{{위키데이터 속성 추적}}
[[파일:Geared_Turbofan_NT.PNG|섬네일|250x250px|기어드 터보팬 엔진<br />
1.팬<br />
2.감속장치(유성기어)]]
[[파일:ALF502.JPG|섬네일|[[봄바디어 챌린저 600]]에 탑재된 ALF502 기어드 터보팬]]
'''기어드 터보팬'''(Geared Turbo Fan Engine, '''GTF''')은 [[제트 엔진]]의 일종이다. [[터보팬]]의 발전형으로, 종래와 다른 것은 팬을 감속시켜 구동하는 유성기어 장치를 탑재하고 있다는 점이다.

== 개요 ==
[[파일:Turbofan_operation.png|섬네일|250x250px|(비교) 터보팬의 구조도<br>
팬축에 감속장치가 없다]]
일반적으로 터보팬 엔진은 팬(프로펠러기의 프로펠러에 해당)의 지름을 크게 할수록, 즉 바이패스비(by-pass ratio)를 크게 할수록 연비를 향상시킬 수 있다. 엔진의 추력은 팬이 밀어내는 공기의 양과 속도에 좌우된다.
이때 바이패스비를 크게 하면 같은 속도에서 더 많은 면적의 공기를 밀어낼 수 있어 추력을 높일 수 있게 되거나 혹은 같은 추력을 얻기 위해 더 적은 연료를 쓸 수 있게 된다.<br>
바이패스비를 올린다는 것은 저압터빈의 지름에 대한 팬의 지름의 상대적인 비율이 늘어나는 것을 의미하는데, 지름을 너무 크게 하거나 회전수를 너무 빠르게 하면 팬 블레이드 끝단의 속도가 음속에 도달하면서 조파항력([[wave drag]])에 의해 에너지 효율에 큰 손실이 생긴다.<ref>[http://www.reddit.com/r/AskEngineers/comments/2acue3/in_a_commercial_aircraft_bypass_turbofan_do_the/ In a commercial aircraft bypass turbofan do the rotor blades exceed the speed of sound?]</ref> 만약 팬의 회전수를 팬 블레이드에 있어 가장 적당한 속도로 회전시키려 하면, 종래의 터보팬 엔진의 경우 팬과 직결된 저압 압축기 및 [[터빈|저압 터빈]]의 회전수가 함께 떨어지게 된다. 그런데 터빈과 압축기의 회전수가 낮아지면 압축효율이 저하되면서 전체적인 에너지 효율이 함께 떨어지게 된다. 낮은 회전수에도 적절한 압축효율을 유지하고 팬 및 저압 압축기의 회전에 필요한 에너지를 충분히 얻기 위해서는 더 고온 고압에서 연소되기 위해 압축비를 올리거나 저압 터빈의 단수를 늘려야 한다. 전자의 경우 고온을 견딜 수 있는 재료가 고가이고 설계와 공정이 더 치밀해져야 한다는 점, 너무 고온이 되면 산화질소나 일산화탄소 등의 유해 배기가스가 늘어난다는 점, 그리고 후자의 경우 늘어난 터빈의 단수만큼 엔진의 중량이 늘어나 결국 더 많은 연료를 필요로 하게 되어 엔진효율 상승분이 상쇄되어 버린다는 점 등의 문제가 발생한다.<br>

이러한 딜레마를 해결하기 위한 한 방법으로 팬과 저압터빈이 각각 최적화된 회전수를 유지하면서 조파항력에 의한 손실을 줄이기 위한 설계로 저압터빈과 팬 사이에 변속기어가 설치되었다. 이 설계에 따르면 팬과 저압압축기가 각자 필요한 회전수로 회전할 수 있게 되어, 엔진의 저압압축기와 저압터빈의 단수와 부품 수 및 중량도 함께 줄일 수 있다. 또한 팬의 저속 회전으로 인해 기존 터보팬 엔진에 비해 소음을 대폭 줄일 수 있다. 기어드 터보팬 엔진을 탑재한 [[브리티시 에어로스페이스 146|BAe 146]]은 당시는 물론 지금까지도 제트기로서는 세계에서 가장 조용한 민간항공기 중 하나로<ref>[http://www.technologyreview.com/news/421992/more-efficient-jet-engine-gets-in-gear/ More Efficient Jet Engine Gets in Gear]</ref>, [[런던]] 도심에 가까운 [[런던 시티 공항]]에서 활약하고 있다. <br>

하지만 저압터빈에서 생산된 일부 에너지를 추가된 기어장치에서의 전달손실에 의한 발열로 상당히 잃게 된다는 점, 터빈과 압축기에서 줄인 중량보다 추가된 감속기어의 중량이 더 낮아야 한다는 점, 그리고 기어장치의 제조 비용과 신뢰성에 대한 검증이 필요하다는 점 등도 지적되고 있다. 2017년 기준으로, 제트엔진 시장에서 기존의 터보팬을 업그레이드한 엔진과 대등한 경쟁을 하고 있지만 새로운 엔진설계에 따른 생산수율 저하와 부품공급원 연계 등에서의 차질로 인해 출하가 늦어지는 문제도 함께 겪고 있다.<ref>[https://www.bloomberg.com/news/articles/2016-10-10/pratt-s-10-billion-jet-engine-stumbles-in-bid-to-dethrone-ge Pratt Stumbles in $10 Billion Bid to Dethrone GE in Jet Engines]</ref>

== 엔진 ==
* PD-18R（계획중）
* PD-30
* ALF 502/LF 507
* TFE731
* PW1000G

== 같이 보기 ==
* <big>[[터보팬]]</big>
* [[프롭팬]]
* [[터보프롭팬]]

== 각주 ==
{{각주}}

== 외부 링크 ==
* [https://web.archive.org/web/20081122093643/http://www.machinedesign.com/ContentItem/72724/GreenTechnologyJetsGearuptoFlyGreener.aspx Jets Gear up to Fly Greener]<br>
* [http://www.pw.utc.com/vgn-ext-templating/v/index.jsp?vgnextoid=2e35288d1c83c010VgnVCM1000000881000aRCRD&prid=5148df489cb65110VgnVCM100000c45a529f____ Pratt & Whitney Launches Geared Turbofan Engine with Mitsubishi Regional Jet]
* [http://www.flightglobal.com/articles/2007/10/09/218128/pictures-pratt.html Pratt & Whitney Geared Turbofan engine selected to power Mitsubishi Regional Jet]
* [http://www.flightglobal.com/articles/2007/10/09/217631/mtu-aero-engines-designs-high-speed-turbine-for-p.html MTU Aero Engines designs high-speed turbine for P&W's GTF geared turbofan]
* [http://www.flightglobal.com/articles/2008/08/18/314854/first-phase-of-gtf-flight-testing-complete.html First phase of GTF flight testing complete]

[[분류:항공기 엔진]]
[[분류:제트 엔진]]