A Study on the Effects of Heat Pump Using Standing Column Well on Soil and Groundwater Microorganisms

스탠딩컬럼웰을 적용한 지열히트펌프의 토양 및 지하수 미생물에 대한 영향 연구

  • Received : 2009.07.10
  • Accepted : 2009.10.14
  • Published : 2009.12.01

Abstract

Standing column well (SCW) heat pump system produces geothermal energy by the heat exchange of the groundwater. If SCW system changed the temperature of soil and groundwater, it could also change species or population of microorganisms. Therefore it is needed to research about the effect of temperature change on microorganisms to use eco-friendly geothermal energy. We produced the simulative heat pump system (SHPS) and observed the change of the soil temperature in SHPS. Characteristic analysis of microorganisms isolated from soil was performed and groundwater temperature variation was evaluated. Also the bleeding effect in SHPS was investigated and the results are included. As the results, the population of microorganisms was increased about 90%, as the groundwater temperature increased 2-3 celsius degree. However the species of microorganism was little influenced by the temperature change of the soil.

스탠딩 컬럼웰(Standing Column Well) 히트펌프시스템은 지하수의 열교환으로부터 지열에너지를 생산한다. 모의지열펌프시스템(SHPS)을 제작하고 이를 이용하여 변화하는 토양의 온도를 관찰하고, bleeding 실험 후 SHPS 내에서 토양 미생물의 양과 종의 변화를 파악하였다. 이와 같은 실험을 통해 토양의 온도 변화와 수분의 변화에 의해 토양 내 미생물의 전반적인 양은 감소하였고, 종의 개체수가 감소함을 볼 수 있었다. 열원으로 사용되는 지하수의 성상분석을 통해 사용 전 후의 특성을 파악하고, 지하수 시료를 생활용수 기준으로 수질 분석 하였다. 그 결과 지하수의 수질 자체가 매우 양호하여 지하수 오염은 일어나지 않은 것으로 파악되었다. 또한 지하수 시료의 경우에도 지하수 내 존재하고 있는 미생물의 종과 양의 변화를 파악하여, 열원으로 사용 전 후의 미생물의 종과 양이 변화 한다는 것을 알 수 있었다. 지하수의 온도가 2-3도 증가함에 따라 미생물의 양이 90% 정도 늘어났으며, 토양에 비해 종의 변화는 크지 않음을 확인할 수 있었다.

Keywords

References

  1. 김건영, 고용권, 김천수, 배대석, 박맹언 (2000), 유성 지역 지열수의 지구화학적 특성 연구, 지하수토양환경학회지, Vol. 7, No. 1, pp. 32-46.
  2. 김영복 (1998), 엔지구동 지열 열펌프의 성능 분석 : 부산.진주지방 지중온도 예측, 한국농업기계학회, Vol. 23, No. 2, pp. 135-146.
  3. 김용식, 김중헌, 황광일 (2006), 주상복합 건축물에 적용된 지열이용 히트펌프 시스템의 냉방 성능 평가, 한국태양에너지학회 논문집, Vol. 26, No. 4, pp. 9-16.
  4. 김태웅, 유호천 (1997), 주거 냉난방용 지열 에너지 이용효과에 관한 연구, 대한건축학회 논문집, Vol. 33, No. 2, pp. 151-157.
  5. 나상민 (2007), 지열 탐사 및 활용, 한국지반환경공학회, Vol. 8, No. 1, pp. 19-30.
  6. 박시삼 (2007), 지열의 정의, 한국지반환경공학회, Vol. 8, No. 1, pp. 6-18.
  7. 박시삼, 신경수 (2006), 지열이용 히트 펌프, 한국지반환경공학회, Vol. 7, No. 4, pp. 8-18.
  8. 박정환, 김주영, 홍원화, 안창환 (2008), 주거용 건물에 적용된 지하수 이용 지열 히트펌프 시스템의 냉방성능에 관한 연구, 대한건축학회 논문집, Vol. 24, No. 3, pp. 273-280.
  9. 박종덕, 김지천, 윤기홍 (2007), Thiodiglycol를 분해하는 Cupriavidus sp.의 분리특성, 미생물학회지, Vol. 43, No. 4, pp. 311-316.
  10. 에너지 관리공단 신.재생에너지센터 (2008), 신.재생에너지 RD&D 전략 2030 : 지열, pp. 81-88
  11. 이의준 (2006), 지열원 열펌프 시스템 개발 및 보급 활성화 개선방안, 한국 신.재생에너지학회 추계학술대회논문집, pp. 202-205.
  12. 정두영, 송인근, 김영준 (2007), 음식물류폐수처리를 위한 유기물분해 미생물의 분리 및 동정, 유기성자원학회, Vol. 15, No. 2, pp. 128-135.
  13. 정상진, 이근상 (2008), 국내 지열에너지의 사용 현황과 환경 영향, 한국공업화학회 공업화학전망, Vol. 11, No. 4, pp. 1-8.
  14. 정팔진, 조선영, 현미희, 김민정, 이은주, 전민식 (2004), Burkholderia cepacia를 이용한 축산폐수의 처리, 한국물환경학회지, Vol. 20, No. 6, pp. 547-554.
  15. 최미영, 고명진, 김용식, 박진철, 이언구 (2009), 지열히트펌프 시스템의 국내 적용현황 조사 및 분석, 대한설비공학회, Vol. 21, No. 5, pp. 267-272.
  16. DOE (2001), Ground-source Heat Pumps Applied to Federal Facilities-2nd edition, Federal Energy Management Program DOE/EE-0245(PNN L-13534), US Department of Energy, pp. 44.
  17. Kavanaugh, S.P. and Rafferty, K. (1997), Ground-Source Heat Pumps : Desing of Geothermal Systems for Commercial and Institutional Buildings, ASHRAE, Atlanta, pp. 167.
  18. Lee, J. Y. and Song, S. H. (2007), Groundwater Chemistry and Ionic Ratios in a Western Coastal Aquifer of Buan, Korea: Implication for Seawater Intrusion, Geosciences Journal, Vol. 11, No. 3, pp. 259-270. https://doi.org/10.1007/BF02913939
  19. Rees, S., Spitler, J., Deng, Z., Orio, C. and Johnson, C. (2004), A Study of Geothermal Heat Pump and Standing Column Well Performance, ASHRAE Transactions, Vol. 110, No. 1, pp. 3-13.
  20. Taylor, H.E., Djawotho, P. and Stiles, L. (1998), Four Year Energy Analysis of the Stockton College Geothermal HVAC Retrofit. 2nd Stockton Geothermal Conference, pp. 6.
  21. York, K.P., Jahangir, Z.M.G.S., Solomon, T. and Stafford, L. (1998), Effects of a Large Scale Geothermal Heat Pump Installation on Aquifer Microbiology. 2nd Stockton Geothermal Conference, pp. 8.