• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 2005.11a
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• pp.381-389
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• 2005

우리나라 에너지소비의 25%이상을 차지하는 건물냉난방부문의 에너지절약을 위해 에너지효율이 높은 것으로 나타난 지열냉난방시스템의 보급이 필요하다. 이에 지열냉난방시스템 실증연구를 통해 사무용건물에 지열냉난방시스템을 설계 및 적용하고 냉난방운전을 실시하였다. 실증연구 결과 지열냉난방시스템은 우리나라의 기후 및 지질조건에 매우 적합하며 냉방운전의 경우 COP가 평균 4.23$\sim$5.49, 난방운전의 경우 COP가 평균 3.32$\sim$4.44를 나타내었다. 실증연구를 통해 사무용건물의 지열냉난방시스템의 설계 및 시공능력을 확보함에 따라 향후 보급에 기여하고자 한다.

• Journal of the Korean GEO-environmental Society
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• v.8 no.3
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• pp.11-18
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• 2007

This paper studied the economical efficiency of ground source heat pump system under various conditions in apartments which have important effects on the housing market. And this study analysed the initial cost increase, saved managing cost and recovery time of initial cost. Analysis result showed as time of heating-cooling and water heating increases, the amount of saved managing cost increased much than the initial construction cost, so recovery time shortened. And as the net area of apartment increases, the recovery time increased. The study of the relation between the installation type and recovery time of initial construction cost showed when heat-cooling system adapted ground source heat and water heating system adapted waste heat, the initial construction cost was recovered most quickly. When Ground Source Heating system was used for the heating-cooling and water heating system, ground source heating system was used for the heating-cooling and waste heat used for water heating, and ground source heating system was used for the heating-cooling and LNG used for water heating, the construction cost increased 72,000, 66,900 and 62,300 won each per $m^2$ compared to the current system (package air-conditioner, heating and water heating using LNG).

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 2011.05a
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• pp.199-199
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• 2011

ATES(Aquifer Thermal Energy Storage) 열펌프 시스템은 기존의 다양한 열원 적용 시스템 대비 효율이 우수한 것으로 알려져 유럽과 미국에서 건물 냉난방 시스템으로 적용되고 있다. 특히, ATES 시스템은 기존의 냉난방 시스템 대비 경제성이 우수한 것으로 알려져 있으나 국내에서는 이에 대한 연구 결과는 전무한 실정이다. 본 연구에서는 ATES 열펌프 시스템의 실증 성능 결과를 분석하였으며, LNG 보일러와 에어컨을 사용하는 기존의 냉난방 시스템을 비교시스템으로 ATES 열펌프 시스템의 경제성 평가를 수행하였다. ATES 시스템의 연간 실증 성능 실험결과 ATES 시스템은 외기온도와 무관하게 연중 안정적인 성능을 나타내었다. 경제성 평가시에 생애주기법(Life Cycle Cost)을 적용하여 ATES 열펌프 시스템의 설치 및 운전에 필요한 총 소요비용을 산정하고, 이 결과를 바탕으로 투자회수기간법을 통해 ATES 시스템의 투자회수 기간을 산정하였다. 생애주기법 적용 시에 현재가치법을 사용하였으며, 현재가치법은 수명주기에 발생하는 모든 투자비용과 절감액을 일정한 시점을 기준으로 등가환산하는 방법을 의미한다. 현재가치법에 사용되는 현재가치는 초기비용과 현재가치계수의 곱으로 나타나는데, 여기에서 현재가치계수는 임의의 이자율로 일정기간 동안 정기적인 할부금액이 적립될 때의 현재금액을 구하기 위해 사용하는 계수를 의미한다. 전기와 LNG는 각각 2009년 7월의 (주)한국전력공사와 (주)한국가스공사의 고시요금을 적용하였다. 본 시스템은 실증 설비용량인 20RT를 대상 건물로 가정하였고, 초기투자비는 크게 공사비와 냉난방 설비 구입비로 구성되어 있으며, 기본적인 물가지표는 (사)한국물가정보(KPI)의 고시 데이터를 참조하였다. 각 시스템의 초기투자비는 ATES 시스템이 비교대상 기존 냉난방 시스템 대비 5.7배 높게 나타났다. 일일 8시간 사용기준으로 계절별 전력요금을 고려한 연간운전 비용은 ATES 시스템이 기존 시스템 대비 냉난방 시에 각각 77%와 16%를 나타내어 운전비용이 연간 절감되었고, 난방 운전 시 절감 비율이 냉방시보다 크게 나타났다. 두 시스템에 대한 생애주기비용을 산정하기 위하여 에어컨과 보일러의 기존시스템과 ATES 시스템의 가용연수를 모두 20년으로 설정하였고, 유지보수 비용은 초기투자비용의 2%로 설정하고, 할인율은 은행 예금이자를 기준으로 5%로 설정하였다. 전기와 LNG의 요금 상승률은 (사)한국물가정보를 바탕으로 각각 2%와 8%로 가정하였다. 이러한 조건에서 생애주기법을 이용한 경제성평가는 ATES 시스템의 경우 생애운전비용이 초기투자비용보다 작게 나타났으며, 기존 냉난방 시스템은 생애운전비용이 초기투자비용에 비하여 높게 나타났다. 본 연구 대상 ATES 열펌프 시스템의 실증 성능 데이터와 기존 문헌으로부터 얻은 냉난방 시스템의 성능 결과를 이용하여 생애주기 비용을 적용한 결과 ATES 시스템의 기존 시스템 대비 투자회수 기간은 6.62년으로 나타났다. 특히, 본 연구에서는 ATES 시스템이 국내 최초로 적용됨에 따라 스크린 등의 부품을 다소 고가의 제품으로 시스템에 적용하였으므로 ATES 시스템의 신뢰성과 안정성이 확보되면 초기 투자비 감소가 가능할 것으로 예상되며, 기존 시스템 대비 투자회수 기간은 더욱 감소될 수 있을 것으로 예상된다.

• Journal of Energy Engineering
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• v.13 no.4
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• pp.296-300
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• 2004

Performance evaluation and economic estimation were conducted on the water to water GSHP (Ground Source Heat Pump) installed in existing building. Ground heat exchanger was a closed vertical loop type and sized to be 5 boreholes and 100m depth per borehole. Operation efficiency of the system shows that, COP increased from 3.0 to 4.2 with entering water temperature in heating operation, however, COP decreased from 5.0 to 3.7 in cooling operation. Economic estimation was analyzed by LCC (Life Cycle Cost) method and it showed that GSHP could save 68% of cost compare to the conventional oil source. Thus, despite of the large amount of initial cost, GSHP has a economic advantage to the other energy sources.

• Proceedings of the KAIS Fall Conference
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• 2009.12a
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• pp.889-892
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• 2009

본 연구에서는 R-22와 R-410A를 사용하는 냉난방기의 성능 및 사이클 특성을 조사하기 위하여, R-22와 R-410A를 적용한 냉난방기의 성능을 비교 실험하였다. 이를 위하여 R-22와 R-410A 냉난방기 사이클을 구성하였으며, 냉난방기 시스템의의 성능을 측정하기 위하여 공기엔탈피식 칼로리미터를 사용하였다. 실험을 통해 냉난방 온도조건에서 능력, 소비전력, 온도, 압력 등을 측정하였다. 본 연구결과는 R-410A의 냉난방기 사이클 적용 가능성을 보여주었다. 한편, 실험으로부터 획득된 데이터는 R-410A 냉난방기 개발시 기초 설계자료 및 시스템의 효율향상을 위한 방안으로 활용될 것이다.

• Korea Journal of Geothermal Energy
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• v.3 no.2
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• pp.3-10
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• 2007

• Intergrated Energy Industry
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• s.3
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• pp.28-29
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• 2006

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 2010.11a
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• pp.119-119
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• 2010

무한 지속 가능한 지열 에너지를 활용한 공조시스템인 지열원 냉난방 시스템은 기존의 공조 시스템보다 열원이 안정적이기 때문에 높은 효율과 우수한 성능을 가지므로, 기후변화협약 대응의 주요수단으로서 기술개발과 보급이 증대되고 있다. 본 연구에서는 대수층 축열 지열원 열펌프 시스템에 대한 실증 연구를 통하여 대수층 축열 지열원 열펌프 시스템의 하절기 냉방 성능을 분석하였다. 대수층 축열 냉난방 시스템은 주입정과 양수정의 2개의 우물공이 설치되어 있으며, 겨울 난방 운전 중에 한 개의 우물공으로부터 지하수를 열펌프로 유입한 후 낮은 온도의 지하수를 타 우물공에 축열하고, 하절기에 겨울에 저온으로 축열된 우물공으로부터 지하수를 열펌프로 유입하여 온도가 증가된 지하수를 타 우물공에 주입한다. 즉, 계절별로 열펌프에서 생성된 냉수와 온수의 대수층 축열을 위하여 계절별로 주입정과 양수정이 바뀌게 된다. 본 연구의 대수층 축열 지열원 열펌프 시스템의 2009년 8월의 주요일자별 시스템 운전 중의 평균 냉방 열펌프 유닛 COP와 냉방 시스템 COP는 각각 4.7과 3.4이상의 우수한 성능을 나타냈다. 또한, 모든 일자에 대하여 외기온도가 $31.6^{\circ}C$서 $22^{\circ}C$까지 변화가 크게 나타났지만 열펌프 유닛 COP와 시스템 COP의 변화는 미소하였다. 이는 양수정으로부터의 지중 순환수가 운전기간 중에 $17.5^{\circ}C$로 일정하게 유지되었기 때문이다. 양수정과 주입정 사이에 5개의 관측공을 설치하였으며, 양수정 측에 인접한 관측공의 온도는 거의 변화가 없었으며, 단기간이지만 널리 사용되고 있는 수직밀폐형 시스템과 달리 지속적인 냉방운전 중의 양수 온도의 증가는 발생하지 않아 안정적인 성능을 나타냈다. 주입정에 인접한 모니터링 홀의 온도는 심도가 깊은 곳의 온도가 낮은 곳보다 높게 나타났다. 이는 냉방 운전 시 열펌프 유닛의 실외열교환기에서 지중 순환수가 냉매로부터 열을 취득하여 온도가 상승하면서 주입정측에 온열이 축열이 진행되었기 때문으로 분석되며, 하절기의 냉방 운전 시간이 증가할 경우 축열 효과는 더욱 증가할 것으로 예상된다. 양수정과 주입정 중간의 모니터링 홀의 온도는 2009년 8월 가동 중에 온도변화는 없었는데, 이는 양수정과 주입정 사이의 열간섭이 발생하지 않았기 때문으로 분석된다. 일자별로 운전 중의 열펌프 유닛 COP는 차이가 없었지만, 운전 및 정지 시간을 모두 포함한 시스템 소비전력과 냉방용량을 모두 합산하여 산정한 일일 평균 냉방 열펌프 유닛 COP와 냉방 시스템 COP는 일자별로 다소 차이가 발생하였는데, 이는 각 일자별로 열펌프 유닛 가동율의 차이로 인하여 열펌프 유닛 가동 전에 먼저 작동되는 지중순환펌프의 운전 소비전력의 차이와 열펌프의 단속운전 시의 열손실과 추거 소비전력의 차이 때문이다.

• Korean Chemical Engineering Research
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• v.47 no.1
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• pp.119-126
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• 2009

A district energy system plays very important role to fulfill energy demand in regional areas. This paper diagnoses the necessity of the development of an economical operation system for the efficient operation of district energy plants located in Seoul. The effect anticipated from the use of the optimal operation system is also analyzed. Production and consumption of energy are estimated for the district energy plants at Suseo, Bundang, Ilwon and Jungang located near in Seoul, Korea. The problem is formulated as a mixed integer linear programming(MILP) problem where the objective is to minimize the overall cost of the district energy system. From the results of numerical simulations we can see that the energy efficiency is improved due to the application of the optimal operation conditions provided by the proposed model.

• Land and Housing Review
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• v.3 no.2
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• pp.169-175
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• 2012

In recent, there are many studies associated with energy piles to save initial construction cost for ground source heat pump system. In this study, to evaluate geothermal exchange rates two types (a connection type and a slinky type) of cast-in-place energy piles (PRD, 4.5m in depth, 1,200 mm in diameter) were constructed for the tests and their efficiencies were compared with numerical analysis results. As a result, starting with operation, geothermal exchange rate gradually decreases due to exchange of lower ground temperature. In the case of connection type, temperature difference is $0.37^{\circ}C$ in heating mode and $0.34^{\circ}C$, in cooling mode, respectively. In addition, in case of a connection type, geothermal exchange rate in heating mode is 2,314W/m and in cooling mode, 252.2W/m whose value is 9% higher than in heating mode. In the case of slinky type, the average geothermal exchange rate in heating mode is 168.0W/m, which is about 27% lower than that of connection type.