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가스터빈의 열차폐 코팅에 대한 기계적 특성 평가 기술

전문가 제언: ○ 가스터빈 블레이드에의 열차폐 코팅 기술의 실용화는 항공(제트엔진)용에서 먼저 시작되었지만, 현재는 발전용에도 필수적인 요소가 되어 있다. 열차폐 코팅은 보호하고자 하는 재료 위에 열팽창계수가 높고 단열효과가 뛰어난 재료를 코팅 처리하여 모재의 내구성과 수명을 향상시키는 기술로서 에너지 절감 효과도 뚜렷하다.

○ 열차폐 코팅은 MCrAlY 재료를 이용한 금속의 본드코트와 ‘이트리아 안정화 지르코니아’를 이용한 탑코트(top coat)로 이뤄진다. 본드코트는 탑코트의 접착력을 높여주며, 모재와 탑코트 재료의 열팽창계수 차이에 의하여 발생하는 열응력을 완화시켜주는 역할과 동시에 고온 환경에서 내산화성과 내부식성을 향상시키는 역할도 한다.

- 가스터빈의 가동 중에는 본드코트와 탑코트 계면에 ‘열성장 산화물(TGO)’이 생성되는데, 이 TGO는 산소가 모재로 침투하는 것을 막아주어 모재의 산화를 방지하는 역할을 하기도 하지만, 반복적인 열피로(thermal fatigue)를 받으면 코팅 층에서 균열이 시작되기도 한다.

○ 열차폐 코팅 기술에 대한 우리나라의 연구개발 사례는 대부분이 용사에 대한 것이며, 산업용 가스 터빈 등에 대한 코팅은 미국의 General Electric사 등으로부터 기술이전을 받아 국내의 한전기공 등에서 실시한 바 있으나, 부가가치가 큰 부품에 대한 코팅은 수행하지 못하고 있다. 한편 EB-PVD법에 의한 가스터빈 블레이드 코팅기술은 한국과학기술연구원, 한국에너지기술연구원 등에서 연구되고 있으나, 그 성능평가는 아직 이뤄지지 않고 있는 실정이다. 따라서 우리나라의 급격한 가스터빈 설치 운영 플랜트 수의 증가와 함께 가스터빈의 수명 연장과 효율 증대를 위해서는, 본고에서 소개한 가스터빈의 열차폐 코팅에 대한 기계적 특성 평가 기술을 적극 참고할 가치가 있을 것이다.

저자: WAKI H.
자료유형: 학술정보