[표지] 1
제출문 2
요약문 3
SUMMARY 5
CONTETNS 8
목차 11
제1장 서론 19
제1절 배경 및 필요성 19
제2절 글로벌 동향 21
제3절 연구 목표 및 내용 27
제2장 요소 개발 내용 및 결과 29
제1절 터보기기 운전 준비 29
1. 터보기기 Mechanical Running Test 29
2. 터보기기 부가 요소 설치 및 개선 51
3. 압축기 입구 제어 시스템 개선안 도출 60
제2절 터보기기 구성품 개선 63
1. 압축기 구성품 보완 및 성능개선 63
2. 터빈 로터 개선안 도출 및 축계 안정성 검토 65
제3절 터빈 모델 개선 72
1. 터빈 부분흡입(Partial Admission) 성능 예측 모델 개선 72
2. 터빈 기계손실 및 무차원 성능 예측식 도출 74
제3장 테스트 루프 개발 내용 및 결과 78
제1절 사이클 탈설계 성능 모사 78
제2절 500℃급 이중 팽창 사이클 개선 80
1. 열원계 개선 81
2. 냉각계 개선 87
3. CO2 배관계 개선 89
4. 보조 패키지 시스템 개선 94
5. 제어계 개선 95
제3절 테스트루프 시험운전 101
1. 테스트루프 실매질 운전 시험 101
2. 터빈 구동 시험 109
제4장 결론 및 향후계획 119
참고문헌 120
[뒷표지] 121
〈표 1-1〉 각 Stage의 주요 연구내용 28
〈표 2-1〉 진동센서 측정방향 및 측정점 설명 32
〈표 2-2〉 진동센서 측정방향 및 측정점 설명 39
〈표 2-3〉 모터 축 계의 방향별 고유진동수 측정 결과 50
〈표 2-4〉 쉬라우드 두께 변화에 따른 주요진동모드 임계속도 및 감쇠비 변화 70
[그림 1-1] 분산전원 체계에 따른 thermal power plant 기술 니즈 변화 20
[그림 1-2] 초임계 이산화탄소 발전 및 분산전원 정책 연계성 21
[그림 1-3] 미국 DOE sCO2 발전기술 개발 로드맵 22
[그림 1-4] 미국 DOE FE STEP 과제 개요 23
[그림 1-5] 미국 DOE SETO CSP 프로그램 타겟 24
[그림 1-6] 미국 NREL sCO2-CSP 기반 전력 저장 연구 24
[그림 1-7] Shouhang(CN)-EDF(FR) CSP 플랜트 retrofit 계획 25
[그림 1-8] CSP 적용을 위한 EU H2020 SCARABEUS 프로그램 26
[그림 1-9] CSP 적용을 위한 EU H2020 SOLARSCO2OL 프로그램 26
[그림 2-1] 터빈A 내부 구조 30
[그림 2-2] 두 경계 조건에서의 m-c-k 모델 30
[그림 2-3] ISO-10816 진동측정 권장위치 31
[그림 2-4] ISO-10816 진동레벨규격 31
[그림 2-5] 터빈A MRT 진동센서 부착위치 32
[그림 2-6] 터빈A MRT 시간역 데이터 33
[그림 2-7] ISO-10816 기준 터빈A MRT 진동수준 분석 33
[그림 2-8] 터빈A MRT 진동량 시간-주파수분석 결과 38
[그림 2-9] 터빈B MRT 진동센서 부착위치 39
[그림 2-10] 터빈B MRT 시간역 데이터 39
[그림 2-11] ISO-10816 기준 터빈B MRT 진동수준 분석 40
[그림 2-12] 터빈B MRT 진동량 시간-주파수분석 결과 42
[그림 2-13] 터보식 압축기 시스템 43
[그림 2-14] 터보식 압축기 시스템 단면 구성도 43
[그림 2-15] 압축기 구동용 모터 44
[그림 2-16] 모터 MRT 진동 측정위치 및 방향 45
[그림 2-17] 압축기 MRT 진동량 시간-주파수분석 결과 48
[그림 2-18] 모터 충격시험 가진 및 응답 측정 위치 49
[그림 2-19] 모터 충격시험 결과(방향별 주파수응답함수) 50
[그림 2-20] 오일윤활-틸팅패드 베어링 형상인자 및 축력에 따른 마찰손실 51
[그림 2-21] 밸런싱 피스톤 설계 프로그램 및 설계 결과 52
[그림 2-22] 터빈 "A" 운용영역에 따른 예상 축력 52
[그림 2-23] 밸런싱 피스톤이 적용된 터빈 "A" 상세설계 레이아웃 53
[그림 2-24] 터빈 "B" 동력계 시스템 신호처리 개념도 54
[그림 2-25] 자동제어 시스템이 적용된 터빈 "A" 동력계 시스템 신호처리 개념도 54
[그림 2-26] 자동제어 동력계 시스템 55
[그림 2-27] 터보기기 단열자켓 개념 설계도 55
[그림 2-28] 터보기기 단열자켓 적용 형상 56
[그림 2-29] 터빈A 오일 공급시스템 구성도 57
[그림 2-30] 터보기기 베어링 윤활오일 공급 시스템 용 버퍼탱크 58
[그림 2-31] 작동유체 재주입 압축기가 추가된 테스트 루프 59
[그림 2-32] 재주입 압축기 전체 및 부분 별 형상 60
[그림 2-33] 압력 및 온도에 따른 CO2 물성치 변화(좌: 비열비, 우: 밀도) 61
[그림 2-34] sCO2 압축기 입구압력 자동제어 시스템 개념도 61
[그림 2-35] 레귤레이터 사양 도출 프로그램 62
[그림 2-36] sCO2 압촉기 디퓨져 입구단 핀치 가공 63
[그림 2-37] sCO2 압축기-모터 연결부 보완案 64
[그림 2-38] sCO2 압축기 볼류트 형상(좌: 개선 前, 우: 개선 後) 65
[그림 2-39] 로터 팁간극에 따른 손실 66
[그림 2-40] 쉬라우드형 터빈 로터휠 제작과정[내용없음] 15
[그림 2-41] 쉬라우드형 터빈 로터훨의 동적 불안정성 발생 가능성 67
[그림 2-42] 쉬라우드형 터빈 로터휠의 쉬라우드 두께에 따른 질량 증가율 68
[그림 2-43] 쉬라우드 영향 해석을 위한 축 계 유한요소모델 69
[그림 2-44] 쉬라우드 두께 증가에 따른 진동량 및 임계속도 예측 69
[그림 2-45] 쉬라우드 증가에 따른 진동모드 감쇠 변화 70
[그림 2-46] 부분흡입형 터빈 노즐-로터 개략도 72
[그림 2-47] 부분흡입 조건에 따른 손실 분류 개략도 72
[그림 2-48] 부분흡입률에 따른 터빈 효율 변화(개선 前) 73
[그림 2-49] 부분흡입률에 따른 터빈 효율 변화(개선 後) 73
[그림 2-50] 터빈 "A" 오일윤활틸팅패드 베어링 예상 기계손실 75
[그림 2-51] 터빈 "B" 오일윤활틸팅패드 베어링 예상 기계손실 75
[그림 2-52] 오일윤활틸팅패드 베어링 설계인자 76
[그림 2-53] 터빈 "A" 성능맵 76
[그림 2-54] 터빈 "B" 성능맵 77
[그림 2-55] 압축기 성능맵 77
[그림 3-1] 500℃급 이중 팽창 사이클 구성 80
[그림 3-2] 열원 시스템 구성 및 제작품 81
[그림 3-3] 열풍기 및 연소공기 송풍기 수정 82
[그림 3-4] 열원 시스템 인터락 로직 리스트 83
[그림 3-5] 열원 시스템 비상정지 정의 및 로직 84
[그림 3-6] 통합테스트루프 메인 제어 프로그램 및 열원제어 GUI 85
[그림 3-7] 열풍기 리크테스트 및 보완작업 86
[그림 3-8] 냉각계 열교환기 및 CO2 배관 수정 88
[그림 3-9] 오염된 냉각수 수질 89
[그림 3-10] 메인 가압 펌프의 내부 실린더 블록 및 파손된 부품 90
[그림 3-11] 자동제어밸브 외부 리크 91
[그림 3-12] 자동제어밸브 내부리크 측정 방법 91
[그림 3-13] 자동제어밸브 XV009 내부 리크 시험 결과 91
[그림 3-14] 자동제어밸브 시트 손상면 92
[그림 3-15] 배관 서포트, 튜빙 서포트, 스프링 서포트 93
[그림 3-16] 고온부와 저온부 단열 시공 94
[그림 3-17] 기존 보조패키지 위치 95
[그림 3-18] 주입시스템, DGS 공급 시스템, 진공 시스템, 베리어가스 시스템 95
[그림 3-19] 메인 PLC 내부 96
[그림 3-20] 메인 프로그램 구성 97
[그림 3-21] 메인 프로그램 초기 GUI 98
[그림 3-22] 통합테스트루프 인터락 로직 99
[그림 3-23] 통합테스트루프 비상정지 동작 및 조건 100
[그림 3-24] CO2 주입 테스트 101
[그림 3-25] 펌프 입구 조건 선정을 위한 충진량 테스트 102
[그림 3-26] CO2 가압 시험 및 바이패스 시험 103
[그림 3-27] 가압 CO2 유량 분기 시험 103
[그림 3-28] 터빈 바이패스 밸브 모사 성능 확인 시험 104
[그림 3-29] 인벤토리 컨트롤 테스트 105
[그림 3-30] 중온 입열 시험 106
[그림 3-31] 고온 입열 시험 108
[그림 3-32] 터빈 연속운전 시험 결과 110
[그림 3-33] 시간에 따른 터빈 회전수 및 발전기 전압 111
[그림 3-34] 시간에 따른 터빈 예상 발전 출력과 실제 발전 출력 111
[그림 3-35] 터빈A 구동시험 진동측정 위치 112
[그림 3-36] 터빈 연속운전 시험 진동량 측정결과 113
[그림 3-37] 터빈 연속운전 시험 시간-주파수 분석결과 113
[그림 3-38] 터빈 구동 2차 시험 결과 114
[그림 3-39] 터빈 압력비에 따른 회전수 및 발전 출력 115
[그림 3-40] 시간에 따른 터빈 입구 온도, 압력 및 발전 출력 116
[그림 3-41] 시간에 따른 터빈 요구/실제 회전수 및 회전수 차이 116
[그림 3-42] 시간에 따른 밸런싱 피스톤(Balancing Piston) 압력 및 터빈 축력 117
[그림 3-43] 터빈 구동 2차 시험 시간-주파수 분석결과 118
[그림 3-44] 터빈 구동 2차 시험 진동량 측정결과 118