• 한국가스학회지
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• 제21권5호
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• pp.36-44
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• 2017

건물용 연료전지 시스템은 공기와 수소의 전기화학반응을 통하여 전기와 열을 생산하는 신재생에너지 시스템이다. 국내의 건물용 연료전지 시스템은 매년 수백기가 판매될 정도로 진행이 되고 있으며, 건물용 연료전지 시스템내에 많은 부품이 국내제품이 아닌 외국 제품에 의존하고 있다. 건물용 연료전지시스템의 중요부품인 연료처리장치를 한국가스공사에서 개발하여 현재 장기내구성 평가를 진행하고 있으며, 국내외에서 개발된 연료승압 블로워를 평가하고, 한국가스공사의 연료처리장치와 BOP와 연계하여 평가를 진행하였다. 한국가스공사에서 개발된 연료처리장치는 76%이상의 효율과 3,000시간 운영에도 일정한 성능을 유지하는 것을 확인할 수 있었고, 국내에서 개발된 연료승압 블로워는 후단압력 및 온도에 따른 소비전력의 평가시 국외의 연료승압 블로워와 대등한 특성을 나타내었으며, 연료처리장치와 BOP가 연계된 연료처리장치 모듈평가시에도 우수한 성능을 나타내었다.

• KEPCO Journal on Electric Power and Energy
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• 제5권1호
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• pp.25-32
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• 2019

K-BEMS 시스템은 태양광과 배터리를 Hybrid PCS 및 EMS로 구성하여, 건물에너지 절감 및 건물 PEAK 부하를 감축하기 위해 도입되었으며, 200여 한전 사옥에 보급되어 시범 운영되고 있다. K-BEMS 시스템을 보다 안정적으로 그리고 효율적으로 운영하기 위한 K-BEMS 연구과제를 2016년 1월부터 2018년 현재까지 전력연구원이 약 3년간 걸쳐 수행하였다. 본 논문에서는 K-BEMS 연구과제에서 수행한 9가지 Scheduling 운전 모드 시험 결과 및 3년간의 Scheduling 운전 결과 발견한 문제점, 그리고 이 문제점 해결을 위해 도입한 제어 알고리즘을 보여 주고 있다. K-BEMS 9가지 Scheduling 자동제어 운전모드 시험을 수행 하였으며, 이 중 3가지 운전모드에서 알고리즘 개선 사항을 발견하였는데, 이들 3가지 경우 모두 배터리 연계 운전과 관련이 있는 것으로 드러났다. 배터리 SOC(State of Charge)는 통상 20% 이상에서 운전되는데, 20% 이하가 되면 배터리 보호 차단기가 동작하여 K-BEMS 자동 운전이 정지되는 현상을 발생한다. 그런데 이 Hybrid 자동제어 모드에서, 배터리 차단기 trip시 태양광 공급마저 중단되는 현상을 발견하였다. 그러므로, Hybrid 공급모드에서 배터리의 차단기가 동작될 경우, 태양광 단독운전으로 자동 전환하여 태양광 공급마저 중단되지 않도록 알고리즘을 재구성하여 자동제어 운전하는 것이 총 에너지 절감 측면에서 반드시 필요한 것으로 분석되었다. 이 때, 계측제어 오차를 감안하여야 하며, 배터리 정지를 너무 보수적으로 의식하여, SOC 운전 Range를 너무 축소해서 운전하면 당초의 피크 부하 저감 이라는 경제성 목표를 달성할 수 없으므로, 효과적인 hybrid 운전(건물 피크 부하 감축 운전)을 위해서는 정지된 SOC 값을 컴퓨터가 기억하고 있다가, 향후 재가동 자동제어 운전시에서는 SOC Range값을 변경 조정 하여 최적 제어 운전하는 자동제어 알고리즘이 PV & Battery hybrid peak load demand control에서 반드시 필요한 것으로 나타났다.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 한국신재생에너지학회 2010년도 춘계학술대회 초록집
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• pp.198.1-198.1
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• 2010

우리나라 남부지방은 대체적으로 태양 일사량이 풍부하여 태양열 시스템의 설치조건으로는 가장 좋은 지역이다. 현재까지 국내에 보급된 태양열 시스템은 외기조건이 불량한 경우에는 비효율적이다. 최근 태양열 온수기는 전국적으로 매우 활발히 보급되고 있고 태양열 온수기에 대한 일반인들의 인식은 그 어느 때보다 높다고 할 수 있다. 태양열이용 열펌프시스템 기술은 소형 온수기에의 적용 뿐 아니라 건물의 난방기술에도 적용되고 있다. 본 연구에서는 태양열 집열기 직접 팽창식 열펌프시스템(이하 '태양열 시스템')의 열성능 효율 향상에 가장 많이 기여하는 팽창장치와 롤본드형 태양열집열기에 대하여 실험하였고 현장 적용가능성을 분석하였다. 또한 태양열 열펌프식 온수 및 난방시스템의 한국의 남부지방에서의 적용가능성은 지난 관련연구결과를 분석하여 비교하여 모색하였다.

• 한국건축시공학회지
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• 제18권2호
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• pp.117-123
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• 2018

건물의 건설 및 운영에 있어서 에너지 효율성을 증가시키는 것은 현재 매우 중요한 이슈이다. 에너지 효율은 기본적으로 열전도율이 낮은 재료를 이용할 때 이루어질 수 있으며, 이를 위한 가장 좋은 방법은 재료 내부의 공극률을 상승시키는 것이다. 일반적으로 시멘트 복합체에 공극률을 상승시키기 위한 방법에는 발포제, 기포제 및 알루미늄 가루와 같은 반응성 분말을 활용하는 것인데 본 연구에서는 이들에 대한 대안으로 과산화수소를 이용하고자 하였다. 과산화수소 혼입 시멘트 모르타르를 제작하고 이의 부피 팽창, 단위용적중량, 압축강도 및 열전도율을 측정하였다. 실험 결과에 따르면 과산화수소의 혼입률이 증가할수록 공극률은 증가하고 이로 인해 압축강도 및 열전도율이 감소하는 것으로 나타났다. 따라서 과산화수소를 이용하여 경량기포 모르타르의 제작이 충분히 가능한 것으로 파악되었다.

• 에너지공학
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• 제21권3호
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• pp.265-270
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• 2012

에너지절약에 대한 규제가 심하고 국민 다수가 에너지절감에 대한 관심이 높은 상태에서 사업계획승인을 받은 건축물이 건축허가가 지연되어 주변 신규 사업건과 함께 입주된 지역에서 관리비가 20~30% 차이가 발생한다면 심각한 민원이 될 것이다. 따라서 사업계획승인 시점에 에너지절약계획서를 작성하되 주택법 시행령 제18조로 인한 공사착수가 연장이 되어 2년이 경과 되거나 지연 될 때에는 건축허가 시점에서 현 기준에 의한 에너지절약계획서를 적용하는 것이 국가 에너지계획이나 민원에 대한 미연에 방지책이 될 것이라 생각한다. 에너지절약계획서의 목적과 요소의 기술들이 그 기능을 다하지 못하고 단순히 인, 허가 수순에 지나지 않는다면 많은 인력을 투입하여 검토하고 자문하는 것이 무의미한 시간 손실일 것이다. 정부나 건축주가 에너지 save측면을 공감하고 건물에너지효율을 개선하여야 할 것이다.

• 한국정보전자통신기술학회논문지
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• 제12권3호
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• pp.273-281
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• 2019

국가 총에너지 소비량 중 건축물에서 소비하는 에너지는 전체의 10% 이상을 차지고 있다. 이러한 이유로 우리나라는 2025년부터 제로에너지 건물 의무화 정책을 채택하였고, 결국 건축물 에너지 절감 기술에 대한 연구가 요구되고 있다. 건축물 중 빌딩의 에너지 소비 형태를 분석해보면 조명 및 냉난방 에너지가 전체 에너지 소비량의 60% 이상을 차지하고 있는데, 이는 태양광 취득률 및 창문의 개폐 운용과 직접적인 연관이 있다. 본 논문에서는 건축물에너지 관리시스템에 취득 정보를 전송하기 위한 창호용 저전력 IoT 센서 모듈을 개발하기 위해 연구를 진행하였다. 이 모듈은 외부 환경 및 창문 개폐 상태 정보를 실시간으로 빌딩 에너지 관리 시스템에 전송하여 능동적으로 에너지 절감 조치를 취할 수 있게 네트워크를 구성하였다. 모듈에 사용되는 전력은 하베스트 에너지 중 태양광 발전을 이용한 독립적인 전원으로 설계하였다. 전원은 Buck 컨버터를 적용하여 MPPT 제어를 통해 리튬이온 배터리에 4V로 충전하는 방식으로 효율은 약 85.87%이다. 통신은 WiFi 방식을 적용하여 실시간으로 전송할 수 있도록 구성하였다. 모듈의 소비전력 저감을 위해 하드웨어 및 소프트웨어 측면에서 분석하여 저전력 IoT 센서 모듈을 구현에 대한 연구를 진행하였다.

• 에너지공학
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• 제11권1호
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• pp.1-9
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• 2002

우리나라에 보급된 축냉시스템 이용효율 향상과 전력사용 합리화 방안을 제시함으로써 빙축열 시스템의 보급활성화를 통한 하절기 피크부하 경감에 기여코자 빙축열 설비의 성능시험을 실시한 결과 COP주간 3.8, 축열 3.0대비 30% 이상 성능이 감퇴한 주간 2.6∼3.4, 축열 2.1∼3.0정도로 냉동기가 가동되고 있으며, 축열율은 15개 건물 중 3개 건물(21.4%)만이 축열능력 대비 40% 이상의 축열을 실시하고 있는 것으로 분석되었다. 이처럼 운전성능 감퇴를 개선하기 위하여는 축냉(빙축열)설비 운전시 빈번히 발생하는 3-Way 밸브오동작, 냉각능력 감소, 팽창밸브 동작 부적절, 운전모드별 제어설정 오류 등에 의한 축냉능력 감퇴현상을 시정하고, 냉동기의 브라인배관 By-pass, Ice Slurry system운전모드별 배관분리, 냉온수펌프의 회전수제어 등의 배관계통 개선검토가 필요하며, 축냉(비축열) 시스템특징 별로는 Ice on Coil system은 냉방부하 확장성에 제약, Ice Ball system은 축열조의 수밀유지, Ice lens system의 제빙운전시 COP 저하, Ice Slurry system은 주간 운전시 저온운전에 따른 낮은 COP, Ice Harvest system은 Hot Gas 탈빙으로 동력손실증가 등에 대한 개선이 향후 축냉(빙축열)시스템의 운전성능 향상을 위해 필요한 것으로 도출되었다.

• 에너지공학
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• 제26권4호
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• pp.29-34
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• 2017

제로에너지빌딩의 요소는 크게 액티브 요소와 패시브 요소 두 가지로 나뉘며, 패시브 요소의 경우 단열, 창호, 차양, 외부분 등 건물의 단열, 열교 성능 등을 나타내는 요소들을 지칭하며, 액티브 요소의 경우는 에너지생산량 및 효율 계수 등을 나타내는 요소이다. 액티브 요소의 에너지생산량은 일반적으로 신재생에너지 발전을 통해 이루어진다. 본 연구에서는 신재생에너지 발전이 아닌 V2B(Vehicle to Building)라는 전기차의 양방향 충방전 기술이 제로에너지빌딩에 액티브 요소로 적용될 경우 어느 정도의 영향을 미칠지에 대해 예측하였다. 신재생발전의 경우 지리, 기후환경에 따라 발전량이 예측될 수 있지만 V2B의 경우 전기차 이용자의 방전의사, 가용 충전기의 대수 등 여러 가지 입력변수를 고려하여 예측하여야 한다. 예측한 결과에 따라 V2B가 제로에너지빌딩의 액티브 요소에 얼마나 기여할 수 있는지 확인 할 수 있으며, 해당 예측은 통계자료가 부족한 실정이기에 확률적 방법을 이용하여 예측해야한다. 본 연구에서는 해당 확률적 방법 중 몬테카를로 방법을 이용하여 DR(Demand Response)발령 시간대를 기준으로 충방전 패턴의 변화를 예측하였다.

• Journal of the Korean Wood Science and Technology
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• 제43권6호
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• pp.884-889
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• 2015

구조용 부재의 단열성능에 대한 적절한 평가와 냉난방에너지에 대한 합리적 제어는 건물의 에너지효율을 향상시키기 위하여 매우 중요하다. 한국의 일반적인 주택 난방방식은 바닥난방이다. 이와 같은 복사난방방식은 국내의 지정학적인 조건 또는 기후에 적합할 뿐만 아니라 온열감에 따른 정서적 안정감을 준다는 장점을 가진다. 국내의 바닥난방시스템을 적용하여, 목조공간과 콘크리트조 공간을 대상으로 축소모형을 제작하였다. 천장은 스티로폼으로 단열하고 벽과 바닥은 각각 합판과 콘크리트로 구성하였다. 바닥에는 난방필름을 부착하였다. 바닥난방에 따른 실내의 온도분포는 열전대로 측정하였고, 벽체 표면의 온도는 적외선 열화상 카메라로 측정하였다. 목조주택의 에너지효율 향상을 위한 데이터베이스 구축을 위해 축소모형의 단열성능을 평가하였다. 다양한 벽체와 바닥구성을 지닌 모형들의 단열성능평가 자료는 실제 주택의 열환경 분석시 참고기준으로 이용될 수 있을 것으로 기대된다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제31권5호
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• pp.5-21
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• 2015

에너지파일이란 새로운 형식의 지중열교환기로서, 건물의 기초 구조물인 말뚝 내부에 열교환 파이프를 삽입하고 파이프 내부로 유체를 순환시켜 지반과 말뚝 매질사이의 열교환을 유도한다. 에너지파일은 기존의 기초 구조물을 활용하여, 구조물의 지지 기능과 지중열교환기로서의 기능을 동시에 수행하는 에너지 구조체이다. 본 연구에서는 에너지파일의 실증연구를 위하여 총 6가지 형태의 열교환 파이프가 삽입된 실규모 현장타설 에너지파일을 시험 시공하였다. 열교환 파이프의 형태는 다양한 형태별 성능 및 시공성 비교를 위해 병렬 U형 3본(5쌍, 8쌍, 10쌍), 코일형 2본(피치간격 200mm와 500mm), S형 1본으로 선정하였다. 총 6가지 형태의 열교환 파이프를 시공하면서 시공 소요시간, 인력 소요, 필요 부대시설, 특이사항 등을 정리하여 각 형태별 시공성을 평가하였다. 또한 시공된 현장타설 에너지파일에 대한 열교환 성능 평가시험을 수행하였다. 열교환 성능 평가시험은 실제 상업 건물의 냉방 부하를 모사하기 위하여 8시간 가동 16시간 휴지의 간헐적 가동을 통하여 수행하였다. 열교환 성능 평가시험 결과를 통하여 각 현장타설 에너지파일의 열교환량을 산정하였으며, 이를 에너지파일 근입 깊이 및 열교환 파이프 길이로 정규화하여 각 형태별 열교환 효율을 평가하였다. 마지막으로 현장타설 에너지파일의 경제성을 분석하기 위하여 각 형태별 에너지파일의 시공비와 에너지파일 단위 길이 당 열교환 성능을 통해 1W/m 당 소요 비용을 산정하였다.