KR102817125B1 - 에어포일 및 이를 포함하는 가스 터빈 - Google Patents

Abstract

냉각 효율이 향상된 에어포일 및 이를 포함하는 가스 터빈이 개시된다.
개시된 에어포일은,
외측방으로 볼록한 곡면을 이루며 냉각홀이 형성된 흡입면; 흡입면의 반대면에 흡입면 방향으로 오목하게 형성되며 냉각홀이 형성된 압력면; 흡입면과 압력면에 의해 형성된 내부 공간에 형성되며, 냉각유체가 유입되는 메인 캐비티; 흡입면과 압력면의 내측면에 형성되며 냉각유체가 유입되는 냉각유로 입구; 흡입면과 압력면을 이루는 벽체 내부에 냉각유로 입구와 연결 형성되며, 냉각유로 입구를 통해 유입된 냉각유체가 유동하는 냉각유로; 흡입면과 압력면의 내측면에 형성되며, 냉각유로의 단부에 형성된 냉각유로 출구와 냉각홀의 입구를 감싸도록 형성된 서브 캐비티;를 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 실시예에 따른 에어포일은,

외측방으로 볼록한 곡면을 이루며 냉각홀이 형성된 흡입면; 흡입면의 반대면에 흡입면 방향으로 오목하게 형성되며 냉각홀이 형성된 압력면; 흡입면과 압력면에 의해 형성된 내부 공간에 형성되며, 냉각유체가 유입되는 메인 캐비티; 흡입면과 압력면의 내측면에 형성되며 냉각유체가 유입되는 냉각유로 입구; 흡입면과 압력면을 이루는 벽체 내부에 냉각유로 입구와 연결 형성되며, 냉각유로 입구를 통해 유입된 냉각유체가 유동하는 냉각유로; 흡입면과 압력면의 내측면에 형성되며, 냉각유로의 단부에 형성된 냉각유로 출구와 냉각홀의 입구를 감싸도록 형성된 서브 캐비티;를 포함한다.

본 발명의 실시예에 따른 에어포일에 있어서, 흡입면과 압력면을 이루는 벽체 내부에 냉각유로 입구와 대응하는 위치에 형성되며, 냉각유로 입구로 유입된 냉각유체가 충돌하는 충돌 캐비티를 포함할 수 있다.

본 발명의 실시예에 따른 에어포일에 있어서, 냉각유로는 사행유로 형상으로 형성될 수 있다.

본 발명의 실시예에 따른 에어포일에 있어서, 냉각유로 입구는 트레일링 에지(TE) 측에 형성되고 냉각유로 출구는 리딩 에지(LE) 측에 형성될 수 있다.

본 발명의 실시예에 따른 에어포일에 있어서, 서브 캐비티는 흡입면과 압력면의 내측면에서 스팬 방향을 따라 복수개로 돌출 형성될 수 있다.

본 발명의 실시예에 따른 에어포일에 있어서, 냉각유로 내부를 유동하는 냉각유체의 유동에 난류를 발생시키는 터뷸레이터를 더 포함하며, 터뷸레이터는 냉각유로의 어느 일면과 그 대향면에 걸쳐서 형성된 핀 구조물일 수 있다.

본 발명의 실시예에 따른 에어포일에 있어서, 냉각유로를 유동하는 냉각유체의 흐름 방향을 제어하여 냉각유체의 2차 충돌 냉각을 유도하는 충돌 유도부재를 더 포함할 수 있다.

본 발명의 실시예에 따른 에어포일에 있어서, 충돌 유도부재는 냉각유로의 내벽 일부가 메인 캐비티 측으로 돌출된 제1 경사면과, 제1 경사면과 대향하는 냉각유로의 내벽 일부가 메인 캐비티 측으로 함몰되어 형성된 제2 경사면을 포함할 수 있다.

본 발명의 실시예에 따른 에어포일에 있어서, 제1 경사면과 제2 경사면에는 서로 대향하는 방향으로 원호 형상으로 돌출된 벤츄리 관부재가 형성될 수 있다.

본 발명의 실시예에 따른 에어포일에 있어서, 냉각유로 출구를 통해 배출된 냉각유체가 냉각홀을 통해 외부로 배출되기 전에, 흡입면 또는 압력면을 이루는 벽체 표면에 충돌되도록 하는 제2 충돌 캐비티를 더 포함할 수 있다.

본 발명의 실시예에 따른 가스터빈은,

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. 여기서, 에어포일은, 외측방으로 볼록한 곡면을 이루며 냉각홀이 형성된 흡입면; 흡입면의 반대면에 흡입면 방향으로 오목하게 형성되며 냉각홀이 형성된 압력면; 흡입면과 압력면에 의해 형성된 내부 공간에 형성되며, 냉각유체가 유입되는 메인 캐비티; 흡입면과 압력면의 내측면에 형성되며 냉각유체가 유입되는 냉각유로 입구; 흡입면과 압력면을 이루는 벽체 내부에 냉각유로 입구와 연결 형성되며, 냉각유로 입구를 통해 유입된 냉각유체가 유동하는 냉각유로; 흡입면과 압력면의 내측면에 형성되며, 냉각유로의 단부에 형성된 냉각유로 출구와 냉각홀의 입구를 감싸도록 형성된 서브 캐비티;를 포함한다.

본 발명의 실시예에 따른 가스터빈에 있어서, 흡입면과 압력면을 이루는 벽체 내부에 냉각유로 입구와 대응하는 위치에 형성되며, 냉각유로 입구로 유입된 냉각유체가 충돌하는 충돌 캐비티를 포함할 수 있다.

본 발명의 실시예에 따른 가스터빈에 있어서, 냉각유로는 사행유로 형상으로 형성될 수 있다.

본 발명의 실시예에 따른 가스터빈에 있어서, 냉각유로 입구는 트레일링 에지(TE) 측에 형성되고 냉각유로 출구는 리딩 에지(LE) 측에 형성될 수 있다.

본 발명의 실시예에 따른 가스터빈에 있어서, 서브 캐비티는 흡입면과 압력면의 내측면에서 스팬 방향을 따라 복수개로 돌출 형성될 수 있다.

본 발명의 실시예에 따른 가스터빈에 있어서, 냉각유로 내부를 유동하는 냉각유체의 유동에 난류를 발생시키는 터뷸레이터를 더 포함하며, 터뷸레이터는 냉각유로의 어느 일면과 그 대향면에 걸쳐서 형성된 핀 구조물일 수 있다.

본 발명의 실시예에 따른 가스터빈에 있어서, 냉각유로를 유동하는 냉각유체의 흐름 방향을 제어하여 냉각유체의 2차 충돌 냉각을 유도하는 충돌 유도부재를 더 포함할 수 있다.

본 발명의 실시예에 따른 가스터빈에 있어서, 충돌 유도부재는 냉각유로의 내벽 일부가 메인 캐비티 측으로 돌출된 제1 경사면과, 제1 경사면과 대향하는 냉각유로의 내벽 일부가 메인 캐비티 측으로 함몰되어 형성된 제2 경사면을 포함할 수 있다.

본 발명의 실시예에 따른 가스터빈에 있어서, 제1 경사면과 제2 경사면에는 서로 대향하는 방향으로 원호 형상으로 돌출된 벤츄리 관부재가 형성될 수 있다.

본 발명의 실시예에 따른 가스터빈에 있어서, 냉각유로 출구를 통해 배출된 냉각유체가 냉각홀을 통해 외부로 배출되기 전에, 흡입면 또는 압력면을 이루는 벽체 표면에 충돌되도록 하는 제2 충돌 캐비티를 더 포함할 수 있다.

기타 본 발명의 다양한 측면에 따른 구현예들의 구체적인 사항은 이하의 상세한 설명에 포함되어 있다.

본 발명의 실시 형태에 따르면, i) 냉각유체의 충돌 캐비티로의 충돌에 의한 1차 냉각, ii) 사행유로 형상의 냉각유로 유동에 따른 냉각 시간의 증가, iii) 리딩 에지 측에 가까운 냉각홀을 통한 배출에 따른 에어 커튼 효과의 증가 등에 의해 냉각 효율을 향상시킬 수 있게 된다.

도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 가스 터빈의 내부가 도시된 도면이다.
도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 가스 터빈의 단면을 개념적으로 나타내는 도면이다.
도 3은 본 발명의 제1 실시예에 따른 에어포일을 포함하는 터빈 블레이드의 사시도이다.
도 4는 본 발명의 제1 실시예에 따른 에어포일의 내부가 도시된 투영도이다.
도 5는 도 3의 A-A'부분을 절단하여 바라본 단면도이다.
도 6은 도 5의 B-B'부분을 절단하여 바라본 단면도이다.
도 7은 도 6의 C-C'부분을 절단하여 바라본 단면도이다.
도 8은 본 발명의 제1 실시예에 따른 에어포일에서의 냉각유체 유동에 따른 냉각효과를 설명하기 위한 도면이다.
도 9는 본 발명의 제2 실시예에 따른 에어포일의 내부가 도시된 도면으로, 도 6의 응용예가 도시된 단면도이다.
도 10 및 도 11은 본 발명의 제3 실시예에 따른 에어포일의 내부가 도시된 도면으로, 도 6의 응용예가 도시된 단면도이다.
도 12은 본 발명의 제4 실시예에 따른 에어포일의 내부가 도시된 도면으로, 도 6의 응용예가 도시된 단면도이다.

본 발명은 다양한 변환을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예를 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변환, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

본 발명에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 발명에서, '포함하다' 또는 '가지다' 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.

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.

본 발명은 다양한 변환을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예를 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변환, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

본 발명에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 발명에서, '포함하다' 또는 '가지다' 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예들을 상세히 설명한다. 이때, 첨부된 도면에서 동일한 구성요소는 가능한 한 동일한 부호로 나타낸다. 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 실시예에 따른 가스 터빈이 일부 절개되어 도시된 사시도이고, 도 2는 본 발명의 실시예에 따른 가스 터빈의 개략적인 구조가 도시된 단면도이다.

도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제1 실시예에 따른 가스 터빈(1000)은 압축기(1100), 연소기(1200), 터빈(1300)을 포함한다. 압축기(1100)는 방사상으로 설치된 다수의 압축기 블레이드(1110)를 구비한다. 압축기(1100)는 압축기 블레이드(1110)를 회전시키며, 압축기 블레이드(1110)의 회전에 의해 공기가 압축되면서 이동한다. 압축기 블레이드(1110)의 크기 및 설치 각도는 설치 위치에 따라 달라질 수 있다. 제1 실시예에서 압축기(1100)는 터빈(1300)과 직접 또는 간접적으로 연결되어, 터빈(1300)에서 발생되는 동력의 일부를 전달받아 압축기 블레이드(1110)의 회전에 이용할 수 있다.

압축기(1100)에서 압축된 공기는 연소기(1200)로 이동한다. 연소기(1200)는 환형으로 배치되는 복수의 연소 챔버(1210)와 연료 노즐 모듈(1220)을 포함한다.

도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제1 실시예에 따른 가스 터빈(1000)은 하우징(1010)을 구비하고 있고, 하우징(1010)의 후측에는 터빈을 통과한 연소 가스가 배출되는 디퓨져(1400)가 구비되어 있다. 그리고, 디퓨져(1400)의 앞쪽으로 압축된 공기를 공급받아 연소시키는 연소기(1200)가 배치된다.

공기의 흐름 방향을 기준으로 설명하면, 하우징(1010)의 상류측에 압축기(1100)가 위치하고, 하류 측에 터빈(1300)이 배치된다. 그리고, 압축기(1100)와 터빈(1300)의 사이에는 터빈(1300)에서 발생된 회전토크를 압축기(1100)로 전달하는 토크 전달부재로서의 토크튜브(1500)가 배치되어 있다.

압축기(1100)에는 복수(예를 들어 14매)의 압축기 로터 디스크(1120)가 구비되고, 상기 각각의 압축기 로터 디스크(1120)들은 타이로드(1600)에 의해서 축 방향으로 이격되지 않도록 체결되어 있다.

구체적으로, 각각의 압축기 로터 디스크(1120)는 회전축을 구성하는 타이로드(1600)가 대략 중앙을 관통한 상태로 서로 축 방향을 따라서 정렬되어 있다. 여기서, 이웃한 각각의 압축기 로터 디스크(1120)는 대향하는 면이 타이로드(1600)에 의해 압착되어, 상대 회전이 불가능하도록 배치된다.

압축기 로터 디스크(1120)의 외주면에는 복수개의 압축기 블레이드(1110)가 방사상으로 결합되어 있다. 각각의 압축기 블레이드(1110)는 압축기 로터 디스크(1120)에 체결된다.

각각의 로터 디스크(1120)의 사이에는 하우징에 고정되어 배치되는 압축기 베인(미도시)이 위치한다. 압축기 베인은 로터 디스크와는 달리 회전하지 않도록 고정되며, 압축기 로터 디스크(1120)의 압축기 블레이드(1110)를 통과한 압축 공기의 흐름을 정렬하여 하류측에 위치하는 로터 디스크(1120)의 압축기 블레이드(1110)로 공기를 안내하는 역할을 하게 된다.

타이로드(1600)는 복수개의 압축기 로터 디스크(1120) 및 터빈 로터 디스크(1320)들의 중심부를 관통하도록 배치되어 있으며, 타이로드(1600)는 하나 또는 복수의 타이로드로 구성될 수 있다. 타이로드(1600)의 일측 단부는 최상류측에 위치한 압축기 로터 디스크 내에 체결되고, 타이로드(1600)의 타측 단부는 고정 너트(1450)에 의해 체결된다.

타이로드(1600)의 형태는 가스 터빈에 따라 다양한 구조로 이뤄질 수 있으므로, 반드시 도 2에 제시된 형태로 한정될 것은 아니다. 즉, 도시된 바와 같이 하나의 타이로드가 로터 디스크의 중앙부를 관통하는 형태를 가질 수도 있고, 복수개의 타이로드가 원주상으로 배치되는 형태를 가질 수도 있으며, 이들의 혼용도 가능하다.

도시되지는 않았으나, 가스 터빈의 압축기에는 유체의 압력을 높이고 난 후 연소기 입구로 들어가는 유체의 유동각을 설계 유동각으로 맞추기 위하여 디퓨져(diffuser)의 다음 위치에 안내깃 역할을 하는 베인이 설치될 수 있으며, 이를 디스윌러(deswirler)라고 한다.

연소기(1200)에서는 유입된 압축공기를 연료와 혼합, 연소시켜 높은 에너지의 고온, 고압 연소 가스를 만들어 내며, 등압연소과정으로 연소기 및 터빈 부품이 견딜 수 있는 내열한도까지 연소 가스 온도를 높이게 된다.

가스 터빈의 연소시스템을 구성하는 연소기는 셀 형태로 형성되는 하우징 내에 다수가 배열될 수 있으며, 연료분사노즐 등을 포함하는 버너(Burner)와, 연소실을 형성하는 연소기 라이너(Combuster Liner), 그리고 연소기와 터빈의 연결부가 되는 트랜지션 피스(Transition Piece)를 포함하여 구성된다.

구체적으로, 라이너는 연료노즐에 의해 분사되는 연료가 압축기의 압축공기와 혼합되어 연소되는 연소공간을 제공한다. 이러한 라이너는, 공기와 혼합된 연료가 연소되는 연소공간을 제공하는 화염통과, 화염통을 감싸면서 환형공간을 형성하는 플로우 슬리브를 포함할 수 있다. 또한 라이너의 전단에는 연료노즐이 결합되며, 측벽에는 점화플러그가 결합된다.

한편 라이너의 후단에는, 점화플러그에 의해 연소되는 연소 가스를 터빈 측으로 보낼 수 있도록 트랜지션피스가 연결된다. 이러한 트랜지션피스는, 연소 가스의 높은 온도에 의한 파손이 방지되도록 외벽부가 압축기로부터 공급되는 압축공기에 의해 냉각된다.

이를 위해 트랜지션피스에는 공기를 내부로 분사시킬 수 있도록 냉각을 위한 홀들이 마련되며, 압축공기는 홀들을 통해 내부에 있는 본체를 냉각시킨 후 라이너 측으로 유동된다.

라이너의 환형공간에는 전술한 트랜지션피스를 냉각시킨 냉각공기가 유동되며, 라이너의 외벽에는 플로우 슬리브의 외부에서 압축공기가 플로우 슬리브에 마련되는 냉각 홀들을 통해 냉각공기로 제공되어 충돌할 수 있다.

한편, 연소기에서 나온 고온, 고압의 연소 가스는 터빈(1300)으로 공급된다. 공급된 고온 고압의 연소 가스가 팽창하면서 터빈의 회전날개에 충돌하여, 반동력을 주어 회전 토크가 야기되고, 이렇게 얻어진 회전 토크는 토크튜브(1500)를 거쳐 압축기으로 전달되고, 압축기 구동에 필요한 동력을 초과하는 동력은 발전기 등을 구동하는데 쓰이게 된다.

터빈(1300)은 기본적으로는 압축기의 구조와 유사하다. 즉, 터빈(1300)에도 압축기의 압축기 로터 디스크와 유사한 복수의 터빈 로터 디스크(1320)가 구비된다. 따라서, 터빈 로터 디스크(1320) 역시, 방사상으로 배치되는 복수개의 터빈 블레이드(1310)를 포함한다. 터빈 블레이드(1310)는 도브테일 등의 방식으로 터빈 로터 디스크(1320)에 결합될 수 있다. 아울러, 터빈 블레이드(1310)들 사이에는 터빈 케이싱(1350)에 고정되는 터빈 베인(1330)이 구비되어, 터빈 블레이드(1310)를 통과한 연소 가스의 흐름 방향을 가이드하게 된다.

본 발명의 실시예들에 따른 에어포일은 압축기 블레이드(1110), 압축기 베인, 터빈 블레이드(1310), 터빈 베인(1330) 중 적어도 어느 하나에 적용된 에어포일일 수 있다. 이하의 설명에서, 가스 터빈의 터빈 블레이드(1310)에 적용된 에어포일을 예시로 설명한다. 또한, 본 명세서에 기재된 기술적 사상은 가스 터빈에 한정되는 것은 아니고, 증기 터빈을 비롯하여 에어포일을 구비한 장치에 적용될 수 있다.

도 3은 본 발명의 제1 실시예에 따른 에어포일을 포함하는 터빈 블레이드의 사시도이고, 도 4는 본 발명의 제1 실시예에 따른 에어포일의 내부가 도시된 투영도이며, 도 5는 도 3의 A-A'부분을 절단하여 바라본 단면도이고, 도 6은 도 5의 B-B'부분을 절단하여 바라본 단면도이며, 도 7은 도 6의 C-C'부분을 절단하여 바라본 단면도이다.

본 발명의 제1 실시예에 따른 터빈 블레이드(1310)는, 루트부(1312)와 에어포일(2000)을 포함한다.

터빈 블레이드(1310)는 터빈 로터 디스크(1320)에 장착되어 고압의 연소가스에 의해 터빈이 회전 작동되도록 하는 것으로서, 하부측으로는 터빈 로터 디스크(1320)에 결합되는 루트부(1312)가 형성되고, 루트부(1312)의 상부측으로는 공기 압력에 의해 회전되는 에어포일(2000)을 일체로 결합하여 에어포일(2000)의 전후면의 압력차에 의해 터빈이 회전 작동되도록 한다.

루트부(1312)의 외측면에는 외측방으로 돌출된 생크 및 플랫폼이 형성되도록 하여 견고한 고정이 이루어지도록 한다. 루트부(1312)에는 에어포일(2000)로 냉각유체가 유입되는 유입구(1312a)가 형성된다. 냉각유체는 압축기(1100)에서 압축된 압축공기의 일부로, 압축기(1100)에서 터빈 블레이드(1310)의 루트부(1312)로 공급되고, 유입구(1312a)를 통해 에어포일(2000)로 유입되면서 터빈 블레이드(1310)를 냉각시킨다. 또는, 냉각유체는 압축기(1100)에서 터빈(1300)으로 연결되는 내부 유로(미도시)를 통해 루트부(1312)로 공급되고, 유입구(1312a)를 통해 에어포일(2000)로 유입되면서 터빈 블레이드(1310)를 냉각시킨다.

에어포일(2000)은 루트부(1312)의 상측에 배치된다. 한편, 에어포일(2000)이 터빈 베인(1330)에 형성된 경우, 에어포일(2000)은 외측 슈라우드와 내측 슈라우드 사이에 형성되고, 냉각유체는 외측 슈라우드 측에 형성된 냉각유체 유로 또는 내측 슈라우드 측에 형성된 냉각유체 유로를 통해 유입된다.

에어포일(2000)은 연소 가스가 유입되는 전면으로는 외측방으로 볼록한 곡면을 이루며 돌출된 흡입면(suction side, 2001)이 형성되도록 하고, 후면으로는 흡입면(2001) 측으로 오목하게 함몰된 곡면을 이루는 압력면(pressure side, 2002)이 형성되도록 하여 에어포일(2000) 전후의 압력차가 극대화되면서 원활한 공기의 흐름이 이루어지도록 한다.

에어포일(2000)은 압력면(2002)과 흡입면(2001)이 접하는 양단부인 리딩 에지(LE, leading edge)와 트레일링 에지(TE, trailing edge)를 포함하며, 리딩 에지(LE)는 에어포일(2000)에서 유동하는 유체를 맞이하는 앞 부분의 끝단을 의미하며, 트레일링 에지(TE)는 에어포일(2000)의 뒷 부분의 끝단을 의미한다. 또한 루트부에서 에어포일 팁(tip)을 향하는 방향을 스팬(span) 방향이라 칭한다.

에어포일(2000)은 흡입면(2001) 또는 압력면(2002)을 관통하여 형성하는 복수개의 냉각홀(2003, 도 5 참조)을 포함한다. 냉각유체는 냉각홀(2003)을 통해 분사되면서, 에어포일 외면에 에어 커튼과 같이 작용하면서 이른바 필름 냉각(film cooling) 방식으로 에어포일(2000) 외면을 냉각할 수 있다.

도 5 내지 도 7을 참조하면, 본 발명의 제1 실시예에 따른 에어포일(2000)은, 메인 캐비티(2100), 냉각유로부(2200 : 2210 ~ 2240), 서브 캐비티(2300)를 포함한다.

메인 캐비티(2100)는 에어포일(2000)의 흡입면(2001)과 압력면(2002)에 의해 형성된 내부 공간에 적어도 하나 이상 형성될 수 있다. 메인 캐비티(2100)는 스팬 방향을 따라 형성될 수 있다. 메인 캐비티(2100)가 복수개로 형성되는 경우, 메인 캐비티(2100)는 리딩 에지(LE)로부터 트레일링 에지(TE) 방향으로 연장된 길이 방향을 따라 복수개로 분할되어 형성될 수 있다. 도면에서는 메인 캐비티가 1개로 형성된 것을 예시하고 있으나 이에 한정되는 것은 아니다.

메인 캐비티(2100)를 유동하는 냉각유체는 냉각유로부(2200)로 유입 및 유동되어 흡입면(2001)과 압력면(2002)을 냉각시킨다. 냉각유로부(2200)는 흡입면(2001)과 압력면(2002)을 이루는 벽체 내부에 형성된다.

구체적으로, 냉각유로부(2200)는 냉각유로 입구(2210), 충돌 캐비티(2220), 냉각유로(2230), 냉각유로 출구(2240)를 포함한다.

냉각유로 입구(2210)는 흡입면(2001)과 압력면(2002)의 내측면에, 스팬 방향을 따라 복수개로 형성될 수 있다. 루트부(1312)의 유입구(1312a)를 통해 유입된 냉각유체는 메인 캐비티(2100)를 따라 스팬 방향으로 유동하면서 냉각유로 입구(2210)로 유입될 수 있다.

충돌 캐비티(2220)는 흡입면(2001)과 압력면(2002)을 이루는 벽체 내부에 냉각유로 입구(2210)와 대응하는 위치에 형성된다. 충돌 캐비티(2220)는 스팬 방향으로 복수개로 형성된 냉각유로 입구(2210)와 연통하여 형성된다. 충돌 캐비티(2220)는 기둥 형상으로 형성된 유체 유동공간일 수 있다.

냉각유로(2230)는 흡입면(2001)과 압력면(2002)을 이루는 벽체 내부에서 충돌 캐비티(2220)와 연결 형성된다. 냉각유로(2230)는 벽체 내부에서 벽체의 길이 방향(리딩 엣지와 트레일링 엣지를 연결하는 방향)으로 연장 형성될 수 있다. 도 7을 참조하면, 냉각유로(2230)는 구불구불한 사행유로(Serpentine Flow Channels) 형상으로 형성될 수 있다.

냉각유로(2230)의 단부에는 냉각유로 출구(2240)가 형성된다. 냉각유로 출구(2240)는 냉각유로 입구(2210)와 동일한 면에 형성된다. 즉, 냉각유로 출구(2240)는 흡입면(2001)과 압력면(2002)의 내측면에 형성된다.

냉각유로 입구(2210)로 유입된 냉각유체는 충돌 캐비티(2220)의 일면에 충돌(충돌 제트)하여 흡입면(2001)/압력면(2002)을 1차 냉각한 후, 사행유로 형상의 냉각유로(2230)를 따라 유동하면서 2차 냉각을 수행한 다음, 냉각유로 출구(2240)를 통해 배출된다.

이때, 냉각유로 입구(2210)는 트레일링 에지(TE) 측에 형성되고, 냉각유로 출구(2240)는 리딩 에지(LE) 측에 형성되어, 냉각유로(2230)를 유동하는 냉각유체의 유동 방향이 고온의 연소 가스(HG, 도 6 참조)의 유동 방향과 반대 방향이 되도록 하는 것이 바람직하다. 이와 같이 구성할 경우, 냉각유체는 리딩 에지(LE) 측에 가까운 냉각홀(2003)을 통해 에어포일(2000) 외부로 배출되므로, 에어 커튼 효과를 더 크게 가져갈 수 있다.

서브 캐비티(2300)는 흡입면(2001)과 압력면(2002)의 내측면에서 소정 크기만큼 돌출 형성된다. 서브 캐비티(2300)는 메인 캐비티(2100)와 유사하게, 흡입면(2001)과 압력면(2002)의 내측면에서 스팬 방향을 따라 복수개로 형성된다. 서브 캐비티(2300)는 냉각유로 출구(2240)와 냉각홀의 입구(2003a)를 감싸도록 형성되어, 냉각유로 출구(2240) 및 냉각홀의 입구(2003a)가 메인 캐비티(2100)와 유동 단절되도록 한다.

다음, 도 8을 참조하여 본 발명의 제1 실시예에 따른 에어포일에서의 냉각유체 유동에 따른 냉각효과를 설명한다.

루트부(1312)의 유입구(1312a)를 통해 유입된 냉각유체는 메인 캐비티(2100)를 따라 스팬 방향으로 유동하면서 냉각유로 입구(2210)로 유입될 수 있다.

냉각유로 입구(2210)로 유입된 냉각유체는 충돌 캐비티(2220)의 일면에 충돌(충돌 제트)하여 흡입면(2001)/압력면(2002)을 1차 냉각한 후, 사행유로 형상의 냉각유로(2230)를 따라 유동하면서 2차 냉각을 수행한 다음, 냉각유로 출구(2240)를 통해 배출된 후, 서브 캐비티(2300) 내의 공간에 형성된 냉각홀의 입구(2003a)로 유입되면서 냉각홀(2003)을 통해 에어포일(2000) 외부로 배출된다.

상기와 같은 본 발명의 제1 실시예에 따른 에어포일에 의하면, i) 냉각유체의 충돌 캐비티(2220)로의 충돌에 의한 1차 냉각, ii) 사행유로 형상의 냉각유로(2230) 유동에 따른 냉각 시간의 증가, iii) 리딩 에지(LE) 측에 가까운 냉각홀(2003)을 통한 배출에 따른 에어 커튼 효과의 증가 등에 의해 냉각 효율을 향상시킬 수 있게 된다.

도 9는 본 발명의 제2 실시예에 따른 에어포일의 내부가 도시된 도면으로, 도 6의 응용예가 도시된 단면도이다.

도 9를 참조하면, 본 실시예의 냉각유로부(2200)는 냉각유로 입구(2210), 충돌 캐비티(2220), 냉각유로(2230), 냉각유로 출구(2240), 터뷸레이터(2250, turbulator) 포함한다. 냉각유로 입구(2210), 충돌 캐비티(2220), 냉각유로(2230), 냉각유로 출구(2240)는 전술한 제1 실시예와 실질적으로 동일하므로 반복 설명은 생략한다.

터뷸레이터(2250)는 냉각유로(2230) 내부를 유동하는 냉각유체의 유동에 난류를 발생시킬 수 있다. 터뷸레이터(2250)는 냉각유로(2230)로 인해 강성이 약해진 에어포일 벽면(압력면, 흡입면)의 구조 강성을 향상시킬 수 있다. 그리고, 터뷸레이터(2250)는 열전달 면적을 증가시켜서 냉각유체에 의한 냉각 효율을 향상시킬 수 있다.

구체적으로, 터뷸레이터(2250)는 냉각유로(2230)의 어느 일면과 그 대향면에 걸쳐서 형성된 핀 구조물일 수 있다. 핀 구조물은 다각형 형상, 원형 형상, X 형상 등 다양한 형상으로 형성될 수 있다.

도 10 및 도 11은 본 발명의 제3 실시예에 따른 에어포일의 내부가 도시된 도면으로, 도 6의 응용예가 도시된 단면도이다.

도 10을 참조하면, 본 실시예의 냉각유로부(2200)는 냉각유로 입구(2210), 충돌 캐비티(2220), 냉각유로(2230), 냉각유로 출구(2240), 충돌 유도부재(2260)를 포함한다. 냉각유로 입구(2210), 충돌 캐비티(2220), 냉각유로(2230), 냉각유로 출구(2240)는 전술한 제1 실시예와 실질적으로 동일하므로 반복 설명은 생략한다.

충돌 유도부재(2260)는 냉각유로(2230)를 유동하는 냉각유체의 흐름 방향을 제어하여 냉각유체의 2차 충돌 냉각을 유도한다. 충돌 유도부재(2260)는 냉각유로(2230)의 내벽 일부가 메인 캐비티(2100) 측으로 돌출된 제1 경사면(2261)과, 제1 경사면(2261)과 대향하는 냉각유로(2230)의 내벽 일부가 메인 캐비티(2100) 측으로 함몰되어 형성된 제2 경사면(2262)을 포함할 수 있다.

냉각유로 입구(2210)로 유입된 냉각유체는 충돌 캐비티(2220)의 일면에 충돌(1차 충돌 제트)하여 흡입면(2001)/압력면(2002)을 1차 충돌 냉각한 후, 냉각유로(2230)를 따라 유동하는 도중에 충돌 유도부재(2260)에 의해 유동 흐름이 변화된 다음, 충돌 유도부재(2260) 직후에 냉각유로(2230)의 내벽에 충돌(2차 충돌 제트)하여 흡입면(2001)/압력면(2002)을 2차 충돌 냉각한 후, 냉각유로 출구(2240)를 통해 배출된 다음, 서브 캐비티(2300) 내의 공간에 형성된 냉각홀의 입구(2003a)로 유입되면서 냉각홀(2003)을 통해 에어포일(2000) 외부로 배출될 수 있다.

도 11을 참조하면, 제1 경사면(2261)과 제2 경사면(2262)에는 서로 대향하는 방향으로 원호 형상으로 돌출 형성된 벤츄리 관부재(2263)가 추가로 형성될 수 있다. 벤츄리 관부재(2263)는 충돌 유도부재(2260)로 유입되는 냉각유체의 유동 속도를 순간적으로 증가시켜서 2차 충돌 제트의 효율을 향상시킬 수 있다.

도 12는 본 발명의 제4 실시예에 따른 에어포일의 내부가 도시된 도면으로, 도 6의 응용예가 도시된 단면도이다.

도 12를 참조하면, 본 실시예의 냉각유로부(2200)는 냉각유로 입구(2210), 충돌 캐비티(2220), 냉각유로(2230), 냉각유로 출구(2240), 제2 충돌 캐비티(2270)를 포함한다. 냉각유로 입구(2210), 충돌 캐비티(2220), 냉각유로(2230), 냉각유로 출구(2240)는 전술한 제1 실시예와 실질적으로 동일하므로 반복 설명은 생략한다.

제2 충돌 캐비티(2270)는 서브 캐비티(2300)의 내부 공간에 형성된 소정 형상의 제2 충돌 유도부재(2271)와, 제2 충돌 유도부재(2271)의 일부가 개구되어 형성된 충돌유도 유입구(2272)를 포함한다.

제2 충돌 유도부재(2271)는 냉각홀의 입구(2003a)를 감싸도록 형성된 다면체 형상, 또는 반구 형상으로 형성된 판 부재일 수 있다. 충돌유도 유입구(2272)는 판 부재에서 냉각홀의 입구(2003a) 상부 부분이 개구되어 형성될 수 있다.

제2 충돌 캐비티(2270)는 냉각유로 출구(2240)를 통해 배출된 냉각유체가 냉각홀(2003)을 통해 외부로 배출되기 전에, 다시 흡입면(2001) 또는 압력면(2002)을 이루는 벽체 표면에 충돌되어, 2차 충돌 냉각이 수행되도록 한다.

이때, 2차 충돌된 냉각유체의 배출을 원할하게 하기 위해 냉각홀의 입구(2003a) 주변에는 상광하협 형상의 제3 경사면(2273)이 형성될 수 있다.

상기에서 설명된 에어포일의 내부구조들은 복잡한 형상으로 인해 기존에는 제조될 수 없었으나, 최근 발전된 금속 3D 프린팅 기술을 적용하면, 부품을 별개로 제조하여 조립하는 것이 아닌, 일체의 연속 구조의 에어포일로 제조할 수 있다. 상기의 제1 내지 제4 실시예들은 어느 2 이상의 실시예가 서로 조합되어 제조될 수 있다.

이상, 본 발명의 실시예들에 대하여 설명하였으나, 해당 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서, 구성 요소의 부가, 변경, 삭제 또는 추가 등에 의해 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있을 것이며, 이 또한 본 발명의 권리범위 내에 포함된다고 할 것이다.

1000 : 가스 터빈
1100 : 압축기
1200 : 연소기
1300 : 터빈
2000 : 에어포일
2001 : 흡입면 2002 : 압력면
2003 : 냉각홀
2100 : 메인 캐비티
2200 : 냉각유로부
2210 : 냉각유로 입구 2220 : 충돌 캐비티
2230 : 냉각유로 2240 : 냉각유로 출구
2250 : 터뷸레이터 2260 : 충돌 유도부재
2270 : 제2 충돌 캐비티

Claims (20)

1. 외측방으로 볼록한 곡면을 이루며 냉각홀이 형성된 흡입면;
   상기 흡입면의 반대면에 상기 흡입면 방향으로 오목하게 형성되며 냉각홀이 형성된 압력면;
   상기 흡입면과 압력면에 의해 형성된 내부 공간에 형성되며, 냉각유체가 유입되는 메인 캐비티;
   상기 흡입면과 압력면의 내측면에 형성되며 상기 냉각유체가 유입되는 냉각유로 입구;
   상기 흡입면과 압력면을 이루는 벽체 내부에 상기 냉각유로 입구와 연결 형성되며, 상기 냉각유로 입구를 통해 유입된 상기 냉각유체가 유동하는 냉각유로;
   상기 흡입면과 압력면의 내측면에 형성되며, 상기 냉각유로의 단부에 형성된 냉각유로 출구와 상기 냉각홀의 입구를 감싸도록 형성된 서브 캐비티; 및,
   상기 냉각유로를 유동하는 냉각유체의 흐름 방향을 제어하여 냉각유체의 2차 충돌 냉각을 유도하기 위해, 상기 냉각유로의 내벽 일부가 상기 메인 캐비티 측으로 돌출된 제1 경사면과, 상기 제1 경사면과 대향하는 냉각유로의 내벽 일부가 상기 메인 캐비티 측으로 함몰되어 형성된 제2 경사면을 포함하는 충돌 유도부재;를 포함하는, 에어포일.
   
2. 청구항 1에 있어서,
   상기 흡입면과 압력면을 이루는 벽체 내부에 상기 냉각유로 입구와 대응하는 위치에 형성되며, 상기 냉각유로 입구로 유입된 냉각유체가 충돌하는 충돌 캐비티를 포함하는, 에어포일.
   
3. 청구항 1에 있어서,
   상기 냉각유로는 사행유로 형상으로 형성된, 에어포일.
   
4. 청구항 1에 있어서,
   상기 냉각유로 입구는 트레일링 에지(TE) 측에 형성되고 상기 냉각유로 출구는 리딩 에지(LE) 측에 형성된, 에어포일.
   
5. 청구항 1에 있어서,
   상기 서브 캐비티는 상기 흡입면과 압력면의 내측면에서 스팬 방향을 따라 복수개로 돌출 형성된, 에어포일.
   
6. 청구항 1에 있어서,
   상기 냉각유로 내부를 유동하는 냉각유체의 유동에 난류를 발생시키는 터뷸레이터를 더 포함하며,
   상기 터뷸레이터는 상기 냉각유로의 어느 일면과 그 대향면에 걸쳐서 형성된 핀 구조물인, 에어포일.
   
7. 삭제
8. 삭제
9. 청구항 1에 있어서,
   상기 제1 경사면과 제2 경사면에는 서로 대향하는 방향으로 원호 형상으로 돌출된 벤츄리 관부재가 형성된, 에어포일.
   
10. 외측방으로 볼록한 곡면을 이루며 냉각홀이 형성된 흡입면;
    상기 흡입면의 반대면에 상기 흡입면 방향으로 오목하게 형성되며 냉각홀이 형성된 압력면;
    상기 흡입면과 압력면에 의해 형성된 내부 공간에 형성되며, 냉각유체가 유입되는 메인 캐비티;
    상기 흡입면과 압력면의 내측면에 형성되며 상기 냉각유체가 유입되는 냉각유로 입구;
    상기 흡입면과 압력면을 이루는 벽체 내부에 상기 냉각유로 입구와 연결 형성되며, 상기 냉각유로 입구를 통해 유입된 상기 냉각유체가 유동하는 냉각유로;
    상기 흡입면과 압력면의 내측면에 형성되며, 상기 냉각유로의 단부에 형성된 냉각유로 출구와 상기 냉각홀의 입구를 감싸도록 형성된 서브 캐비티; 및,
    상기 냉각유로 출구를 통해 배출된 냉각유체가 상기 냉각홀을 통해 외부로 배출되기 전에, 상기 흡입면 또는 압력면을 이루는 벽체 표면에 충돌되도록 하는 제2 충돌 캐비티;를 포함하는, 에어포일.
    
11. 유입되는 공기를 압축하는 압축기;
    상기 압축기로부터 압축된 공기와 연료를 혼합하여 연소시키는 연소기; 및
    상기 연소기로부터 연소된 가스로 동력을 발생시키며, 상기 연소 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 이루며 냉각홀이 형성된 흡입면;
    상기 흡입면의 반대면에 상기 흡입면 방향으로 오목하게 형성되며 냉각홀이 형성된 압력면;
    상기 흡입면과 압력면에 의해 형성된 내부 공간에 형성되며, 냉각유체가 유입되는 메인 캐비티;
    상기 흡입면과 압력면의 내측면에 형성되며 상기 냉각유체가 유입되는 냉각유로 입구;
    상기 흡입면과 압력면을 이루는 벽체 내부에 상기 냉각유로 입구와 연결 형성되며, 상기 냉각유로 입구를 통해 유입된 상기 냉각유체가 유동하는 냉각유로;
    상기 흡입면과 압력면의 내측면에 형성되며, 상기 냉각유로의 단부에 형성된 냉각유로 출구와 상기 냉각홀의 입구를 감싸도록 형성된 서브 캐비티; 및,
    상기 냉각유로를 유동하는 냉각유체의 흐름 방향을 제어하여 냉각유체의 2차 충돌 냉각을 유도하기 위해, 상기 냉각유로의 내벽 일부가 상기 메인 캐비티 측으로 돌출된 제1 경사면과, 상기 제1 경사면과 대향하는 냉각유로의 내벽 일부가 상기 메인 캐비티 측으로 함몰되어 형성된 제2 경사면을 포함하는 충돌 유도부재;를 포함하는, 가스 터빈.
    
12. 청구항 11에 있어서,
    상기 흡입면과 압력면을 이루는 벽체 내부에 상기 냉각유로 입구와 대응하는 위치에 형성되며, 상기 냉각유로 입구로 유입된 냉각유체가 충돌하는 충돌 캐비티를 포함하는, 가스 터빈.
    
13. 청구항 11에 있어서,
    상기 냉각유로는 사행유로 형상으로 형성된, 가스 터빈.
    
14. 청구항 11에 있어서,
    상기 냉각유로 입구는 트레일링 에지(TE) 측에 형성되고 상기 냉각유로 출구는 리딩 에지(LE) 측에 형성된, 가스 터빈.
    
15. 청구항 11에 있어서,
    상기 서브 캐비티는 상기 흡입면과 압력면의 내측면에서 스팬 방향을 따라 복수개로 돌출 형성된, 가스 터빈.
    
16. 청구항 11에 있어서,
    상기 냉각유로 내부를 유동하는 냉각유체의 유동에 난류를 발생시키는 터뷸레이터를 더 포함하며,
    상기 터뷸레이터는 상기 냉각유로의 어느 일면과 그 대향면에 걸쳐서 형성된 핀 구조물인, 가스 터빈.
    
17. 삭제
18. 삭제
19. 청구항 11에 있어서,
    상기 제1 경사면과 제2 경사면에는 서로 대향하는 방향으로 원호 형상으로 돌출된 벤츄리 관부재가 형성된, 가스 터빈.
    
20. 유입되는 공기를 압축하는 압축기;
    상기 압축기로부터 압축된 공기와 연료를 혼합하여 연소시키는 연소기; 및
    상기 연소기로부터 연소된 가스로 동력을 발생시키며, 상기 연소 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 이루며 냉각홀이 형성된 흡입면;
    상기 흡입면의 반대면에 상기 흡입면 방향으로 오목하게 형성되며 냉각홀이 형성된 압력면;
    상기 흡입면과 압력면에 의해 형성된 내부 공간에 형성되며, 냉각유체가 유입되는 메인 캐비티;
    상기 흡입면과 압력면의 내측면에 형성되며 상기 냉각유체가 유입되는 냉각유로 입구;
    상기 흡입면과 압력면을 이루는 벽체 내부에 상기 냉각유로 입구와 연결 형성되며, 상기 냉각유로 입구를 통해 유입된 상기 냉각유체가 유동하는 냉각유로;
    상기 흡입면과 압력면의 내측면에 형성되며, 상기 냉각유로의 단부에 형성된 냉각유로 출구와 상기 냉각홀의 입구를 감싸도록 형성된 서브 캐비티; 및,
    상기 냉각유로 출구를 통해 배출된 냉각유체가 상기 냉각홀을 통해 외부로 배출되기 전에, 상기 흡입면 또는 압력면을 이루는 벽체 표면에 충돌되도록 하는 제2 충돌 캐비티;를 포함하는, 가스 터빈.

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