• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 한국신재생에너지학회 2011년도 춘계학술대회 초록집
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• pp.193-193
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• 2011

현재까지 대부분의 지열원 열펌프 시스템에 관한 연구는 열펌프 유닛과 지중열교환기에 대해 개별적으로 수행되었으며, 열펌프 유닛과 지중열교환기 설계 및 최적화의 공통변수인 지중순환수 유량에 따른 시스템 전체에 대한 연구성과는 매우 미미한 실정이다. 본 연구에서는 현재 국내에서 인증되어 보급되고 있는 물매물 지열원 열펌프 유닛의 성능 자료를 분석하고, 지중순환수 유량 변화에 따른 물대물 열펌프 유닛의 성능 실험 및 지중열교환기 형상에 관한 설계 및 분석을 수행하여 지열원 열펌프 시스템 최적화에 관한 기반 기술 확보하고자 하였다. 현재 국내의 물대물 지열원 열펌프 유닛의 냉방 및 난방 조건에서의 최소 인증 COP는 각각 4.1과 3.45이다. 다양한 용량 및 성능을 갖는 국내 인증 물대물 지열원 열펌프 유닛에 대한 정량적 성능 분석을 위하여 3.5kW(1RT) 용량당의 지중순환수 유량과 COP를 고찰하였다. 냉방운전시 3.5kW 단위 용량당 열펌프 유닛의 지중순환수 유량은 10.73에서 18.52LPM을 나타냈으며, 난방운전에는 10.41에서 18.16LPM을 나타냈다. 이때, 냉방 COP는 4.1에서 5.4의 값을 나타냈으며, 난방 COP는 각각 3.5에서 4.2를 나타냈다. 인증 열펌프 유닛에서 지중순환수 유량과 열펌프 유닛의 냉난방 성능은 일정한 경향성을 나타내지 않았다. 지중순환수 유량에 따른 지열원 열펌프 유닛과 시스템의 성능을 정량적으로 분석하고자 지중순환수 유량 변화에 따른 물대물 지열원 열펌프 유닛 성능 실험을 수행하고 이를 기반으로 지중열교환기를 설계 및 분석하였다. 냉난방 각 운전모드에서 ISO 13256-2 규격과 NRGT 101 규격을 기준으로 지중순환수와 부하측 유량 6LPM 에서 36LPM 사이에서 변화시키며 성능 실험을 수행하였다. 냉방 및 난방모드 모두 유량이 증가함에 따라 열펌프 유닛 COP가 증가하였으나, 유량 증가에 따른 열펌프 유닛 COP 증가율은 감소하였다. 지중순환수 유량이 18LPM 이상에서는 COP 상승폭은 미소하였다. 기존문헌의 부하 산정자료와 열펌프 유닛 실험 성능 데이터를 이용하여 지식경제부 고시 2009-332호에 준하여 수직밀폐형 지중열교환기를 설계하고 순환펌프 소요동력을 이용하여 시스템 COP를 분석하였다. 지중열교환기 설계 시 국내에서 가장 많이 사용되고 있는 상용지중열교환기 설계프로그램인 GLD 프로그램을 사용하였다. 지중순환수와 부하측 2차 유체 유량 증가 시에 열펌프 유닛 COP 증가율 대비 시스템 COP 증가율은 감소하였으며, 난방모드에서는 일정 유량 이상에서는 열펌프 유닛 COP는 증가하였으나, 시스템 COP는 감소하였다. 또한, 지중순환수 유량 증가에 따라 지중열교환기 길이가 증가하였으며, 냉난방시의 지중열교환기 길이차이가 증가하였다. 지열원 열펌프 시스템의 고효율화 및 시공비 절감을 통한 경제성 확보를 위해서는 지열원 열펌프 유닛 성능과 지중열교환기 형상 공통 변수인 지중순환수 유량을 함께 고려하여 시스템을 설계하여야한다.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 한국신재생에너지학회 2010년도 춘계학술대회 초록집
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• pp.169.2-169.2
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• 2010

The research assesses the performance of the water-to-water heat pump system installed in Cheongju water treatment plant for cooling and heating ventilation. In summer season monthly averaged COP is ranged from 3.85 to 4.56 according to the water source temperature, and the performance is increased as the raw water temperature is dropped. While, heating performance is increased for the high temperature water source, and the monthly averaged COP is changed from 2.92 to 3.82. The correlation of the water source temperature and the heat pump performance shows a linear tendency by the simple regression of average data. In heating, the COP of heat pump system linearly rises according to the water source temperature. In comparison, the COP in cooling linearly reduces as the raw water temperature is raised. The goodness of fit at the simple regression shows the coefficient of determination 82% in cooling, 46% in heating. The electric cost of water-to-water heat pump is reduced by 40% compared to that of air source heat pump.

• 신재생에너지
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• 제7권4호
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• pp.30-36
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• 2011

The objective of this study is to investigate the effects of the refrigerant charge amount on the performance of a water-to-water ground source heat pump with a variation of compressor speed and the secondary fluid flow rate. The water-to-water ground source heat pump was tested by varying refrigerant charge amount from -40% to 20% of full charge. Compressor speed was changed from 30 Hz to 75 Hz and the secondary fluid flow rate was adjusted from 6 LPM to 14 LPM. For all test conditions, EWTs of an indoor heat exchanger and an outdoor heat exchanger were maintained at standard conditions of ISO 13256-2. The slope of the COP with the variation of charge amount is much steeper at undercharged conditions than that at overcharged conditions. For all compressor speed, the variation of the system performance according to charge amounts showed the similar trends. However, the optimum charge amount of the system increased a little with an increment of compressor speed. When the secondary fluid flow rate decreased, the system was optimized at higher refrigerant charge amount conditions.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 한국신재생에너지학회 2011년도 춘계학술대회 초록집
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• pp.202-202
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• 2011

Performance of the raw water-source heat pump system with a thermal storage tank has been analyzed in winter season. The raw water is transferred through the multi-regional water supply system from Han river. Raw water is large temperature difference resource compared with groundwater. Although the raw water temperature drops to $0.6^{\circ}C$ due to the heavy snowfall and the severe cold in late January and early February, 2010, the system has been normally operated without any trouble this winter. The unit COP and system COP considered all pump power consumption were estimated based on the second-by-second data of the all sensors. The monthly averaged unit COP and system COP are 3.37 and 2.76 respectively with $1.4^{\circ}C$ of raw water in January, 3.55 and 2.89 with $1.6^{\circ}C$ raw water in February, 3.82 and 3.15 with $5.4^{\circ}C$ raw water in March. The performance of the system are increased with raw water temperature, and the COPs are higher than the water-to-air heat pump system using relatively high temperature raw water from Daecheong reservoir because the water-to-water system was operated on the full load condition and was stopped when the thermal storage tank was full of the high temperature water.

• 한국지열·수열에너지학회논문집
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• 제13권4호
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• pp.14-20
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• 2017

Refrigerant having high global warming potentials will be phased out due to environmental protection issues. R410A has been widely used in geothermal heat pump. However, it has a little high GWP by 2088 value. One of the recommended substitute for R410A refrigerant is R452B which having a GWP by 698 value. In this paper, the heating and cooling performance of the water-to-water geothermal heat pump unit with R452B was experimentally investigated. The performance of the heat pump adopting R452B was also compared with the system applying R410A. The heating and cooling capacity of R452B heat pump system showed a slightly lower values within 2% comparing with R410A system. However, the R452B system's coefficient of performance was enhanced by 5.2% and 13.7% at heating and cooling mode, respectively.

• 한국지열·수열에너지학회논문집
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• 제14권2호
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• pp.15-22
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• 2018

As heat pump application has been extending to residential, commercial, and industrial fields, the heat pump should have many operation modes. It is required to optimize refrigerant charge amount at all operation modes in order to enhance the annual performance of heat pumps. In this study, the performance analysis of the heat pump which has cooling, heating, cooling-hot water, heating-hot water, and hot water modes was executed with the variation of refrigerant charge amount. As the refrigerant charge amount changed, the maximum COPs of the heat pump at different operation modes were changed within ${\pm}10%$. Therefore, it is highly recommended to select optimum charge amount for the heat pump based on the analysis of annual load for each operation modes.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 한국신재생에너지학회 2011년도 추계학술대회 초록집
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• pp.143.1-143.1
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• 2011

The objective of this study is to investigate the effects of the refrigerant charge amount on the performance of a water-to-water ground source heat pump with a variation of compressor speed and the secondary fluid flow rate. The water-to-water ground source heat pump was tested by varying refrigerant charge amount from -40% to 20% of full charge. Compressor speed was changed from 30 Hz to 75 Hz, and the secondary fluid flow rate was adjusted from 6 LPM to 14 LPM. For all test conditions, EWT of an indoor heat exchanger and an outdoor heat exchanger were maintained at standard conditions of ISO 13256-2. The slope of the COP with the variation of charge amount is much steeper at undercharged conditions than that at overcharged conditions. For all compressor speed, the variation of the system performance according to charge amounts showed the similar trends. However, the optimum charge amount of the system increased a little with an increment of compressor speed. When the secondary fluid flow rate decreased, the system optimized at higher refrigerant charge amount conditions.

• 한국전자파학회논문지
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• 제16권5호
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• pp.465-471
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• 2005

본 논문에서는 빔 전파법(BPM: Beam Propagation Method)을 이용하여 안테나 배열에서 발생된 집속된 빔의 전파 또는 집속 현상을 파악하는 방법을 제시하였다. 대물 쪽(object side)으로 적응적 집속을 위해 로트맨 렌즈를 이용하는 경우에 대해 회절이론을 바탕으로 집속 현상을 이론적으로 고찰하였다. 이를 검증하기 위해 상용 EM simulation tool을 이용하여 분석하기에는 구조물의 복잡성과 집속된 빔의 입전 설정 등 몇 가지 어려움이 있기에 이의 차선책(alternative solution)으로 푸리에 회절 이론에 기초한 빔 전파법을 이용하여 집속 현상을 계산하는 방법인 BPM을 소개하였다. 즉, 개구면을 통한 빔 전파는 Fresnel Diffraction Integral(FDI)에서 푸리에 변환 형태로 표현될 수 있으며 이는 BPM으로 발전시켜 개구면 형(aperture-type) 안테나로부터 전파되는 파의 빔 폭(beam width or spot size), 세 기(intensity or gain), 그리고 실제 초점거리를 산출하였다. $10\lambda$의 배 열 크기를 갖는 안테나에 대해 $20\lambda,\;30\lambda$, 그리고 $50\lambda$의 기하 초점거리(geometrical fecal length)를 갖는 파에 대해 BPM을 통해 계산한 결과, 빔 폭은 차례로 1.1\lambda,\;1.3\lambda,\;1.9\lambda$이 산출되었다.