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* Dept. of Mechanical Engineering, Pohang Univ of Science and Technology., ** Dept. of Mechanical Engineering, Sogang Univ.,*** School of Elec. Eng. and Comp. Sci., Kyungpook Nat’l Univ. (Received June 23, 2014 ; Revised October 23, 2014 ; Accepted December 9, 2014)Key Words: Micro Gas Turbine(초소형 가스 터빈), Heat Transfer(열전달), CFD(전산유체역학)초록: 본 연구에서는 MEMS기술을 적용한 2W급 초소형 가스터빈엔진의 개발과 실제 연소 환경에서의 발전 가능성을 해석적, 실험적으로 입증하였다. 초소형 가스터빈엔진은 터보차저, 연소기, 발전기로 이루어져 있다. 터보차저는 각각 직경 10mm와 9mm의 MEMS 공정 압축기와 터빈으로 구성되어 있으며 발전코일 또한 MEMS공정으로 설계되었다. 제작된 압축기와 터빈은 정밀 기계 가공된 축과 공기 베어링으로 지지되고 회전하며, 회전축 끝단에 영구자석을 설치하여 발전을 하게 된다. 공기 베어링과 압축기를 통한 냉각 효과를 해석하여 연소기에서 발생한 열을 충분히 차단할 수 있는 것으로 분석되었고, 이를 실험을 통해 검증하였다.Abstract: In this study, a 2-W micro-gas turbine engine was designed using micro-electro-mechanical systems (MEMS) technology, and analytical and experimental investigations of its potential under actual combustion conditions were performed. An ultra-micro-gas turbine contains a turbo-charger, combustor, and generator. A compressor, turbine blade, and generator coil were manufactured using MEMS technology. The shaft was supported by a precision computer numerical control machined air bearing, and a permanent magnet was attached to the end of the shaft for generation. An analysis found that the cooling effect of the air bearing and compressor was sufficient to cover the combustor heat, which was verified in an actual experiment. |
