생몰정보
소속
직위
직업
활동분야
주기
서지
국회도서관 서비스 이용에 대한 안내를 해드립니다.
검색결과 (전체 1건)
원문 있는 자료 (1) 열기
원문 아이콘이 없는 경우 국회도서관 방문 시 책자로 이용 가능
목차보기더보기
[표지]
제출문
요약문
SUMMARY
Contents
목차
제1장 서론 18
제1절 연구의 개요 18
1. 세라믹 가스터빈 기술 개요 18
2. 기술개발 필요성 및 시장 현황 20
제2절 연구의 목표 및 내용 29
1. 연구개발 최종목표 29
2. 연차별 연구내용 및 추진체계 31
3. 주요 기술개발 이슈 32
제2장 국내외 기술개발 현황 36
제1절 국외 기술개발 현황 36
제2절 국내 기술개발 현황 39
제3장 가스터빈 블레이드용 CMC 소재 개발 42
제1절 CMC 제조공정 최적화 및 소재 물성 평가 42
1. SiCf/SiC 복합소재 제조공정 최적화[이미지참조] 42
2. 보론 나이트라이드(Boron Nitride, BN) 코팅 44
3. 필러 함침 및 프리프레그 제조 및 MI 치밀화 62
4. 고온물성 평가장치 구축 및 물성 평가 73
5. 고융점 Si 합금 제조 82
제2절 가스터빈 블레이드 해석 및 설계 86
1. 터빈 개발 추세 및 설계/해석 목적 86
2. 터빈 고온부품 해석형상 설계 88
3. 복합 열전달 전산해석 정합도 사전 검증 90
4. 터빈 고온부품 열유동-구조 연성해석 93
제4장 결론 111
참고문헌 113
〈표 1-1〉 2008~2015년 CMC(Ceramic Matrix Composites) 세계시장 규모 26
〈표 1-2〉 2008~2010년 지역별 CMC(Ceramic Matrix Composites) 세계시장 규모 27
〈표 1-3〉 2015년 기준 기지상 종류별 CMC 세계시장 전망 28
〈표 1-4〉 본 사업의 핵심기술별 정량적 목표 30
〈표 1-5〉 본 사업의 핵심기술별 평가방법 30
〈표 1-6〉 연차별 핵심 연구내용 31
〈표 3-1〉 h-BN 코팅을 위한 CVD 공정변수 47
〈표 3-2〉 고밀도화 슬러리 후보군 및 최적조성군(SUP4 Series) 66
〈표 3-3〉 터빈 운전 및 해석경계 조건 93
〈표 3-4〉 격자 수렴성 평가 조건 및 결과 104
〈표 3-5〉 CMSX-4 소재의 기계적 물성 자료 106
[그림 1-1] CMC 적용 대상 가스터빈 부품 19
[그림 1-2] 미국 정부 선정 엔진 7대 핵심 부품 19
[그림 1-3] 가스터빈 개발에 따른 작동온도 및 효율의 변화 20
[그림 1-4] 터빈 소재 및 냉각 기술 개발 추세 21
[그림 1-5] 터빈 입구온도 상승에 따른 냉각기술 개발 추세 21
[그림 1-6] 가스터빈용 소재의 시대별 사용온도 동향 23
[그림 1-7] 터빈 냉각공기량에 따른 터빈 냉각량 23
[그림 1-8] 가스 터빈 제조사의 세계시장 점유율 예측 24
[그림 1-9] 가스 터빈 종류에 따른 시장 주문량의 변화 추세 25
[그림 1-10] 2008~2015년 CMC(Ceramic Matrix Composites) 세계시장 규모 26
[그림 1-11] CMC의 응용분야별 세계시장 점유율(2010년 기준) 27
[그림 1-12] 2015년 기준 기지상 종류별 CMC 세계시장 점유율 28
[그림 1-13] 본 사업의 연구개발 최종목표 개념도 29
[그림 1-14] 소재 개발, 물성평가 및 해석을 위한 연구개발 추진체계 32
[그림 1-15] 미국 General Electric Co.의 SiCf/SiC CMC 제조공정[이미지참조] 33
[그림 1-16] KIER의 SiCf/SiC CMC 제조공정 전체 흐름도[이미지참조] 34
[그림 1-17] SiC 섬유의 국산화 개발 수준 35
[그림 2-1] CMC 적용한 가스 터빈 부품 36
[그림 2-2] CMC Vane을 포함하는 Nozzle Assembly 개략도 37
[그림 2-3] CMC Shroud 부품을 적용한 LEAP 엔진의 개요 37
[그림 2-4] CMC Blade 부품을 적용한 F414 엔진 38
[그림 2-5] CMC 부품이 적용될 GE9X 엔진의 개요 38
[그림 2-6] 미국 GE사의 CMC 제조 역사 39
[그림 2-7] 국내 가스터빈 기술 수준 40
[그림 2-8] 기 수행된 가스터빈용 SiCf/SiC CMC 소재기술개발 흐름도[이미지참조] 41
[그림 3-1] KIER의 SiCf/SiC CMC 제조공정 차별화 전략[이미지참조] 42
[그림 3-2] SiC Unidirectional fabric 연속제조장치 개념도 43
[그림 3-3] KIER의 Unidirectional Fabric 연속제조장치 43
[그림 3-4] SiC 섬유 h-BN 계면 코팅을 위한 CVD 공정도 45
[그림 3-5] h-BN 코팅을 위한 CVD 장치에서의 반응가스 흐름도 46
[그림 3-6] CVD h-BN 코팅층의 열처리 전후 X-ray 회절분석 패턴 47
[그림 3-7] 반응가스 함량에 따른 SiC 섬유 코팅 균일도 48
[그림 3-8] 결정화 열처리 후 h-BN 계면층의 TEM 분석 결과 49
[그림 3-9] h-BN 코팅층 결정화 열처리 후 CMC의 3점 굽힘강도 49
[그림 3-10] (a) BN 코팅에 의한 CMC의 기공 형성,... 50
[그림 3-11] SiC 섬유 계면의 BN/SiC multi-coating layer 미세구조 51
[그림 3-12] 다양한 표면 코팅층에 대한 용융 Si의 젖음각 51
[그림 3-13] BN/SiC 코팅층을 갖는 CMC의 밀도, 기공율 및 굽힘강도 변화 51
[그림 3-14] BN/SiC 코팅 SiC 섬유 이용 CMC의 Displacement-Stress 곡선과... 52
[그림 3-15] BN/SiC 코팅 SiC 섬유 이용 CMC의 Interlaminar-Shear Stress 시험 결과 53
[그림 3-16] 액상법에 의한 B-N 전구체 코팅을 위한 질화반응 스케쥴 54
[그림 3-17] 액상법에 의한 BN 코팅층 FE-SEM 미세구조 사진 56
[그림 3-18] 액상법에 의한 SiC-BN 코팅층의 EDS Mapping 사진 57
[그림 3-19] 액상법에 의한 BN 코팅층에 대한 EDS Mapping 정량분석 결과 57
[그림 3-20] 액상법에 의한 BN 코팅층의 FIB 단면 이미지 58
[그림 3-21] 액상법에 의한 BN 코팅층(A)의 HR-TEM 및 SAD Pattern 59
[그림 3-22] 액상법에 의한 BN 코팅층(B)의 HR-TEM 및 SAD Pattern 59
[그림 3-23] 액상법에 의한 BN 코팅층의 EELS 분석 단면 사진 및 분석 결과 60
[그림 3-24] 프리프레그 연속제조장치 이용 액상법에 의한 SiC-BN 코팅층 단면 60
[그림 3-25] 프리프레그 연속제조장치 이용 액상법에 의한 SiC-BN 코팅층의 ESD Mapping 사진 61
[그림 3-26] 프리프레그 연속제조장치 이용 액상법에 의한 SiC-BN 코팅층의... 62
[그림 3-27] 고밀도화 슬러리 원료로 사용한 탄소와 Si의 SEM 사진 63
[그림 3-28] 고밀도화 슬러리가 도포된 SiC UD Prepreg 섬유 65
[그림 3-29] SiC UD Prepreg 적층 및 경화공정이 완료된 SiC-FRP 65
[그림 3-30] 탈지공정이 끝난 SiC 섬유강화 FRP 65
[그림 3-31] LSI 공정이 끝난 SiC 섬유강화 복합소재 66
[그림 3-32] SiC 섬유강화 복합소재의 밀도와 기공율 67
[그림 3-33] SiC 섬유강화 복합소재의 상온 3점-굽힘강도 69
[그림 3-34] SiC 섬유강화 복합소재 SUP0-0의 단면 SEM 이미지 71
[그림 3-35] SiC 섬유강화 복합소재 SUP3-6의 단면 및 미반응 슬러리의 SEM 이미지 71
[그림 3-36] SiC 섬유강화 복합소재 SUP4-4의 단면 SEM 이미지 71
[그림 3-37] SiC 섬유강화 복합소재의 조성별 섬유 체적비 72
[그림 3-38] 고온 인장강도 시험 장치 및 결과 73
[그림 3-39] 고온 Creep Rupture 시험 장치 및 시험 74
[그림 3-40] 기존 치구 형상 및 해석모델의 하중/경계 조건 75
[그림 3-41] 기존 모델의 응력해석 결과(변형량 Scale x100) 76
[그림 3-42] 1차 개선 모델의 응력해석 결과(변형량 scale x100) 76
[그림 3-43] 2차 개선 모델의 응력해석 결과(변형량 scale x100) 77
[그림 3-44] 제작된 SiC 치구 형상 78
[그림 3-45] 고온환경 장기 노출 시험편 및 시험 장치 78
[그림 3-46] SiC 섬유강화 복합소재의 강도 열화율 시험 전 사진 80
[그림 3-47] SiC 섬유강화 복합소재 강도 열화율 시험 후 사진 (좌) 500시간 (우) 1,000시간 80
[그림 3-48] SiC 섬유강화 복합소재의 강도열화율 시험 결과 80
[그림 3-49] 강도 열화율 시험 전 시편의 SEM 이미지와 원소분석 결과 81
[그림 3-50] 강도 열화율 시험(250시간) 후 시편의 SEM 이미지와 원소분석 결과 81
[그림 3-51] 열전도도 시험편 및 장치와 측정 결과 82
[그림 3-52] Si-rich Si-Y 이성분계 상평형도 84
[그림 3-53] Si:Y＝2:1 at.% 비율로 혼합한 금속의 용융전 후 사진 84
[그림 3-54] Si:Y＝2:1 at.% 비율로 혼합한 용융금속의 FE-SEM... 85
[그림 3-55] Si:Y＝2:1 at.% 비율로 혼합한 용융금속의 X-ray 회절분석 패턴 85
[그림 3-56] 순수 Si와 Si-Y 공융합금의 시간에 따른 다공성 흑연 튜브 내 상승 곡선 86
[그림 3-57] 가스터빈 제작사들의 제작년도에 따른 터빈 압력비 변화 87
[그림 3-58] 가스터빈 제작사들의 제작년도에 따른 터빈 입구온도 변화 88
[그림 3-59] GE 7FA+e 단면도 및 1단 고압터빈 형상 89
[그림 3-60] 1단 고압 터빈 노즐 베인 형상 및 냉각계통 89
[그림 3-61] 1단 고압 터빈 로터 블레이드 형상 및 냉각계통 90
[그림 3-62] 전산해석 모델 형상 및 전산해석 영역 91
[그림 3-63] 마하수 선도 비교 91
[그림 3-64] 온도 선도 비교 92
[그림 3-65] 전산해석과 실험 결과 비교 92
[그림 3-66] 복합 열전달 전산해석 영역과 경계 조건 94
[그림 3-67] 터빈 고온부품 열차폐 코팅 구조 94
[그림 3-68] CMSX-4 소재의 온도에 따른 Thermal Conductivity 물성치 변화 95
[그림 3-69] CMSX-4 소재의 온도에 따른 Cp 물성치 변화 95
[그림 3-70] 노즐 베인과 로터 블레이드 표면의 막냉각 유동 흐름 98
[그림 3-71] 노즐 베인과 로터 블레이드 내부 냉각유로의 유동 흐름 98
[그림 3-72] 노즐 베인과 로터 블레이드 표면의 온도분포 99
[그림 3-73] 노즐 베인과 로터 블레이드 내부 냉각유로 온도분포 99
[그림 3-74] 높이방향(Spanwise) 노즐 베인과 로터 블레이드 단면 온도분포 100
[그림 3-75] 열차폐 코팅(TBC)에 따른 표면온도 감소 101
[그림 3-76] 막냉각 홀 부위별에 따른 냉각유량 101
[그림 3-77] 구조해석 모델에 입력된 열유동 해석 결과 102
[그림 3-78] 블레이드 구조해석 모델의 경계 조건 및 회전하중 조건 103
[그림 3-79] 요소 개수에 따른 모드해석 결과 차이 104
[그림 3-80] 블레이드 구조해석 모델의 격자 형상 105
[그림 3-81] 블레이드 모드 해석 결과(도브테일 양면 고정조건) 107
[그림 3-82] 블레이드 캠벨 선도(도브테일 양면 고정조건) 107
[그림 3-83] 블레이드 모드 해석 결과(도브테일 하단 고정조건) 108
[그림 3-84] 블레이드 캠벨 선도(도브테일 하단 고정조건) 108
[그림 3-85] 복합하중 하에서의 블레이드 응력(von-Mises) 결과 109
[그림 3-86] 복합하중 하에서의 블레이드 변형량 결과 110
[그림 3-87] 하중 성분 별 블레이드 응력(von-Mises) 및 변형량 결과 110
이용현황보기
가상서가
원문구축 및 2018년 이후 자료는 524호에서 직접 열람하십시요.
도서위치안내: / 서가번호:
우편복사 목록담기를 완료하였습니다.
* 표시는 필수사항 입니다.
* 주의: 국회도서관 이용자 모두에게 공유서재로 서비스 됩니다.
저장 되었습니다.
로그인을 하시려면 아이디와 비밀번호를 입력해주세요. 모바일 간편 열람증으로 입실한 경우 회원가입을 해야합니다.
공용 PC이므로 한번 더 로그인 해 주시기 바랍니다.
아이디 또는 비밀번호를 확인해주세요
