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미국 에너지부는 9개의 대학들에 있는 연구자들이 진행하려는 10개의 고농도 수소 가스터빈 개발 프로젝트들을 지원한다. 이 프로젝트들은 차세대 터빈들에 필요한 기술들을 개발할 것이다. 차세대 터빈들은 석탄으로부터 생산된느 합성가스(Syngas)와 고농도의 수소가 함유된 연료들을 이용하여 운전될 것이다. 연구는 고농도의 수소 연료를 이용하는 가스터빈을 가능케하는 기술들에 집중될 것이며 견고한 설계에 영향을 미칠 것으로 여겨지는 고농도 수소를 함유한 연료들의 문제들을 정의하고 해결하는데 도움을 주는 기초 연구를 수행할 것이다.
국립 에너지 기술 연구소(National Energy Technology Laboratory)에 의해 관리되는 UTSR 프로그램은 대학의 재능, 전문가들, 연구 및 모델링 능력들을 이용하여 수소 연소, 고온 재료들, 열전달, 공기 역학 등의 분야들에서 기초적인 가스 터빈 기술 개발을 촉진시킨다. 각각의 프로젝트들은 36개월 동안 지속될 것이다. 선정된 프로젝트들은 다음과 같다.
- 미시간 대학: 제안된 프로젝트는 고농도 수소 연료들의 연소에서 불안정한 화염 상황을 제어하는 메커니즘들에 대한 기초적인 이해도를 얻기 위한 포괄적인 실험 및 전산 연구이다. 대략 50만불의 자금이 이 프로젝트에 소요된다.
- 텍사스 대학: 텍사스 대학은 연소 모델링 도구에 기초한 차세대 대형 와모사(Large eddy simulation, LES)를 개발한다. 개발된 모델은 수소 농도가 높은 연료들을 연소시키는 저오염물 연소기들을 설계하는 데 이용된다. 특히 이 프로젝트는 2가지 핵심 주제들-1. 고압에서 연료가 포함된 제트가 수평흐름으로 될 때, 화염 안정, 발사, 파열, 2. 화염 진도의 상세 묘사가 포함된 희박 전혼합 화염들의 역류 동력학-을 위한 모델들을 개발할 것이다.
- UC 어바인: 이 프로젝트는 가스 터빈 전혼합기 내에서 발견된 기하학적 특성들과 관련된 화염의 역류와 경향들을 평가할 것이다. 화염 유지 경향들을 예측하기 위해 가스 터빈 산업에 의해 이용될 수 있는 물리학 기반의 설계가 개발될 것이다.
- 미시간 대학: 이 프로젝트는 가스 터빈 운전 조건에서의 연소 특성들을 개발할 것이다. 수집된 기초 자료는 고농도 수소 연료 연소를 위한 상세한 화학 반응 메커니즘들의 개발을 위해 이용될 것이다.
- 퍼듀 대학: 퍼듀 대학은 제트가 질소 산화물을 어떻게 만들고 질소 산화물을 적게 배출하는 시스템들에 효과있는 연소 동력학과 어떻게 결합되는 가를 보다 잘 이해할 수 있도록 아음속 직교류 내의 반응 흐름의 구조와 동력학의 포괄적인 실험적 조사를 진행할 것이다.
- 오하이오 주립대학: 이 프로젝트는 가스 터빈의 열부하에 미치는 고온의 영향을 특성화하는 모델링을 개발할 것이다. 이 모델은 냉각된 터빈 스테이지(베인과 로터) 내의 열부하와 침적 속도들을 정확하게 예측할 수 있도록 해준다.
- 코넷티컷 대학: 이 프로젝트는 낮은 열 전도성과 높은 견고성을 가지는 지르코니아 열장벽 코팅을 가능케하는 새로운 용액 전조 플라즈마 스프레이(Solution Precursor Plasma Spray, SPPS)를 이용한다.
- 노스다코다 대학: 노스다코다 대학은 가스 터빈의 수명을 획기적으로 증가시키는 FeCrAl 보호층들이 있는 니켈 기반의 초합금들을 위한 증발 금속 결합으로 불리는 새로운 방법을 통한 부식과 파쇄 저항 코팅을 준비하고 시험한다.
- 테네시 기술 대학: 이 프로젝트는 저비용 전해의 동시 침전 공정을 통한 초합금 결합 코팅을 개발한다. 이 공정은 산소가 없고 치밀한 코팅물들의 생산이 가능하다. 더불어 새로운 코팅 구조의 실패 메커니즘도 수명 향상을 촉진시키기 위하여 연구될 것이다.
- 피츠버그 대학: 이 프로젝트는 원형 침전 화학(예를 들어 회재와 함유물들)과 환경적 산화제들(예를 들어 산소, 물, 이산화탄소) 간의 상호작용을 구조적으로 설명하기 위한 실험실 규모의 시험을 진행할 것이다. 이를 통해 TBC 구조들의 수명 제한 공정들을 보다 잘 이해하게 된다.
출처 : http://www.greencarcongress.com/2011/07/hhc-20110720.html
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