Tunnel and Underground Space (터널과지하공간)

Korean Society for Rock Mechanics and Rock Engineering (한국암반공학회)
권호 표지

Transient heat conduction in rock mass around arch shape cold storage cavern and estimation of in-situ thermal properties

아치형 냉동저장공동 주위암반의 비정상상태 열전도 특성 및 열물성 평가

  • 신중호 (한국자원연구소 자원연구부) ;
  • 박연준 (수원대학교 공과대학 토목공학과) ;
  • 김호영 (SK 건설(주)) ;
  • 박찬 (한국자원연구소 자원연구부)
  • Published : 1999.03.01
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Abstract

The characteristics of heat conduction for the heat source boundary like an arch shape cavern are different from those for the semi-infinite or circular boundary which can be driven theoretically. A new form of transient heat conduction equation in rock mass around the arch shape cavern is evaluated with analyzing the pattern of the rock temperature distribution measured at the cold storage pilot plant. The new equation, which is driven by adopting a shape function, $SF=\sqrt{logx_0/log(x_0+x)}$ to the solution for a semi-infinite boundary, has the semi-radial form of temperature variation with distance. And, thermal properties of rock mass are estimated by comparing the rock temperature distributions by this equation with those by measurement. Thermal conductivity and specific heat of rock mass are estimated as giving the difference of 20~25% compared to those of laboratory scale. This difference seems to be caused by discontinuity like joint and water content in rock mass.

아치형 공동의 열원 경계에 대한 열전도 특성은 반무한평면이나 원형공동에 대한 열전도 특성과는 다른 양상을 나타낸다. 본 연구에서는 지하 냉동저장 pilot plant 의 운영을 통하여 계측된 저장공동 주위안반내 온도분포패턴의 분석을 통하여 아치형 공동의 열원 경계를 갖는 새로운 열전도식을 유도하였다. 계측된 암반온도 분포패턴은 선형적 변화와 로그함수적 변화의 중간적인 양상을 보였다. 열전파에 미치는 열물성 변수들의 영향도 분석 및 도출된 열전도식과 현장계측에 의한 암반온도 분포양상의 비교를 통하여 암반의 열물성을 추정하였다. 추정된 암반의 열전도도와 비열은 실내시험에 의한 무결 암석의 열물성과 비교해 20~25%의 차이를 보였다. 이는 암반내의 절리와 지하수의 영향에 기인한 것으로 판단되는데, 앞으로 현지암반에 대한 이들 영향요소의 조사와 열물성의 측정 및 비교분석을 통하여 정량적인 상관관계의 규명이 이루어져야 할 것이다.

Keywords

References

  1. 통상산업부 보고서 에너지 절약형 지하 냉장 및 냉동저장 설계기술개발 김호영(외)
  2. Conduction of Heat in Solids Carslaw, H.S.;J.C. Jaeger
  3. Transport Process and Unit Operations Geankoplis, C.J.
  4. Handbook of Chemistry(13th ed.) v.10 Lange, N.A.
  5. Unit of Operations of Chemical Engineering(3rd ed.) McCabe, W.L.;J.C. Smith
  6. Basic Heat and Mass Transfer Mills, A.F.
  7. Basic Heat Transfer Ozisik, M.N.
  8. Norwegian Underground Storage Cold storage plant in rock cavern Bollingmo, P.
  9. 94 Int'l Symp. for Grain Elecvator and Underground Food Storage Storing of food and drinking water in rock caverns in Norway Broch, E.;P. Frivik;M. Dorum
  10. Rockstore v.77 Energy economy in Rock Stores Dorum, M.
  11. 94 Int'l Symp. for Grain Elevator and Underground Food Storage Feasibility study for underground frozen meat storage Kim, H.Y.;Y.J. Park;K.C. Nam
  12. 1st Asian Rock Mechanics Symp.-Environmental and Safety Concerns in Underground Construction Analysis of thermo-mechanical behavior of underground cold storage cavern Park, Y.;J.H. Synn;C. Park;H.Y. Kim
  13. Commercial food freezing operations fresh foods in the freezing preservation of foods Tressler, D.K.;W.B. Van Arsdel
  14. Journal of Geophysical Research v.100 no.B6 Determination of thermal conductivity for deep boreholes Pribnow, Daniel F.C.;John H.Sass
  15. DECOVALEX-Mathematical MOdels of Coupled T-H-M Processes for Nuclear Waste Repositories, SKI Report v.95 no.80 Experiment and numerical analysis of test case 3(Big-Ben laboratory T-H-Mexperiment) Fujita, T.;Y. Moro;K. Hara;A. Kobayashi;Y. Ohnishi