스웨덴에 본사를 두고 있는 지멘스 인더스트리얼 터보머시너리(이하 SIT)는 산업용 및 석유, 가스 응용 분야의 발전용 가스터빈을 제조한다. 지멘스 산업용 터빈의 성능 스펙트럼은 15~60MW 범위이며, 지멘스의 여러 지사에서도 이 엔지니어링 걸작을 위한 장기적인 서비스 및 유지보수 서비스를 제공한다. 유지보수 비용을 줄이기 위한 노력으로 SIT는 EOS의 기술 및 장비를 이용하여 적층 제조 기술의 개발 및 구현을 위한 작업을 지속하고 있다.

■ 자료 제공 : EOS, www.eos.info

가스터빈은 공기흡입구, 압축기, 연소기, 터빈 및 고온바스 배출구로 구성된다. 엔진을 통과하는 공기는 압축기에서 압축된다. 연소실에서는 압축 공기가 연료와 혼합되어 연소의 운동 에너지를 증가시키기 위해 연소된다. 터빈에서 운동 에너지는 기계 에너지로 변환된다. 이 기계적 에너지는 가스터빈 압축기 및 발전기(전기 생성용) 또는 다른 구동장비(예 : 파이프라인을 통해 가스, 오일을 펌핑하는 압축기)를 구동하는데 사용된다. 작동 중 엔진의 고온 가스 경로의 부품들(블레이드, 베인)은 1000℃가 넘는 고온에 노출된다. 이로 인해 이 부품들은 높은 마모 손상을 입게 된다.

이는 버너팁(연료와 공기 혼합물의 점화가 일어나는 지점)에서도 마찬가지이다. 마모의 영향을 명확하게 파악하고 측정할 수 있다. SIT는 버너팁을 수리해야 하는 작업 규정 시간을 설정하기 위해 엄격한 테스트를 수행했다. 기존의 수리절차에는 버너팁의 큰 부분을 사전제작해야 했다. 이 조립식 버너팁은 설정된 수리 요망 작업 규정 시간 이후 기존의 버너팁을 잘라낸 뒤 용접 작업을 통해 교체되었다. 기존의 수리 절차는 상당한 하위 프로세스 및 검사 작업을 포함하였고, 많은 시간을 소비하였다. SIT는 수리 절차 간소화 및 속도 향상을 위해 적층제조(Additive Manufacturing : AM) 기술을 적용하였다.

SIT는 이 작업을 수행하기 위한 혁신적인 파트너로서, 우수한 적층제조 기술을 보유하고 있으며 짧은 시간 내 맞춤화된 사내 금속가공용 장비(EOSINT M280)를 개발할 수 있는 EOS를 선택하였다. EOS는 특히 800mm 크기의 버너를 수용하도록 장비 내부 사이즈를 변경하였다. 또한 카메라 시스템 및 광학 측정 시스템과 같은 추가 하드웨어 구성요소를 더하였고 그에 대응하도록 소프트웨어를 조정하였다. EOS는 1 년 안에 광범위한 EOSINT 시스템의 재 작업을 수행했다.

초기 단계부터 이 접근법은 여러 이점을 보였다. SIT는 버너팁의 상당 부분을 교체하는 대신 손상된 부분만 제거하여 수리할 수 있다. 또한 수리 과정에서 이전 버전의 버너에 최신 디자인을 적용하여 다시 제작할 수 있다. 이는 오래된 버너를 수리하는 것 뿐만 아니라 그 기능을 향상시켜 적층제조라는 용어에 새로운 의미를 부여했다. 

여러 데이터와 수치들은 새로운 수리 프로세스의 성공을 상세히 보여준다. 수리 시간 감소 및 신속한 수리 서비스 대응 가능이라는 SIT의 핵심 관심사에 중대한 영향을 주었다. 이는 또한 수리 프로세스 및 유지보수와 관련된 비용 절감을 위한 추가적인 기회를 열어주었다.

자체 수리 프로세스 개선 외에도 SIT는 고객에게 전략적인 이점을 제공할 수 있었다. SIT는 수리 프로세스에 최신 기술을 통합하여 터빈을 개선할 수 있다. 이를 통해 수년간 사용해 온 터빈에도 최신 기술을 적용시킬 수 있다. 지멘스 에너지 서비스, 오일&가스 및 인더스트리얼 애플리케이션의 기술 혁신 본부장인 Vladimir Navrotsky 박사는 “이 새로운 수리 기술을 통해 우리는 이와 같은 고정밀 작업을 훨씬 더 신속히 수행하고자 한다”고 전했다.

EOS의 프로젝트 매니지먼트 오피스 수장인 Stefan Oswald는 “EOS의 기술은 수리의 영역에서 큰 성공을 이뤄냈다. EOS는 각 고객의 요구사항을 충족시키기 위하여 신속하고 고객 맞춤화된 시스템 설비 구성이 가능함을 보여주었다. 이는 하드웨어, 소프트웨어 모두에 대한 수정이 필요했다. 이 프로젝트의 모든 관계자들은 최종 결과뿐 아니라 이 프로젝트의 완성까지의 경로에도 모두 만족해했다”고 말했다.