발전 수요부품 3D프린팅 상용화 기술개발 현황

국문 초록 (Abstract)

국내 LNG 복합발전은 친환경 발전설비로서, 현재 약 150여기의 가스터빈이 운영 중이며 발전 용량이 점진적으로 확대될 예정이다. 가스터빈 고온부품은 대부분 수입에 의존하므로 3D프린팅 기반의 적기 부품 공급을 위한 부품 역설계 및 적층제조 제작기술을 확보하는 것이 필요하다. 본 연구는 PBF(Powder Bed Fusion)와 DED(Directed Energy Deposition) 공정으로 제작된 Ni계 초내열합금(Hastelloy-X) 가스터빈 고온부품 2종(스월러, 클램프쉘)에 대한 적층제조 상용화 기술개발에 관한 것이다. 본 연구에서는 대상 부품의 재질, 사용 환경, 주요 손상기구 등을 고려하여 보수 및 수명 연장을 위한 3D프린팅 요구특성을 도출하고 역설계를 통한 대상 부품 도면화 및 3D프린팅 설계를 수행하였다. PBF공정과 DED공정에 대한 적층공정 변수 개발을 통하여 원소재보다 단면공극률이 낮은 공정 변수를 선정하였고, 적층제조품의 신뢰성 확보를 위한 평가기준을 선정하여 다양한 후처리조건(용체화처리, 응력제거열처리, 균질화처리, 열간등방가압성형 등)에 따른 기계적 특성평가(인장, 고온강도, 크립성능)를 수행하였다. 또한, PBF공정으로 제작된 스월러 시제품과 DED공정으로 제작된 클램프쉘 부분정비 시제품을 2020년 4분기부터 2년 6개월 간 가스터빈에 장착하여 실증시험을 수행할 예정이다.