가스터빈

Gas Turbine

공기를 압축한 뒤 연료를 연소시켜 발생한 고온·고압의 가스를 팽창시키고, 그 힘으로 터빈을 회전시켜 동력을 얻는 회전식 내연기관이다. 발전소의 발전기 구동, 항공기 추진, 선박 및 산업용 동력원 등에 사용된다.

가스터빈은 기본적으로 압축기(Compressor), 연소기(Combustor), 터빈(Turbine)으로 구성된다. 압축기가 외부 공기를 압축해 연소기로 보내면 연료를 분사해 연소시키고, 이때 만들어진 고온·고압의 연소가스가 터빈을 통과하면서 팽창해 터빈을 회전시킨다. 터빈에서 발생한 동력의 일부는 압축기를 구동하는 데 사용되고 나머지가 발전이나 추진 등에 이용된다.

발전용 가스터빈은 터빈의 회전력으로 발전기를 돌려 전기를 생산한다. 가스터빈에서 배출되는 고온의 배기가스를 다시 이용해 증기를 만들고 증기터빈을 추가로 구동하는 가스복합발전(Combined Cycle Power Generation)에서는 단순 가스터빈 발전보다 발전효율을 높일 수 있다. 비교적 빠르게 기동하고 출력을 조절할 수 있어 전력 수요 변화에 대응하는 발전원으로도 활용된다.

항공기에서는 가스터빈의 기본 원리를 이용한 터보제트·터보팬·터보프롭 등의 항공엔진이 사용된다. 발전용 가스터빈과 항공용 가스터빈은 기본적인 열역학적 원리는 같지만, 발전용은 주로 축의 회전력을 이용하는 반면 항공용은 엔진 종류에 따라 분사되는 가스의 추력이나 팬·프로펠러의 회전력을 추진에 이용한다.

가스터빈은 이름 때문에 '가스를 연료로 사용하는 터빈'으로만 이해해서는 안 된다. 여기서 가스는 터빈을 작동시키는 고온의 기체를 의미하며, 천연가스뿐 아니라 액체연료 등도 사용할 수 있다. 탄소배출을 줄이기 위해 수소 또는 수소와 천연가스를 혼합한 연료를 사용하는 수소혼소(混燒) 가스터빈 기술도 개발되고 있다.