)에서 실험한 시편(260)의 표면 상태를 비교해보면, 두 시편(260) 모두 동일한 산화층이 형성되었음을 확인할 수 있다.
또한, 시편(260)의 무게변화를 통해 산화 정도를 예측할 수 있는데, 도 11을 참조하면, 무게변화 측정 결과, 10kW급 가스 터빈과 본 발명의 일 실시예에 따른 가스 터빈을 모사한 시험장치(100)을 통해 실험한 시편(260)의 무게변화는 거의 같다.
결국, 본 발명의 일 실시예에 따른 가스 터빈을 모사한 시험장치(100)는 실제 가스 터빈의 작동 환경을 극히 유사하게 모사하는 것이 실험을 통해 검증되었으며, 이를 통해, 본 발명의 일 실시예에 따른 가스 터빈을 모사한 시험장치(100)는 가스 터빈 내부에서 사용되고 있는 금속부품과, 금속부품 표면에 층착된 열차폐 코팅층의 수명을 평가할 수 있다.
본 발명의 명세서, 본 실시예 및 본 명세서에 첨부된 도면은 본 발명에 포함되는 기술적 사상의 일부를 명확하게 나타내고 있는 것에 불과하며, 본 발명의 명세서 및 도면에 포함된 기술적 사상의 범위 내에서 당업자가 용이하게 유추할 수 있는 변형 예와 구체적인 실시예는 모두 본 발명의 권리범위에 포함되는 것이 자명하다고 할 것이다.
100 : 가스 터빈을 모사한 시험장치 200 : 시편설치부
210 : 헤드부 220 : 지지부
230 : 시편홀더부 240 : 연결부
241 : 절곡부 250 : 구동롤러
260 : 시편 300 : 연소부
310 : 제1공급배관부 311 : 제1공급밸브
312 : 제1연결배관부 313 : 제1온오프밸브
314 : 제1유량측정부 320 : 제2공급배관부
321 : 제2공급밸브 322 : 제2연결배관부
323 : 제2온오프밸브 324 : 제2유량측정부
330 : 혼합배관부 340 : 노즐부
341 : 단차 350 : 통로배관부
360 : 점화부 370 : 상하구동부
400 : 연료공급부 500 : 높이조절부
510 : 높이조절부 헤드 520 : 링크부
530 : 높이조절부 바닥 540 : 컨트롤러
600 : 방열부 610 : 방열핀
700 : 배치대 710 : 가이드부재
720 : 개구 800 : 온도센서부
900 : 연소케이스 950 : 필터부
951 : 필터부재 952 : 유동홀

Claims (24)

  1. 측정대상인 시편이 설치되며, 수평면을 기준으로 소정의 각도가 형성되도록 틸팅가능하게 마련되는 시편설치부;
    상기 시편설치부에 설치된 시편을 향해 화염을 분사하는 연소부; 및
    상기 연소부에 연료를 공급하도록 마련되는 연료공급부;
    를 포함하는 가스 터빈을 모사한 시험장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 시편설치부는 헤드부와, 상기 헤드부에 연결되어 상기 헤드부를 지지하는 지지부 및 시편이 장착되고 상기 헤드부로부터 소정 간격 이격되어 배치되는 시편홀더부를 포함하는 것을 특징으로 하는 가스 터빈을 모사한 시험장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 시편홀더부는 연결부를 통해 상기 헤드부에 연결되며, 상기 연결부는 상기 헤드부에 착탈가능하게 마련되는 것을 특징으로 하는 가스 터빈을 모사한 시험장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 헤드부, 상기 지지부, 상기 시편홀더부 또는 상기 연결부 중 적어도 하나는 내열성이 높은 니켈합금 또는 스테인리스강으로 형성되는 것을 특징으로 하는 가스 터빈을 모사한 시험장치.
  5. 제3항에 있어서,
    상기 연소부에서 분사되는 화염에 의해 상기 헤드부 내지 상기 지지부에서 열손상이 발생하는 것을 방지할 수 있도록, 상기 연결부에는 절곡부가 형성되는 것을 특징으로 하는 가스 터빈을 모사한 시험장치.
  6. 제2항에 있어서,
    상기 연소부와 상기 시편설치부 사이의 간격을 조절할 수 있도록, 상기 지지부 하측에는 높이조절부가 배치되는 것을 특징으로 하는 가스 터빈을 모사한 시험장치.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 높이조절부는 상기 지지부에 연결되는 높이조절부 헤드와, 상기 높이조절부 헤드에 연결되며 상하로 이동가능하게 형성되는 링크부와, 상기 링크부에 연결되는 높이조절부 바닥 및 상기 링크부를 작동시키는 컨트롤러를 포함하는 것을 특징으로 하는 가스 터빈을 모사한 시험장치.
  8. 제6항에 있어서,
    화염의 고온으로부터 상기 높이조절부가 열손상되는 것을 방지하기 위해, 상기 지지부와 상기 높이조절부 사이에 방열부가 배치되는 것을 특징으로 하는 가스 터빈을 모사한 시험장치.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 시편설치부는 틸팅에 의해 수평면을 기준으로 0°~ 90°범위의 기울기를 가지도록 마련되는 것을 특징으로 하는 가스 터빈을 모사한 시험장치.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 시편설치부의 하측 양 단부에는 구동롤러가 각각 장착되고, 상기 시편설치부가 설치되는 배치대에는 길이방향의 개구가 형성된 가이드부재가 결합되며, 상기 구동롤러는 상기 가이드부재에 형성된 개구에 결합되어 이동가능하도록 마련되는 것을 특징으로 하는 가스 터빈을 모사한 시험장치.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 가이드부재는 상하방향으로 배치되는 제1가이드부재와 좌우방향으로 배치되는 제2가이드부재로 형성되며, 상기 시편설치부의 하측 양 단부에 장착된 구동롤러는 각각 제1가이드부재와 제2가이드부재에 결합되는 것을 특징으로 하는 가스 터빈을 모사한 시험장치.
  12. 제1항에 있어서,
    측정대상인 시편의 온도를 측정하기 위해 상기 시편설치부에는 온도센서부가 연결되는 것을 특징으로 하는 가스 터빈을 모사한 시험장치.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 온도센서부는 열전대로 마련되는 것을 특징으로 하는 가스 터빈을 모사한 시험장치.
  14. 제1항에 있어서,
    상기 시편설치부에 장착되어 고온 가스를 모을 수 있도록 마련되는 연소케이스; 및
    상기 연소케이스 내부에 설치되며, 상기 연소부에서 분사되는 화염이 시편에 직접 닿는 것을 방지하고 상기 연소케이스에 모인 고온 가스만이 시편에 전달되도록 마련되는 필터부;
    를 더 포함하는 가스 터빈을 모사한 시험장치.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 필터부는 복수의 필터부재로 마련되고, 복수의 상기 필터부재는 회전에 따라 상호 교차하면서 유동홀이 형성되며, 상기 유동홀의 크기조절을 통해 시편에 전달되는 고온 가스의 유량 조절이 가능한 것을 특징으로 하는 가스 터빈을 모사한 시험장치.
  16. 제14항에 있어서,
    상기 연소케이스 또는 상기 필터부 중 적어도 하나는 내열성이 높은 니켈합금 또는 스테인리스강으로 형성되는 것을 특징으로 하는 가스 터빈을 모사한 시험장치.
  17. 제1항에 있어서,
    상기 연소부는 가연성 연료가 공급되는 제1공급배관부와, 조연성 기체가 공급되는 제2공급배관부와, 가연성 연료와 조연성 기체가 혼합되어 유동되는 혼합배관부와, 혼합된 기체를 외부로 분사하는 노즐부와, 상기 혼합배관부와 상기 노즐부를 연결하는 통로배관부 및 상기 노즐부에서 분사되는 기체를 점화하는 점화부를 포함하는 것을 특징으로 하는 가스 터빈을 모사한 시험장치.
  18. 제17항에 있어서,
    상기 제1공급배관부에는 가연성 연료의 공급량을 조절하기 위한 제1공급밸브가 배치되거나 또는, 상기 제2공급배관부에는 조연성 기체의 공급량을 조절하기 위한 제2공급밸브가 배치되는 것을 특징으로 하는 가스 터빈을 모사한 시험장치.
  19. 제18항에 있어서,
    상기 연소부에서 분사되는 화염으로부터 상기 제1공급배관부 또는 상기 제2공급배관부가 열손상되는 것을 방지하기 위해, 상기 통로배관부는 소정 범위의 길이를 가지도록 형성되는 것을 특징으로 하는 가스 터빈을 모사한 시험장치.
  20. 제17항에 있어서,
    상기 연소부에서 분사되는 화염의 분사 방향을 조절하기 위해, 상기 통로배관부의 단부는 소정 범위의 각도가 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 가스 터빈을 모사한 시험장치.
  21. 제17항에 있어서,
    가연성 연료와 조연성 기체의 유동속도를 변화시켜 가연성 연료와 조연성 기체가 원활하게 혼합될 수 있도록, 상기 노즐부의 내부는 경사가 형성되고, 단차가 마련되는 것을 특징으로 하는 가스 터빈을 모사한 시험장치.
  22. 제18항에 있어서,
    가연성 연료 또는 조연성 기체의 공급 및 공급 차단을 위해, 상기 제1공급배관부와 상기 제2공급배관부에는 각각 온오프밸브가 배치되는 것을 특징으로 하는 가스 터빈을 모사한 시험장치.
  23. 제17항에 있어서,
    가연성 연료의 유량 측정을 위해 상기 제1공급배관부에는 제1유량측정부가 설치되거나 또는, 조연성 기체의 유량 측정을 위해 상기 제2공급배관부에는 제2유량측정부가 설치되는 것을 특징으로 하는 가스 터빈을 모사한 시험장치.
  24. 제17항 내지 제23항 어느 한 항에 있어서,
    가연성 연료는 LPG 또는 LNG로 마련되고, 조연성 기체는 산소 또는 공기로 마련되는 것을 특징으로 하는 가스 터빈을 모사한 시험장치.
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