• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 2011.11a
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• pp.154-154
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• 2011

화석연료의 가격 및 공급의 불안정과 온실가스감축 국제 규제 강화 등에 대한 대안으로 여기는 신 재생에너지는 높은 초기 투자 부담으로 인하여 관련기술의 연구개발과 보급정책 등 전과정에 걸친 정책 지원체계가 필요하다. 본 연구에서는 지열에너지를 이용하는 지열냉난방기술에 중점을 두고 이에 대한 중장기 정책 포트폴리오 작성을 위한 기술 및 정책적 접근방안을 제시하고자한다. 지열에너지의 가장 큰 특징은 기후 등에 영향을 크게 부하가 변하는 태양광, 풍력 등과 달리 일정한 부하를 유지함으로써 안정적인 에너지공급이 가능하다는 것이다. 또, 품질 측면에서도 화석연료를 이용한 기존의 연료보다 쾌적한 환경을 조성하여 고급에너지로 평가받고 있다. 반면, 설비를 갖추기 위한 천공, 히트펌프 설치 등에 큰 비용이 든다는 단점을 가지고 있다. 현재 히트펌프 제작기술은 국산화를 완료한 상태로 사실상 기술개발에 의한 큰 폭의 원가절감은 기대하기 힘든 상황이다. 하지만, 유사분야인 시스템 에어컨이 표준화 및 대량생산을 통한 시장 보급 확대로 보급단가가 하락한 것을 고려해 볼 때 이를 통한 가격하락은 어느 정도 기대해 볼 수 있을 것으로 생각된다. 에너지 외적인 측면에서 볼 때도 지열에너지의 공급은 상당한 의미를 갖는다. 건물 냉 난방용 이외에 다양한 용도의 개발을 통해 비닐하우스나 온실 등에 지열에너지를 이용할 경우 정부차원에서 농어촌에 대한 지원이 가능하다. 또, 기존의 에너지원을 조달하는데 어려움이 있는 산간, 도서지방에서는 도시지역보다 투자대비 큰 효과를 볼 수 있어 지역간 에너지 불균형 해도에도 도움이 될 수 있다. 이와같은 지열에너지의 특성에 따라 향후 발전방향을 정리해 보았다. 핵심기술인 지열 히트펌프의 산업구조와 시장 보급 확대를 통한 가격하락을 기대한다. 지역개발 및 고립지역에서 타 신 재생에너지와 함께 독립적인 전력, 냉난방 등의 완전 에너지 공급시스템을 갖출 수 있다. 또한 특수 작물 등의 고급 농수산물 생산등의 용도개발을 통해 지열에너지 공급역량을 성장시킬 수 있을 것이다. 이와 함께 중장기 비젼을 제시하기 위해 추진되어야 할 연구과제로는 시장 보급 확대에 따른 가격경쟁력 도달 가능성에 대한 연구를 통해 산업육성 방안 마련, 타 신 재생에너지기술과 복합 설치에 의한 시너지 효과 및 이에따른 초기 투자비 증가에 대한 대책, 보급 잠재량 조사, 지열시스템의 자금 조달 및 관련 정책 검토 등이 있을 수 있다.

• Journal of Bio-Environment Control
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• v.30 no.4
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• pp.419-428
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• 2021

In order to develope a mobile-based greenhouse energy calculation program, firstly, the overall thermal transmittance of 10 types of major covers and 16 types of insulation materials were measured. In addition, to estimate the overall thermal transmittance when the cover and insulation materials were installed in double or triple layers, 24 combinations of double installations and 59 combinations of triple installations were measured using the hotbox. Also, the overall thermal transmittance value for a single material and the thermal resistance value were used to calculate the overall thermal transmittance value at the time of multi-layer installation of covering and insulating materials, and the linear regression equation was derived to correct the error with the measured values. As a result of developing the model for estimating thermal transmittance when installing multiple layers of coverings and insulating materials based on the value of overall thermal transmittance of a single-material, the model evaluation index was 0.90 (good when it is 0.5 or more), indicating that the estimated value was very close to the actual value. In addition, as a result of the on-site test, it was evaluated that the estimated heat saving rate was smaller than the actual value with a relative error of 2%. Based on these results, a mobile-based greenhouse energy calculation program was developed that was implemented as an HTML5 standard web-based mobile web application and was designed to work with various mobile device and PC browsers with N-Screen support. It had functions to provides the overall thermal transmittance(heating load coefficient) for each combination of greenhouse coverings and thermal insulation materials and to evaluate the energy consumption during a specific period of the target greenhouse. It was estimated that an energy-saving greenhouse design would be possible with the optimal selection of coverings and insulation materials according to the region and shape of the greenhouse.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2010.08a
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• pp.69-69
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• 2010

현대 건축물에서 건물에너지의 손실은 대부분은 창호를 통하여 유출되어지고 있으며 에너지 절감을 위해서는 창호의 단열성을 향상시켜야한다. 저방사(Low Emissivity) 코팅유리는 건축물의 냉난방비용을 절약할 수 있는 대표적인 건축재료로써 외부에서 유입되는 태양광의 가시광선 영역은 높은 투과율을 가지면서 적외선 영역과 겨울철 실내 난방열을 반사하는 특징을 지니는 박막코팅기술이다. 이 코팅유리는 일반적으로 유전체/금속/유전체 다층박막 구조로 되어있으며, 유전체층은 내구성 증진과 금속층의 반사를 낮추어 투과율이 향상된다. 금속층은 적외선영역의 복사에너지를 반사하는 역할을 하며 전도성이 우수한 Ag 또는 Au, Pt 등을 이용하고 있다. Ag의 경우 산화물기판 위에 증착하였을 경우 island 성장을 하고 이들의 합체는 전기적, 광학적 특성에 큰 영향을 미치게 된다. 본 연구에서는 DC-sputtering법으로 제조된 Ag/glass, Ag/Ta/glass 박막을 제조하고 Ta seeding이 Ag의 전기적, 광학적 성질에 미치는 영향을 관찰하였다. 박막의 표면 미세구조는 FE-SEM(Field Emission Scanning Electron Microscope)과 AFM(Atomic Force Microscope)으로, 표면저항은 4 point probe로 분석하였다. 광투과율은 UV-Vis spectroscopy와 FT-IR로 측정하였으며 측정파장범위는 각각 200~1100nm와 1400~2400nm 이다.

• Journal of the Korea Academia-Industrial cooperation Society
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• v.13 no.8
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• pp.3307-3314
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• 2012

The annual energy demand of the standard rural house models was analyzed using the DesignBuilder. Indoor temperature set-point, U-value of outer wall, type of window, and degree of ventilation were selected as simulation parameters. In all the simulation cases, heating energy demand was higher than cooling energy demand regardless of the building size. When the lower U-value of the outer wall was applied to account for the thicker insulation layer, heating energy demand was decreased while cooling energy demand was increased. However, it is better to reduce the area of outer wall which is directly exposed to outdoor air because reducing the U-value of the outer wall is not effective in decreasing heating energy demand. Among the four different window types, the double skin window is most favorable because heating energy demand is the lowest. For a fixed infiltration rate, higher ventilation rate resulted in an increased heating energy demand and had minor impact on cooling energy demand. As long as the indoor air quality is acceptable, lower ventilation rate is favorable to reduce the annual energy demand.

• The Journal of Korea Institute of Information, Electronics, and Communication Technology
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• v.12 no.3
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• pp.273-281
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• 2019

The energy consumed by buildings among the total national energy consumption is more than 10% of the total. For this reason, Korea has adopted the zero energy building policy since 2025, and research on the energy saving technology of buildings has been demanded. Analysis of buildings' energy consumption patterns shows that lighting, heating and cooling energy account for more than 60% of total energy consumption, which is directly related to solar power acquisition and window opening and closing operation. In this paper, we have developed a low - power IoT sensor module for window system to transfer acquired information to building energy management system. This module transmits the external environment and window opening / closing status information to the building energy management system in real time, and constructs the network to actively take energy saving measures. The power used in the module is designed as an independent power source using solar power among the harvest energy. The topology of the power supply is a Buck converter, which is charged at 4V to the lithium ion battery through MPPT control, and the efficiency is about 85.87%. Communication is configured to be able to transmit in real time by applying WiFi. In order to reduce the power consumption of the module, we analyzed the hardware and software aspects and implemented a low power IoT sensor module.

• Journal of Bio-Environment Control
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• v.28 no.1
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• pp.46-54
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• 2019

Experiments of local cooling and heating on crown and root zone of forcing cultivation of strawberry 'Seolhyang' using heat pump and root pruning before planting were conducted. During the daytime, the crown surface temperature of the crown local cooling treatment was maintained at $18{\sim}22^{\circ}C$. This is suitable for flower differentiation, while those of control and root zone local cooling treatment were above $30^{\circ}C$. Budding rate of first flower clusters and initial yields were in the order of crown local cooling, root zone local cooling and control in root pruning plantlet and non pruning plantlet, except for purchase plantlet. Those of root pruning plantlet were higher than those of non pruning plantlet. These trends were evident in the yield of the first flower cluster until February 14, 2018, and the effect of local cooling and root pruning decreased from March 9, 2018. The budding rates of the second flower cluster according to the local cooling and root pruning treatments were not noticeable compared to first flower cluster but showed the same tendency as that of first flower cluster. In the heating experiment, root zone local heating(root zone $20^{\circ}C$+inside greenhouse $5^{\circ}C$) and crown local heating(crown $20^{\circ}C$+inside greenhouse $5^{\circ}C$) saved 59% and 65% of heating fuel, respectively, compared to control(inside greenhouse $9^{\circ}C$). Considering the electric power consumption according to the heat pump operation, the heating costs were reduced by 55% and 61%, respectively.

• Journal of Bio-Environment Control
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• v.25 no.4
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• pp.308-319
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• 2016

In order to set the outdoor weather conditions to be applied to the design standard of the greenhouse heating and cooling system, outdoor air temperature and heating degree-hour for heating design, dry bulb temperature, wet bulb temperature and solar irradiance for cooling design were analyzed and presented. For every region in Korea, we used thirty years from 1981 to 2010 hourly weather data for analysis, which is the current standard of climatological normal provided by KMA. Since the use of standard weather data is limited, design weather conditions were obtained using the entire weather data for 30 years, and the average value of the entire data period was presented as a design standard. The design weather data with exceedance probability of 1, 2.5, and 5% were analyzed by the TAC method, and we presented the distribution map with exceedance probability of 1% for heating and 2.5% for cooling which are recommended by design standards. The changes of maximum heating load, seasonal heating load and maximum cooling load were examined by regions, exceedance probabilities, and setpoint temperatures. The proposed outdoor design conditions can be used not only directly for the greenhouse heating and cooling design, but also for the reinforcement of heating and cooling facilities and the establishment of energy saving measures. Recently, due to the climate change, sweltering heat in summer and abnormal temperature in winter are occurring frequently, so we need to analyze weather data periodically and revise the design standard at least every 10 years cycle.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 2010.11a
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• pp.120-120
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• 2010

에너지 절약적 차원에서 한 대의 실외기에 다수의 실내기가 접속되는 개별공조형 멀티 열펌프에 관한 연구 및 개발과 보급이 증대되고 있다. 본 연구에서는 복수의 실내기를 갖고 가변속 압축기를 채용한 지열원 물대공기 멀티열펌프시스템을 학교 현장에 설치하여 제조사의 운전 제어 알고리즘에 따라 일일 냉난방 실증 성능 특성을 분석하였다. 2008년 9월 30일의 냉방부하가 낮은 일자에 대하여 시간에 따른 부하 변동에 따라 압축기의 용량가변으로 실내기 냉방용량은 정격용량 대비 17.1%에서 111.3%의 범위에서 변이되었으나, 열펌프 유닛의 일일 최대 COP는 6.2를 나타냈으며, 일일 평균 열펌프 유닛 COP는 4.5로 열펌프 유닛 인증 기준 이상의 성능을 나타냈다. 2008년 11월 10일 대비 2008년 12월 15일에는 시스템 가동 중의 평균 외기온도가 $9.6^{\circ}C$ 감소하였으나, 각 재실공간의 용도별 부분 부하특성으로 11월 10일 보다 난방 부하량이 작게 나타났다. 하지만, 12월 15일에는 부하량이 매우 작아서 11월 10일보다 잦은 압축기 가변에 따른 손실로 일일 평균 COP가 낮게 나타났다. 2009년 1월 12일에는 정격 용량대비 94%의 부하율로 11월 10일과 12월 15일 대비 4배 이상의 부하량으로 압축기 용량 가변율이 작아서 난방용량과 COP 변화율이 작게 나타났다. 2009년 1월 12일에는 지중순환수의 실외열교환기 유입온도가 2008년 12월 15일보다 감소하고, 시스템의 난방용량 증가로 상대적으로 응축기와 증발기 크기가 감소한 효과로 히트펌프 유닛 COP가 감소하였으나, 본 지열원 열펌프 제조사에서 생산하고 있는 본 지열원 시스템과 동일한 압축기 등을 채용한 동일 용량의 공기열원 열펌프의 1월 12일 외기온도 $-10^{\circ}C$에서의 열펌프 유닛 COP 대비 70% 우수한 성능을 나타냈다. 본 지열원 히트펌프의 2008년 11월 10일의 일일 평균 히트펌프 유닛 COP는 외기온도가 낮고 일일 부하량이 크게 나타난 1월 12일의 일일 평균 히트펌프 유닛 COP 대비 37% 높게 나타났으나, 지중순환펌프의 정속운전으로 시스템 요구 지중순환수 유량 증가에 따른 성능 향상보다 소비전력 증가 영향이 커서 1월 12일의 시스템 COP 보다 33.3% 작은 값을 나타냈다. 본 연구의 용량 가변형 압축기를 채용한 지열원 멀티 히트펌프 유닛을 지열원 냉난방 시스템의 히트펌프 유닛으로 사용할 경우 시스템 최적화를 통한 시스템 COP 향상과 연간에너지 절감을 이루기 위해서는 히트펌프의 용량 변화 시에 지중순환펌프의 순환 유량 최적화를 위한 효율적 운전 제어 알고리즘 개발이 요구된다.

• Proceedings of the KAIS Fall Conference
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• 2010.05b
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• pp.1115-1118
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• 2010

최근 실내공기질에 대한 관심이 높아지면서 실내공기질을 쾌적하게 유지하기 위한 다양한 기술에 대한 연구가 활발히 이루어지고 있다. 기존에는 미세먼지와 부유미생물 등이 가장 중요한 오염물질이었으나, 최근에는 이산화탄소가 크게 각광받고 있다. 이산화탄소는 그 자체가 환기의 지표이기도 하지만, 최근의 저탄소 녹색성장 기조에 따라 환기에 의한 냉난방 에너지 비용을 절감하는 방안에 대한 관심도 크게 높아지고 있다. 본 연구에서는 제올라이트를 이용하여 실내공간의 이산화탄소를 제어하는 방안에 대하여 기술하였다. 소형 lab-scale의 이산화탄소 흡착성능 평가시스템을 제작하고, 이를 이용하여 제올라이트의 이산화탄소의 흡착성능을 알아보았다. 또한, 본 시스템의 실용화를 위해서는 이산화탄소가 흡착한 제올라이트의 재생이 필요한데, 이를 위하여 다양한 온도와 압력 등의 조건 하에서 이산화탄소의 탈착성능을 TSA/PSA를 이용하여 알아보았다. 흡착실험을 통하여 제올라이트를 이용한 실내공간용 이산화탄소의 저감 효과를 확인할 수 있었다. 그러나, 탈착실험 결과 2~5회 정도 열탈착 시킨 후에는 이산화탄소의 흡착 성능이 현저하게 감소하여, 이를 개선하기 위한 방안의 개발이 필요함을 알 수 있었다.

• Transactions of the KSME C: Technology and Education
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• v.4 no.1
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• pp.35-41
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• 2016

Geothermal heat pump (GHP) systems have been proved to be one of the most efficient systems for heating and cooling in buildings. However, an optimal energy performance depends on a good control of the system components, including heat pumps and circulation pumps, which affect to the total energy consumption of system. This paper presents the simulation results of the heat pump performance for two different control schemes, i.e. constant setting temperature (Control-A) and variable setting temperatures (Control-B) in buffer tank. A dynamic simulation tool, TRNSYS 17, was used to model the entire system and to assess the performance of the system. Simulation results show that the Control-B, which controls the temperature in buffer tank with outdoor air temperature, is a effective way to reduce the energy consumptions in heat pump (7.7%) and circulation pump (7.5%).