• 한국태양에너지학회:학술대회논문집
• /
• 한국태양에너지학회 2012년도 춘계학술발표대회 논문집
• /
• pp.534-542
• /
• 2012

Vertical closed-loop ground source heat pump systems(GSHP) have been installed widely in Korea since it can extract moderate temperature level of geothermal heat in a small area. As a ground heat exchanger, a vertical closed-loop type with brine circulation is mostly preferred since it is simple and less harmful to ground environment. However, it requires a secondary heat exchange loop between the refrigerant in a heat pump and the brine. By adding a geothermal heat exchanger in the secondary heat exchange loop, circulation pumps should be attached and the temperature difference between refrigerant and ground is increased, which are important parts of performance degradation. In this paper, annual and seasonal performances of direct expansion(DX) geothermal heat pump were estimated mathematically as an alternative of classical indirect geothermal heat pump based on the annual performance evaluation. As a result, DX geothermal heat pump showed 43% higher annual performance than the classical U-tube geothermal heat pump.

• 한국태양에너지학회 논문집
• /
• 제32권3호
• /
• pp.114-122
• /
• 2012

Vertical closed-loop ground source heat pump systems(GSHP) have been installed widely in Korea since it can extract moderate temperature level of geothermal heat in a small area. As a ground heat exchanger, a vertical closed -loop type with brine circulation is mostly preferred since it is simple and less harmful to ground environment. However, it requires a secondary heat exchange loop between the refrigerant in a heat pump and the brine. By adding a geothermal heat exchanger in the secondary heat exchange loop, circulation pumps should be attached and the temperature difference between refrigerant and ground is increased, which are important parts of performance degradation. In this paper, annual and seasonal performances of direct expansion(DX) geothermal heat pump were estimated mathematically as an alternative of classical indirect geothermal heat pump based on the annual performance evaluation. As results, DX geothermal heat pump showed 43% higher annual performance than the classical U-tube geothermal heat pump.

• 한국추진공학회:학술대회논문집
• /
• 한국추진공학회 2012년도 제38회 춘계학술대회논문집
• /
• pp.133-138
• /
• 2012

후류처리 장치는 기본적으로 화염유도로의 역할을 하며 추가적인 기능에 따라 소음/배기가스 처리 장치, 고공 모사 장치 등으로 분류될 수 있다. 본 연구에서는 화염 및 충격파로 부터의 발사체 보호, 제트펌프, 유해배기 가스 저감 등 후류처리 장치에 적용되는 원리를 제시하였다. 물 분사에 의한 소음감소는 마하파를 약화시키며 물의 증발 및 응축을 통해 제트의 에너지를 줄이는 원리를 이용함을 보였다. 또한 후류처리 장치에 적용되는 원리의 고찰을 통하여 수직형 후류처리 장치의 개념을 제시하였다.

• 대한건축학회논문집:구조계
• /
• 제34권11호
• /
• pp.81-87
• /
• 2018

Among various types of geothermal heat pump systems, Vertical Closed-Loop Geothermal Heat Pump (VGSHP) has received increasing attention due to a variety of advantages such as the potential to be installed in a relatively small space and improved energy efficiency. In this research, the performance of VGSHP system coupled with heat storage tank was evaluated, by analyzing operational behavior of heat storage tank, the variations of heat pump energy performance due to the connection with heat storage tank, part load ratios characteristics of heat pump and the corresponding energy cost, compared to chiller and boiler based conventional system. The results of this study showed that the VGSHP system coupled with heat storage tank showed an energy saving effect of about 18% for cooling and about 73% for heating, and annual heating/cooling energy cost reduction of 43,000,000 KRW ($ 39,000), compared to the conventional air conditioning system. In addition, after considering both energy cost and initial investment cost including equipment, installation and auxiliary device expenses, payback period of approximately 11.8 years was required.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
• /
• 한국신재생에너지학회 2010년도 추계학술대회 초록집
• /
• pp.119-119
• /
• 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.

• 대한조선학회논문집
• /
• 제55권4호
• /
• pp.321-329
• /
• 2018

Resonance phenomena occurs at large vertical pump which is operating to cool down the hot steam using sea water in the power plant. To avoid the resonance, the natural frequency needs to be isolated about 20% from motor operating speed. Yet, excessive vibration occurs especially at low tide. At first, natural frequency of the whole pump system and each part is calculated using ANSYS. As it is revealed in the previous journal papers that only circular pipe part is related to resonance, the FSI technique is applied for free vibration analysis. The natural frequency is reduced to 60% (compared to that) of the frequency measured in air as it is similar to other published results. And the frequency obtained by finite element analysis is almost same to that obtained from modal test. Based on the accurate finite element model and analysis, design change is tried to avoid the resonance by changing the thickness of pipe and base supporting plate. In stead of doing optimization process, design sensitivity is computed and used to find such designs to avoid resonance.

• 지질공학
• /
• 제21권1호
• /
• pp.35-43
• /
• 2011

본 연구에서는 원주에 위치한 상지대와 괴산에 위치한 중원대의 여름철 지열히트펌프 가동에 따른 지하수 특성 변화를 이해하기 위해 각 관측정의 2010년 5월 21일에서 10월 12일까지의 수위, 수온, 전기전도도에 대하여 시계열분석을 실시하였다. 지하수를 직접 이용하는 수주지열정 방식의 지열히트펌프가 설치된 상지대의 경우 지열히트펌프 가동에 따른 영향을 많이 받아 지하수 특성이 많이 변화하였다. 반면에 유체를 통해 열교환을 하는 수직밀폐형 방식의 지열히트펌프가 설치된 중원대의 경우 지열히트펌프 가동에 영향을 많이 받지 않아 지하수의 특성 변화가 일어나지 않았다. 이와 같은 결과는 지열 히트펌프시스템의 설치 종류에 따른 지하수 특성 변화를 이해하기 위한 자료로 활용될 수 있을 것으로 기대된다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
• /
• 한국수자원학회 2005년도 학술발표회 논문집
• /
• pp.240-244
• /
• 2005

현재 강변여과수 개발은 수직정 위주로 개발되어졌으나, 수직정을 이용한 취수 방식은 산출량에 대한 한계를 가지고 있어 대용량 취수를 위해서 많은 취수정 착정이 불가피하다. 취수정 증가와 더불어 유지관리상의 문제점을 가지고 있으며 실제 운영에서 문제점이 나타나고 있는 실정이다. 이러한 수직정 취수정의 문제점을 해결하기 위해 방사형 집수정을 이용한 강변여과수 개발이 시도 되고 있다. 현재 창원시 대산면 일대에서 국내최초로 방사형집수정을 이용한 강변여과수 개발이 진행되고 있으며, 현재 방사형 취수정 1기가 시공 완료되어 시험 가동 중에 있다. 방사형 집수정에 의한 강변여과수 개발은 대용량 취수를 목적으로 설치되기 때문에 산출량뿐만 아니라 집수정 인근의 수위하강에 특성이 중요한 요소 중에 하나이다. 본 연구에서는 창원시 대산면 일대에서 진행되고 있는 방사형 집수정 설치에 따른 강변여과수 산출시 집수정 인근 수위하강 특성 파악을 위한 모니터링을 목적으로 실시하였다. 수위하강 특성 관측을 위해 양수실험을 위해 대용량 양수펌프 설치, 유량검증을 위한 대형 웨어 설치, 수위변화 측정을 위해 집수정 30m 반경에 8개의 관측정을 착정하여. 디지털 수위측정기를 설치하여 수위하강 특성을 모니터링 하였다. 수위 모니터링 결과 취수정의 수위하강 특성과 유사하게 수평정의 수위하강 경향 나타났으며, 강변에 가까운 수평정의 수위하강은 약 $30\% 감소하였으며, 집수정 양수량에 변화에 따라 민감하게 반응하지 않는 특성을 나타냈다.

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

• 대한설비공학회:학술대회논문집
• /
• 대한설비공학회 2004년도 동계학술대회 논문집
• /
• pp.78-78
• /
• 2004