KR102180396B1 - 에어포일 및 이를 포함하는 가스 터빈 - Google Patents

Abstract

본 발명은 냉각 효율이 향상된 에어포일 및 이를 포함하는 가스 터빈에 관한 것으로,
본 발명의 일 실시예에 따른 에어포일은,
외측방으로 볼록한 곡면을 이루는 흡입면; 흡입면의 반대면에 형성되며, 흡입면 방향으로 오목하게 형성된 압력면; 흡입면과 압력면에 의해 형성된 내부 공간에 형성된 복수개의 내부 캐비티; 내부 캐비티의 흡입면측 내벽과 압력면측 내벽에 간격을 이루면서 사선 방향으로 돌출 형성되며, 일측으로부터 유입되는 냉각 유체가 와류를 형성하도록 하는 복수개의 냉각 리브; 복수개의 냉각 리브 사이의 내벽에 형성된 복수개의 냉각 돌기를 포함한다.

Description

에어포일 및 이를 포함하는 가스 터빈 {Airfoil and gas turbine comprising it}

본 발명은 에어포일 및 이를 포함하는 가스 터빈에 관한 것이다.

터빈이란 증기, 가스와 같은 압축성 유체의 흐름을 이용하여 충동력 또는 반동력으로 회전력을 얻는 기계장치로, 증기를 이용하는 증기터빈 및 고온의 연소가스를 이용하는 가스터빈 등이 있다.

이 중, 가스터빈은 크게 압축기와 연소기와 터빈으로 구성된다. 상기 압축기는 공기를 도입하는 공기 도입구가 구비되고, 압축기 케이싱 내에 다수개의 압축기 베인과, 압축기 블레이드가 교대로 배치되어 있다.

연소기는 상기 압축기에서 압축된 압축 공기에 대하여 연료를 공급하고 버너로 점화함으로써 고온고압의 연소 가스가 생성된다.

터빈은 터빈 케이싱 내에 복수의 터빈 베인과, 터빈 블레이드가 교대로 배치되어 있다. 또한, 압축기와 연소기와 터빈 및 배기실의 중심부를 관통하도록 로터가 배치되어 있다.

로터는 양단부가 베어링에 의해 회전 가능하게 지지된다. 그리고, 로터에 복수의 디스크가 고정되어, 각각의 블레이드가 연결되는 동시에, 배기실측의 단부에 발전기 등의 구동축이 연결된다.

이러한 가스터빈은 4행정 기관의 피스톤과 같은 왕복운동 기구가 없기 때문에 피스톤-실린더와 같은 상호 마찰부분이 없어 윤활유의 소비가 극히 적으며 왕복운동기계의 특징인 진폭이 대폭 감소되고, 고속운동이 가능한 장점이 있다.

가스터빈의 작동에 대해서 간략하게 설명하면, 압축기에서 압축된 공기가 연료와 혼합되어 연소됨으로써 고온의 연소 가스가 만들어지고, 이렇게 만들어진 연소 가스는 터빈측으로 분사된다. 분사된 연소 가스가 상기 터빈 베인 및 터빈 블레이드를 통과하면서 회전력을 생성시키고, 이에 상기 로터가 회전하게 된다.

대한민국 공개특허 제10-2010-0064754호 (명칭: 가스터빈의 냉각 블레이드)

본 발명은 냉각 효율이 향상된 에어포일 및 이를 포함하는 가스 터빈을 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명의 일 실시예에 따른 에어포일은,

외측방으로 볼록한 곡면을 이루는 흡입면; 흡입면의 반대면에 형성되며, 흡입면 방향으로 오목하게 형성된 압력면; 흡입면과 압력면에 의해 형성된 내부 공간에 형성된 복수개의 내부 캐비티; 내부 캐비티의 흡입면측 내벽과 압력면측 내벽에 간격을 이루면서 사선 방향으로 돌출 형성되며, 일측으로부터 유입되는 냉각 유체가 와류를 형성하도록 하는 복수개의 냉각 리브; 복수개의 냉각 리브 사이의 내벽에 형성된 복수개의 냉각 돌기를 포함한다.

본 발명의 일 실시예에 따른 에어포일에 있어서, 복수개의 냉각 리브는, 리딩 에지측 캐비티와 트레일링 에지측 캐비티 사이에 형성된 내부 캐비티에 형성될 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 에어포일에 있어서, 복수개의 냉각 리브는, 내부 캐비티의 흡입면측 내벽 및 압력면측 내벽에만 형성될 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 에어포일에 있어서, 복수개의 냉각 리브는, 냉각 유체가 유입되는 일측이 아래로 향하고, 냉각 유체가 유입되지 않는 타측이 위로 향하는 사선 방향으로 형성될 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 에어포일에 있어서, 복수개의 냉각 돌기는, 복수개의 냉각 리브 사이의 내벽 중에서 냉각 유체가 유입되지 않는 타측에 형성될 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 에어포일에 있어서, 복수개의 냉각 돌기는, 트레일링 에지 측으로 갈수록 크기가 증가하도록 형성될 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 에어포일에 있어서, 냉각 유체가 내부 캐비티의 일측으로 유입되도록 하는 유동 가이드를 더 포함할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 에어포일에 있어서, 에어포일은 터빈 블레이드 또는 터빈 베인에 적용될 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 가스 터빈은,

유입되는 공기를 압축하는 압축기; 압축기로부터 압축된 공기와 연료를 혼합하여 연소시키는 연소기; 및 연소기로부터 연소된 가스로 동력을 발생시키며, 연소 가스가 지나는 연소 가스 경로 상에서 연소 가스를 가이드하는 터빈 베인과, 연소 가스 경로 상에서 연소 가스에 의해 회전하는 터빈 블레이드를 구비하는 터빈;을 포함한다. 터빈 베인 또는 터빈 블레이드 중 적어도 어느 하나는 에어포일을 포함한다. 에어포일은, 외측방으로 볼록한 곡면을 이루는 흡입면; 흡입면의 반대면에 형성되며, 흡입면 방향으로 오목하게 형성된 압력면; 흡입면과 압력면에 의해 형성된 내부 공간에 형성된 복수개의 내부 캐비티; 내부 캐비티의 흡입면측 내벽과 압력면측 내벽에 간격을 이루면서 사선 방향으로 돌출 형성되며, 일측으로부터 유입되는 냉각 유체가 와류를 형성하도록 하는 복수개의 냉각 리브; 복수개의 냉각 리브 사이의 내벽에 형성된 복수개의 냉각 돌기를 포함한다.

본 발명의 일 실시예에 따른 가스 터빈에 있어서, 복수개의 냉각 리브는, 리딩 에지측 캐비티와 트레일링 에지측 캐비티 사이에 형성된 내부 캐비티에 형성될 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 가스 터빈에 있어서, 복수개의 냉각 리브는, 내부 캐비티의 흡입면측 내벽 및 압력면측 내벽에만 형성될 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 가스 터빈에 있어서, 복수개의 냉각 리브는, 냉각 유체가 유입되는 일측이 아래로 향하고, 냉각 유체가 유입되지 않는 타측이 위로 향하는 사선 방향으로 형성될 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 가스 터빈에 있어서, 복수개의 냉각 돌기는, 복수개의 냉각 리브 사이의 내벽 중에서 냉각 유체가 유입되지 않는 타측에 형성될 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 가스 터빈에 있어서, 복수개의 냉각 돌기는, 트레일링 에지 측으로 갈수록 크기가 증가하도록 형성될 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 가스 터빈에 있어서, 냉각 유체가 내부 캐비티의 일측으로 유입되도록 하는 유동 가이드를 더 포함할 수 있다.

본 발명의 실시예에 따른 에어포일 및 이를 포함하는 가스 터빈에 의하면, 내부 캐비티의 일측으로 유입된 냉각 유체가 냉각 리브와 충돌하여 형성된 냉각 유체 와류는 내부 캐비티의 내벽을 충돌하면서 에어포일을 냉각시키며, 냉각 유체 와류의 일부는 냉각 돌기와 충돌하면서 내벽의 열을 흡수하여 내부 캐비티 타측의 내벽을 냉각시키게 되어 내부 캐비티를 효과적으로 냉각시키게 되고, 전체적으로 에어포일의 냉각 효율을 향상시킬 수 있게 된다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 가스 터빈의 내부가 도시된 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 가스 터빈의 단면을 개념적으로 나타내는 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 터빈 블레이드의 사시도이다.
도 4는 도 3의 A-A'를 따라 절단한 단면을 나타내는 터빈 블레이드의 사시도이다.
도 5는 도4의 평면도로서, 에어포일 부분만 도시된 평면도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 내부 캐비티가 도시된 사시도이다.
도 7은 도 6의 평면도이다.
도 8은 도 3의 일부 단면을 도시한 도면으로, 루트부의 유입구 구조를 설명하기 위한 도면이다.
도 9는 본 발명의 다른 실시예에 따른 냉각 돌기 형상을 설명하기 위한 도면으로, 내부 캐비티를 상부에서 바라본 평면도이다.

이하에서는 도면을 참조하면서 본 발명에 따른 터빈 블레이드 및 이를 포함하는 가스 터빈에 관하여 구체적으로 설명한다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이다.

또한, 명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 “포함”한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다. 또한, 명세서 전체에서, “~상에”라 함은 대상 부분의 위 또는 아래에 위치함을 의미하는 것이며, 반드시 중력 방향을 기준으로 상 측에 위치하는 것을 의미하는 것은 아니다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예들을 상세히 설명한다. 이 때, 첨부된 도면에서 동일한 구성 요소는 가능한 동일한 부호로 나타내고 있음에 유의한다. 또한, 본 발명의 요지를 흐리게 할 수 있는 공지 기능 및 구성에 대한 상세한 설명은 생략할 것이다. 마찬가지 이유로 첨부 도면에 있어서 일부 구성요소는 과장되거나 생략되거나 개략적으로 도시되었다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 가스 터빈의 내부가 도시된 도면이며, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 발명의 일 실시예에 따른 가스 터빈의 단면을 개념적으로 나타내는 도면이다.

도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 가스 터빈(1)은 압축기(10), 연소기(20), 터빈(30)을 포함한다. 압축기(10)는 유입되는 공기를 고압으로 압축하는 역할을 하며, 압축된 공기를 연소기 측으로 전달한다. 압축기(10)는 방사상으로 설치된 다수의 압축기 블레이드를 구비하며, 터빈(30)의 회전으로부터 생성된 동력의 일부를 전달받아 압축기 블레이드가 회전하며, 블레이드의 회전에 의해 공기가 압축되면서 연소기(20) 측으로 이동한다. 블레이드의 크기 및 설치 각도는 설치 위치에 따라 달라질 수 있다.

압축기(10)에서 압축된 공기는 연소기(20)로 이동하여 환형으로 배치된 복수의 연소 챔버와 연료 노즐 모듈(22)을 통해 연료와 혼합하여 연소된다. 연소로 인해 발생된 고온의 연소 가스는 터빈(30)으로 배출되며, 연소 가스에 의해 터빈이 회전하게 된다.

터빈(30)은 터빈 로터 디스크(300)를 축방향으로 결합하는 센터 타이로드(400)를 통해 다단으로 배열된다. 터빈 로터 디스크(300)는 방사상으로 배치되는 복수 개의 터빈 블레이드(100)를 포함한다. 터빈 블레이드(100)는 도브테일 등의 방식으로 터빈 로터 디스크(300)에 결합될 수 있다. 아울러, 터빈 블레이드(100)의 사이에도 하우징에 고정되는 터빈 베인(200)이 구비되어, 터빈 블레이드(200)를 통과한 연소 가스의 흐름 방향을 가이드하게 된다.

도 2에 도시된 바와 같이, 터빈(30)은 터빈 베인(200)과 터빈 블레이드(100)가 가스 터빈(1)의 축 방향을 따라 n개씩 교대로 배열될 수 있다. 고온의 연소가스는 축 방향을 따라 터빈 베인(200) 및 터빈 블레이드(100)를 통과하고 터빈 블레이드(100)를 회전시킨다.

본 발명의 일 실시예에 따른 에어포일은 터빈 블레이드(100) 또는 터빈 베인(200)에 적용된 에어포일일 수 있다. 이하의 설명에서, 가스 터빈의 터빈 블레이드(100)에 적용된 에어포일을 예시로 설명하지만, 터빈 베인(200)에도 적용될 수 있다. 또한, 본 명세서에 기재된 기술적 사상은 가스 터빈에 한정되는 것은 아니고, 증기 터빈을 비롯하여 에어포일을 구비한 장치에 적용될 수 있다.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 터빈 블레이드의 사시도이고, 도 4는 도 3의 A-A'를 따라 절단한 단면을 나타내는 터빈 블레이드의 사시도이며, 도 5는 도 4의 평면도로서, 에어포일 부분만 도시된 평면도이고, 도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 내부 캐비티가 도시된 사시도이며, 도 7은 도 6의 평면도이고, 도 8은 도 3의 일부 단면을 도시한 도면으로, 루트부의 유입구 구조를 설명하기 위한 도면이다.

도 3 내지 도 8을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 터빈 블레이드(100)는, 루트부(110)와 에어포일(1000)을 포함한다.

터빈 블레이드(100)는 터빈 로터 디스크(300)에 장착되어 고압의 연소가스에 의해 터빈이 회전 작동되도록 하는 것으로서, 하부측으로는 터빈 로터 디스크(300)에 결합되는 루트부(110)가 형성되고, 루트부(110)의 상부측으로는 공기 압력에 의해 회전되는 에어포일(1000)을 일체로 결합하여 에어포일(1000)의 전후면의 압력차에 의해 터빈이 회전 작동되도록 한다.

루트부(110)의 외측면에는 외측방으로 돌출된 생크 및 플랫폼이 형성되도록 하여 견고한 고정이 이루어지도록 한다. 루트부(110)에는 에어포일(1000)로 냉각 유체가 유입되는 유입구(1110)가 형성된다. 냉각 유체는 압축기(10)에서 압축된 압축 공기의 일부로, 압축기(10)에서 터빈 블레이드(100)의 루트부(110)로 공급되고, 유입구(1110)를 통해 에어포일(1000)로 유입되면서 터빈 블레이드(100)를 냉각시킨다. 또는 냉각 유체는 압축기(10)에서 터빈(30)으로 연결되는 내부 유로(미도시)를 통해 루트부(110)로 공급되고, 유입구(1110)를 통해 에어포일(1000)로 유입되면서 터빈 블레이드(100)를 냉각시킨다.

에어포일(1000)은 루트부(110)의 상측에 배치된다. 한편, 에어포일(1000)이 터빈 베인(200)에 형성된 경우, 에어포일(1000)은 외측 슈라우드와 내측 슈라우드 사이에 형성되고, 냉각 유체는 외측 슈라우드 측에 형성된 냉각 유체 유로(미도시)를 통해 유입된다.

에어포일(1000)은 연소 가스가 유입되는 전면으로는 외측방으로 볼록한 곡면을 이루며 돌출된 흡입면(suction side, 1100)이 형성되도록 하고, 후면으로는 흡입면(1100) 측으로 오목하게 함몰된 곡면을 이루는 압력면(pressure side, 1200)이 형성되도록 하여 에어포일(1000) 전후의 압력차가 극대화되면서 원활한 공기의 흐름이 이루어지도록 한다.

에어포일(1000)은 압력면(1200)과 흡입면(1100)이 접하는 양단부인 리딩 에지(121, leading edge)와 트레일링 에지(123, trailing edge)를 포함하며, 리딩 에지(121)는 에어포일(1000)에서 유동하는 유체를 맞이하는 앞 부분의 끝단을 의미하며, 트레일링 에지(123)는 에어포일(1000)의 뒷 부분의 끝단을 의미한다. 또한 루트부에서 에어포일 팁(tip)을 향하는 방향을 스팬(span) 방향이라 칭한다.

에어포일(1000)은 흡입면(1100) 또는 압력면(1200)을 관통하여 형성하는 복수개의 냉각홀(1210)을 포함한다. 냉각 유체는 냉각홀(1210)을 통해 분사되면서, 에어포일 외면에 에어 커튼과 같이 작용하면서 이른바 필름 냉각(film cooling) 방식으로 에어포일(1000) 외면을 냉각할 수 있다.

에어포일(1000)의 흡입면(1100)과 압력면(1200)에 의해 형성된 내부 공간에는 복수개의 내부 캐비티(1300 : 1310, 1320, 1330, 1340)가 형성된다. 내부 캐비티는 스팬 방향을 따라 복수개로 분할되어 형성될 수 있다. 도면에서는 내부 캐비티가 4개로 형성된 것을 예시하고 있으나 이에 한정되는 것은 아니다.

압축기(10)로부터 공급된 냉각 유체는 내부 캐비티(1300)를 유동하면서 에어포일(1000)를 냉각한다. 본 발명의 실시예에서 내부 캐비티(1320, 1330)의 내벽에는 복수개의 냉각 리브(1400)가 형성된다. 냉각 리브(1400)는 리딩 에지측 내부 캐비티(1310)와 트레일링 에지측 내부 캐비티(1340)에는 형성되지 않고, 두 에지측 내부 캐비티(1310, 1340) 사이에 형성된 내부 캐비티(1320, 1330)에 형성되는 것이 바람직하다. 두 에지측 내부 캐비티(1310, 1340)는 구조상 대향면이 형성되지 않아서 냉각 리브(1400) 설치 공간이 협소하며, 냉각 리브(1400)가 설치되어도 냉각 리브(1400)에 의한 냉각 유체 와류 형성이 불충분하다.

냉각 리브(1400)는 내부 캐비티(1320, 1330)의 흡입면측 내벽과 압력면측 내벽에 소정 간격을 이루면서 사선 방향으로 돌출 형성된다. 이때, 냉각 리브(1400)는 내부 캐비티의 흡입면측 내벽과 압력면측 내벽에만 형성되는 것이 바람직하다. 즉, 리딩 에지(121)측 내벽과 트레일링 에지(123)측 내벽에는 인접한 내부 캐비티로 냉각 유체를 유동시키기 위한 유로가 형성될 수 있으므로, 내부 캐비티(1320, 1330)를 이루는 여러 내벽 중에서 리딩 에지(121)측 내벽과 트레일링 에지(123)측 내벽에는 냉각 리브(1400)가 형성되지 않도록 하는 것이 바람직하다.

냉각 리브(1400)는 사선 방향(대각 방향)으로 돌출 형성되어 내부 캐비티(1320, 1330)로 유입되는 냉각 유체가 와류를 형성하도록 한다. 냉각 리브(1400)는 냉각 유체가 유입되는 일측이 아래로 향하고, 냉각 유체가 유입되지 않는 타측이 위로 향하는 사선 방향으로 형성된다.

한편, 루트부(110)의 유입구(1110)는 냉각 유체가 내부 캐비티(1320, 1330)의 일측을 통해 유입되도록 설계된다. 예를 들어, 도 8에 도시된 바와 같이, 루트부(110)의 유입구(1110)는 냉각 유체가 내부 캐비티(1320, 1330)의 일측으로 유입되도록 하는 유동 가이드(1111)를 포함할 수 있다. 도 8에서는 냉각 유체가 내부 캐비티(1320, 1330)의 좌측으로 유입되도록 설계된다. 물론, 이는 예시이며, 유동 가이드(1111)는 내부 캐비티(1320, 1330)의 우측으로 냉각 유체가 유입되도록 설계될 수 있으며, 이 경우 냉각 리브(1400)의 사선 방향은 도 8과는 반대 방향으로 형성된다. 한편, 유동 가이드(1111)는 루트부(110)의 일부를 이루는 구성이 아니라, 에어포일(1000)의 하부에 일체로 고정 형성되거나 또는 부분품으로 부착되어 에어포일(1000)의 일부를 이루는 구성일 수 있다.

루트부(110)의 유입구(1110)를 통해 유입된 냉각 유체는 냉각 리브(1400)와 충돌하여 와류를 형성하고, 이 와류는 내부 캐비티(1320, 1330)의 내벽을 충돌하면서 에어포일(1000)을 냉각시킨다. 이때, 냉각 유체 와류는 냉각 유체가 유입되는 일측에 있는 내부 캐비티(1320, 1330)의 내벽과는 충분히 충돌하여 열흡수에 의한 냉각이 효과적이나, 냉각 유체가 유입되지 않는 타측에 있는 내부 캐비티(1320, 1330)의 내벽과는 충분히 충돌하지 못하여 냉각이 불충분하게 된다.

이에, 본 발명의 일 실시예에서는, 냉각 유체가 유입되지 않는 타측에 있는 내부 캐비티(1320, 1330)의 내벽을 냉각시키기 위한 냉각 돌기(1500)를 포함할 수 있다. 냉각 돌기(1500)는 열전달이 우수한 재료로 이루어지며, 냉각 유체가 유입되지 않는 타측에 있는 내부 캐비티(1320, 1330)의 내벽에 배치된 복수개의 냉각 리브(1400)들 사이에 있는 내벽에 형성된다.

유입구(1110)에 형성된 유동 가이드(1111)를 내부 캐비티(1320, 1330)의 일측으로 유입된 냉각 유체가 냉각 리브(1400)와 충돌하여 형성된 냉각 유체 와류는 내부 캐비티(1320, 1330)의 내벽을 충돌하면서 에어포일(1000)을 냉각시키며, 냉각 유체 와류의 일부는 냉각 돌기(1500)와 충돌하면서 내벽의 열을 흡수하여 내부 캐비티(1320, 1330) 타측의 내벽을 냉각시키게 되어 내부 캐비티(1320, 1330)를 효과적으로 냉각시키게 되고, 전체적으로 에어포일(1000)의 냉각 효율을 향상시킬 수 있게 된다.

도 9는 본 발명의 다른 실시예에 따른 냉각 돌기 형상을 설명하기 위한 도면으로, 내부 캐비티를 상부에서 바라본 평면도이다.

도 9에 도시된 바와 같이, 본 발명의 다른 실시예에 따른 냉각 돌기(1500 : 1501 ~ 1503)는 냉각 유체가 유입되지 않는 타측에 있는 내부 캐비티(1320, 1330)의 내벽에 배치된 복수개의 냉각 리브(1400)들 사이에 있는 내벽에 형성되되, 트레일링 에지(123) 측으로 갈수록 냉각 돌기(1500 : 1501 ~ 1503)의 크기가 증가하도록 형성될 수 있다. 트레일링 에지(123) 측으로 갈수록 냉각 유체 와류에 영향이 감소하게 되어, 냉각 유체 와류 자체 또는 냉각 유체 와류와 충돌하여 열을 전달하는 냉각 돌기의 냉각 효율은 감소될 수 있다. 이에 도 9와 같이, 냉각 돌기(1500 : 1501 ~ 1503)가 트레일링 에지(123) 측으로 갈수록 그 크기가 증가하도록 형성하여 상대적으로 냉각 유체 와류와 냉각 돌기와의 충돌 확률을 높여서 내부 캐비티(1320, 1330)를 효과적으로 냉각시키게 되고, 전체적으로 에어포일(1000)의 냉각 효율을 향상시킬 수 있게 된다.

본 실시예 및 본 명세서에 첨부된 도면은 본 발명에 포함되는 기술적 사상의 일부를 명확하게 나타내고 있는 것에 불과하며, 본 발명의 명세서 및 도면에 포함된 기술적 사상의 범위 내에서 당업자가 용이하게 유추할 수 있는 다양한 변형 예와 구체적인 실시예는 모두 본 발명의 권리범위에 포함되는 것이 자명하다고 할 것이다.

1 : 가스 터빈 10 : 압축기
20 : 연소기 30 : 터빈
100 : 터빈 블레이드 200 : 터빈 베인
300 : 터빈 로터 디스크 400 : 센터 타이로드
1000 : 에어포일 1100 : 흡입면
1200 : 압력면 1300 : 내부 캐비티
1400 : 냉각 리브 1500 : 냉각 돌기

Claims (15)

1. 외측방으로 볼록한 곡면을 이루는 흡입면;
   상기 흡입면의 반대면에 형성되며, 상기 흡입면 방향으로 오목하게 형성된 압력면;
   상기 흡입면과 압력면에 의해 형성된 내부 공간에 형성된 복수개의 내부 캐비티;
   상기 내부 캐비티의 흡입면측 내벽과 압력면측 내벽에 간격을 이루면서 사선 방향으로 돌출 형성되며, 일측으로부터 유입되는 냉각 유체가 와류를 형성하도록 하는 복수개의 냉각 리브;
   상기 복수개의 냉각 리브 사이의 내벽에 형성된 복수개의 냉각 돌기를 포함하며,
   상기 복수개의 냉각 리브는, 리딩 에지측 캐비티와 트레일링 에지측 캐비티 사이에 형성된 내부 캐비티에 형성되고, 상기 내부 캐비티의 흡입면측 내벽 및 상기 압력면측 내벽에만 형성되며,
   상기 복수개의 냉각 돌기는, 상기 복수개의 냉각 리브 사이의 내벽 중에서 상기 냉각 유체가 유입되지 않는 타측의 내벽에 형성되며, 트레일링 에지 측으로 갈수록 크기가 증가하도록 형성되는 에어포일.
   
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4. 청구항 1에 있어서, 상기 복수개의 냉각 리브는,
   상기 냉각 유체가 유입되는 일측이 아래로 향하고, 냉각 유체가 유입되지 않는 타측이 위로 향하는 사선 방향으로 형성되는 에어포일.
   
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7. 청구항 1에 있어서,
   상기 냉각 유체가 상기 내부 캐비티의 일측으로 유입되도록 하는 유동 가이드를 더 포함하는 에어포일.
   
8. 청구항 1, 청구항 4, 청구항 7 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 에어포일은 터빈 블레이드 또는 터빈 베인에 적용되는 것을 특징으로 하는 에어포일.
   
9. 유입되는 공기를 압축하는 압축기;
   상기 압축기로부터 압축된 공기와 연료를 혼합하여 연소시키는 연소기; 및
   상기 연소기로부터 연소된 가스로 동력을 발생시키며, 상기 연소된 가스가 지나는 연소 가스 경로 상에서 상기 연소 가스를 가이드하는 터빈 베인과, 상기 연소 가스 경로 상에서 상기 연소 가스에 의해 회전하는 터빈 블레이드를 구비하는 터빈;을 포함하고,
   상기 터빈 베인 또는 상기 터빈 블레이드 중 적어도 어느 하나는 에어포일을 포함하며, 상기 에어포일은,
   외측방으로 볼록한 곡면을 이루는 흡입면;
   상기 흡입면의 반대면에 형성되며, 상기 흡입면 방향으로 오목하게 형성된 압력면;
   상기 흡입면과 압력면에 의해 형성된 내부 공간에 형성된 복수개의 내부 캐비티;
   상기 내부 캐비티의 흡입면측 내벽과 압력면측 내벽에 간격을 이루면서 사선 방향으로 돌출 형성되며, 일측으로부터 유입되는 냉각 유체가 와류를 형성하도록 하는 복수개의 냉각 리브;
   상기 복수개의 냉각 리브 사이의 내벽에 형성된 복수개의 냉각 돌기를 포함하며,
   상기 복수개의 냉각 리브는, 리딩 에지측 캐비티와 트레일링 에지측 캐비티 사이에 형성된 내부 캐비티에 형성되고, 상기 내부 캐비티의 흡입면측 내벽 및 상기 압력면측 내벽에만 형성되며,
   상기 복수개의 냉각 돌기는, 상기 복수개의 냉각 리브 사이의 내벽 중에서 상기 냉각 유체가 유입되지 않는 타측의 내벽에 형성되며, 트레일링 에지 측으로 갈수록 크기가 증가하도록 형성되는 가스 터빈.
   
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12. 청구항 9에 있어서, 상기 복수개의 냉각 리브는,
    상기 냉각 유체가 유입되는 일측이 아래로 향하고, 냉각 유체가 유입되지 않는 타측이 위로 향하는 사선 방향으로 형성되는 가스 터빈.
    
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15. 청구항 9 또는 청구항 12에 있어서,
    상기 냉각 유체가 상기 내부 캐비티의 일측으로 유입되도록 하는 유동 가이드를 더 포함하는 가스 터빈.

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