Development and Validation of Open-Source-based Gas Turbine Performance Model Using Design Data

복합화력발전소의 성능 감시 및 진단을 위한 신뢰성 있는 성능해석 모델의 필요성이 높아지고 있으나, 기존 상용 소프트웨어는 높은 라이선스 비용과 제한된 확장성으로 인해 실시간 모니터링이나 맞춤형 분석에 제약이 있었다. 본 연구에서는 오픈소스 시뮬레이션 환경인 OpenModelica와 ThermoSysPro 라이브러리를 기반으로 가스터빈 성능해석 모델을 개발하고, GE MS7001FA 가스터빈의 설계 데이터 및 실증 인수성능시험 결과로 모델의 타당성을 검증하였다. 설계점 검증에서는 정격 출력 기준 약 1.63%의 오차를 확인하였고, 정격 출력을 제약 조건으로 한 역해석에서 설계 공기유량과 1.02% 이내에서 일치하였다. 현장 성능시험 검증에서는 역해석으로 도출된 설계 체적유량에 보정 질량유량 방법을 적용하여 각 시험 조건의 흡입 공기량을 산출하였으며, 4개 케이스의 출력 예측 평균 절대 상대오차(MAPE: mean absolute percentage error)는 0.19%로 높은 재현성을 보였다. 이는 오픈소스 기반 시뮬레이션이 ASME PTC-22 성능시험 불확도 기준(출력 ±1%) 이내의 정확도로 가스터빈의 성능을 재현할 수 있음을 보여주며, 상용 도구의 실질적 대안 가능성을 제시한다. 향후 폐열회수보일러(HRSG: heat recovery steam generator) 및 증기터빈 모델과의 연계를 통해 복합화력발전소 전주기 성능감시 시스템으로 확장하고자 한다.