소형 터빈 개발의 어려움과 3D 프린팅을 통한 부품 개발

목차

1. 서론

2. 본론
1) 기사 내용 소개
2) 터빈의 구조와 냉각장치
3) 3D 프린터의 주요 방식과, 부품 프로토타입 개발

3. 결론

참고 문헌

본문내용

현대 사회의 에너지는 모두 전력의 형태로 바뀌어 소비되게 된다. 화력 발전을 대체하기 위해서 다양한 신재생 에너지가 연구되고 있긴 하지만, 대부분은 에너지를 발전기의 운동에너지 형태로 바꾼 뒤 발전기를 통해서 전력을 생산하는 방식으로 이루어지기 때문에 에너지원만 차이가 있을 뿐 막상 전력을 생산해내는 부분의 원리는 화력 발전과 큰 차이가 없다. 화력 발전은 화석 연료를 연소시켜서 나오는 열을 이용해 증기를 팽창시키고 그렇게 발생한 유체의 운동에너지가 발전기와 연결된 터빈을 거쳐 전기 에너지로 바뀌는 것인데, 신 에너지의 대표주자중 하나인 핵융합 발전 또한 열을 핵반응을 통해 얻는다는 점만 다를 뿐, 그 열로 유체의 흐름을 만든 뒤 터빈을 돌려서 터빈의 운동에너지를 얻고자 하는 구조는 동일하다.
때문에 열을 기반으로 하는 모든 발전방식에서는, 열원의 효율성과 더불어서 터빈의 효율성이 열기관의 효율을 결정하는 데에 곱해지게 된다. 아무리 효율 좋은 열원을 갖고 있더라도, 터빈의 설계가 잘못되어 열에너지를 운동에너지로 바꿔주지 못한다면 좋은 발전방식이더라도 의미가 없다. 이런 점에서 고효율의 터빈을 설계하는 것은 아주 중요하고, 최근에는 컴퓨터를 통한 유체역학 시뮬레이션 이론의 발전이 있었기 때문에 주어진 터빈 형태를 최적화하는 문제도 어느 정도는 접근 가능하게 되었다.
그러나 아무리 이론적으로 잘 설계된 터빈이라고 하더라도, 계산과는 달리 실존하는 물체이기 때문에 오래 사용하면 압력을 많이 받아 휘거나 마모가 되는 등 변형이 발생하기 때문에 유한한 시간동안만 사용할 수 있다. 터빈을 오래 쓰자고 튼튼하고 두껍게 만들어버리면, 큰 질량과 부피 때문에 터빈의 효율성이 줄어들어버린다. 따라서 터빈의 설계자는 이런 요인을 고려하여 적절한 균형을 맞춰 설계하는 것이 중요할 것이다. 특히 터빈은 고열 환경에서 작동하기 때문에 기계적인 분석 뿐만 아니라 열역학적인 분석 또한 필요하고, 이를 해결하기 위해 외부 공기나 냉각수를 적당히 유입시키는 냉각구조가 종종 사용되기도 한다.

참고자료

· Southwest Research Institute. "3D printed impeller allows unmanned aircraft to operate for thousands of hours." ScienceDaily. ScienceDaily, 4 September 2018. <www.sciencedaily.com/releases/2018/09/180904114622.htm>.
· 노명수 저, <항공기 가스 터빈 엔진>, 2017, 성안당
· 이기훈 저, <세상을 변화시키는 새로운 혁명 3D 프린터 A to Z>, 2014, 인투북스