• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 한국신재생에너지학회 2007년도 추계학술대회 논문집
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• pp.546-549
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• 2007

지열 냉난방 시스템의 설계는 냉난방 공간의 크기에 따라 필요한 부하를 계산하여 설계하게된 다. 설계 부하를 충분히 소화할 수 있는 지열교환기의 길이와 보어홀의 깊이 및 개수는 지반의 열적 특성에 크게 좌우된다. 열전도율이 큰 지반일수록 지열교환기 내의 열 흡수 및 소산이 효과적으로 이루어져 지열교환기의 길이도 상대적으로 짧아질 수 있다. 즉, 효율적이고 정확한 설계를 하기 위해서는 지반, 암반 및 지중열교환기의 물리적 특성에 따른 열적 특성을 설계자는 미리 숙지하여야 한다. 현재 국내에서 수직 밀폐형 지중열교환기의 그라우트로 벤토나이트를 가장 많이 사용하고 있으나, 해외의 경우 지중 조건에 따라 시멘트 또는 벤토나이트를 적절히 선택하여 시공하고 있다. 이는 벤토나이트의 특성상 적용 조건이 제약을 받기 때문이며, 특히 지하수가 존재하지 않을 경우 사용이 사실상 불가능하다. 국내에서 이에 대한 충분한 연구는 아직 이루어지지 않았으며, 시멘트 그라우트를 사용하기 위한 물리적, 열적 특성에 대한 연구가 필요한 시점이라 판단하여 본 연구를 수행하였다. 시멘트 그라우트의 경우 수화반응이 일어나는 초기의 건조수축을 최소화하는 배합비로 물성을 구성하였으며, 벤토나이트는 일반 현장 시공 비율을 사용하였다. 열전도율은 첫째 실내 시험으로 시멘트 그라우트에 대한 열판시험법과 벤토나이트 그라우트에 대한 탐침시험법으로 수행하여 구하였으며, 두 번째 방법인 현장 시공으로 직접 현장열응답시험을 수행하여 그라우트 간의 열적 특성을 비교하였다. 또한 기존 시멘트그라우트의 열적 특성을 개량한 코오롱건설에서 개발한 시멘트 그라우트에 대한 열적 거동도 기존 타 그라우트의 열적 거동과 비교하였으며, 개발 제품의 성능이 상당히 우수함을 알 수 있었다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제21권1호
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• pp.512-520
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• 2020

개방형 지중열교환기(SCW)는 수직 밀페형 지중열교환기에 비해 높은 용량과 효율을 갖고 있어 최근에 우리나라에서 많이 보급되고 있는 추세이다. SCW형 지중열교환기의 여러 설계 및 운전변수 중 블리딩 운전이 지중 열전도율, 보어홀 열저항 등 열성능 개선에 가장 효과가 큰 것으로 보고되고 있다. 본 연구에서는 SCW형 지중열교환기가 설치된 현장의 열응답시험 결과를 기반으로 블리딩해석 모델을 정립하고 블리딩율 및 지하수 유입수의 위치변화가 SCW형 지중열교환기 열성능에 미치는 영향을 수치해석을 통하여 고찰하였다. 해석결과 지하수가 지중열교환기 상부에서 유입될 경우 지중열교환기 순환수의 시간에 따른 온도증가는 블리딩율이 증가함에 따라 낮아지는 경향을 보였으며, 지중 열전도율은 30% 블리딩율에서 179% 증가하는 결과를 보였다. 반면에 지하수가 지중열교환기 하부에서 유입될 경우 지중열교환기 순환수는 지중과 먼저 열교환을 한 후 유입수와 하단에서 혼합되기 때문에 지중열교환기 순환수의 온도증가는 상부 유입의 경우보다 적으며 블리딩율이 약 10%를 초과하면 일정하게 유지되는 경향을 보였다.

• 한국태양에너지학회 논문집
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• 제29권5호
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• pp.20-27
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• 2009

The effect of borehole thermal resistance on the borehole length is studied. In performing this work a new concept BLRR(borehole length reduction rate) is developed based on the line source model. The solution of line source model is shown to be valid through the comparison with the data of thermal response test. It is shown that BLRR is a function of soil thermal conductivity(k) and borehole thermal resistance($R_b$). The value of BLRR increases with increasing k, which means reducing $R_b$ is more effective when k is high. The reduction of borehole length with change of $R_b$ is easily estimated with BLRR. The validity of BLRR is also examined with EED analysis.

• 설비공학논문집
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• 제18권10호
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• pp.783-790
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• 2006

A one-dimensional numerical model coupled with parameter estimation is used to predict the effective thermal conductivities of soil formations and borehole resistances from in situ field test data. In this application a new method of using initial ignoring time (IIT) obtained from error estimation is tried and turned out to be successful in determining soil thermal conductivities. This method is used for single-U and double-U borehole system. The results of this method are compared and agreed well with those of existing software (GPM) in the analysis of single-U borehole data. In the analysis of double-U borehole data this method seems to be better in predicting soil and borehole properties.

• 에너지공학
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• 제17권3호
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• pp.167-174
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• 2008

지중유효열전도율 측정에서는 선형열원 모델이 열응답 시험의 자료 해석에 주로 이용되고 있는 실정이다. 이 선형열원 모델의 응용에서는 해의 신뢰도를 높이기 위하여 일정시간의 초기자료를 폐기하여야 하며 이 일정시간을 본 연구에서는 초기제외시간으로 명명한다. 그런데 이 초기제외시간의 산정에 관하여 뚜렷한 기준이 마련되어 있지 않아 선형열원 모델을 이용한 자료해석에서는 초기제외시간 선정이 다소 주관적이 되는 경향이 있으며 따라서 이 모델의 응용에는 충분한 경험이 필요하다. 무차원 시간 $\tau=5$가 초기제외시간 선정에 한 기준으로 제시되기도 하였으나 이 역시 완전한 선형열원 모델에서 도출되는 매우 이론적인 결과이며 실제 시스템은 이 이론적인 선형열원과 다른 점이 많다. 본 연구에서는 초기제외시간을 선정하는 새로운 방법을 제시한다. 이 방법에서는 먼저 오차해석을 수행하고 그 결과를 토대로 초기제외시간을 결정하게 된다. 본 연구에서는 이 방법을 2개의 현지 시험결과에 적용하여 보았으며 위에 언급한 $\tau=5$에 의한 방법보다 훨씬 더 신뢰성 높은 결과를 도출할 수 있었다(Table 2 참조).

• 한국산학기술학회논문지
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• 제19권10호
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• pp.128-135
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• 2018

현재 지열 열펌프 시스템에 수직밀폐형 지중열교환기가 가장 많이 적용되고 있으며, 수직밀폐형 지중열교환기의 성능에 영향을 미치는 주요 인자로는 지중 열전도율(k)과 보어홀 전열저항($R_b$)이 있다. 본 연구에서는 현장에서 측정된 열응답시험 데이터를 이용하여 보어홀 전열저항을 계산하였으며 지중열교환기 개별 설계인자들(순환수유량, 파이프 수, 그라우팅재)이 보어홀 전열저항에 미치는 영향을 분석하였다. 또한 도출된 그라우팅 열저항은 문헌에 제시된 다양한 상관식과 비교 분석하였다. 시험데이터를 통해 본 시험에서의 지중열교환기 보어홀 전열저항은 0.1303 W/m.K로 나타났으며, 보어홀 전열저항에서 그라우트 열저항이 66.6 %, 파이프 열저항이 31.5 %, 순환수 대류열저항이 1.9 %를 차지하여 그라우트가 보어홀 열전달에 가장 큰 영향을 미치는 인자임을 확인하였다. 또한 각 설계인자의 설계변수가 보어홀 전열저항에 미치는 영향을 분석한 결과 실리카샌드를 혼합하여 그라우트 열전도율를 높이는 방법이 파이프 수 증가나 순환수 유량증가보다 열전달 증진에 더 효과적임을 알 수 있었다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제37권1호
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• pp.5-15
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• 2021

북극권과 같은 한대지역의 동상민감성 지반은 계절적 대기 온도 변화 및 설치된 구조물의 온도에 의해 지반의 융기 및 침하 문제가 존재한다. 이러한 동상민감성 지반의 융기 및 침하 방지를 위한 지반안정화 공법으로는 매립 및 치환공법, 열 사이펀 등이 존재한다. 여기서 열 사이펀이란 내부 냉매의 증발, 응축을 반복하며 열 순환을 통해 이상 유동(two-phase flow)의 형태로 냉매가 지반의 온도를 외부로 전달하여 지반 온도를 조절 할 수 있는 공법이다. 본 연구는 이러한 열 사이펀의 성능을 열전도율로 수치화하기 위하여 ABAQUS 내부의 User-subroutine 코딩을 통해 열 사이펀을 지중의 한 열원으로 간주, 경계조건으로 적용시켜 기존 문헌의 열 사이펀 실내모형실험의 온도분포 결과와 비교하여 산정하였다.

• 생물환경조절학회지
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• 제11권4호
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• pp.151-156
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• 2002

지중냉각이나 양액냉각과 같은 근권부 냉각은 뿌리의 활력 증진, 양수분 흡수력의 향상, 작물체온의 강하 및 고온스트레스의 감소 등에 효과가 있는 것으로 알려져 있으며, 또한 온실 전체를 냉방하는것 보다 경제적이다. 따라서 본 연구에서는 지중냉각시스템을 경제적인 고온극복 방법중의 하나로 생각하고, 기술을 체계화하기 위한 시도로 지중냉각시스템의 열전달 특성을 분석하여 냉각부하를 산정하기 위한 실험을 수행하였다. 지중열류 측정자료로부터 힘수비에 따른 토양의 열전도율을 분석하였으며, 함수비 19~36%의 범위에서 열전도율은 0.83~0.96W.m$^{-}$.$^{\circ}C$$^{-}$로 직선적인 증가를 보였다. 일사량, 지표온도 및 기온의 관측치로부터 일사량에 따른 지표온도 상승을 회귀분석한 결과 거의 직선적인 관계를 보였으며, 지표온도는 실내 수평면 일사량 300~800W.m$^{-2}$ 범위에서 작물이 없는 경우 3.5~7.$0^{\circ}C$,작물이 지표면을 거의 덮고 있는 경우 1.0~2.5$^{\circ}C$ 정도 기온보다 상승하는 것으로 나타났다. 실험자료를 이용하여 온실의 설계기온과 냉각설정 지온, 일사량 및 토양의 함수비에 따른 지중냉각시스템의 냉각부하를 구하였다. 실내일사량 300~600W.m$^{-2}$ , 토양함수비 20~40%의 범위에서 기온과 지온의 차이를 1$0^{\circ}C$로 유지하기 위해서는 46~59W.m$^{-2}$ 의 냉각열량이 필요한 것으로 나타났다. 보다 정확한 설계자료의 구축을 위해서는 다양한 조건별 실험을 추가로 수행해야 할 것으로 생각된다.EX>$\mu$$_{r}$′) and the dielectric loss ($\varepsilon$$_{r}$"/$\varepsilon$$_{r}$′) were increased. It was caused that the absorption characteristics of the absorber were improved. The conduction loss and magnetic loss were expected to be occurred together because two matching frequencies were shown with carbon addition. It was confirmed that the matching frequency of the microwave absorber could be controlled by controlling heat-treatment temperatures and carbon additions.ons.tions.加的)으로 되거나 과가황(過加黃)이 될 우려가 있는 제조공정(製造工程)에서는 흔히들 이 방법(方法)을 무시(無視)하고 있다. 여기서 강조(强調)해 두어야 할 것은 항상 제품(製品)의 외부(外部)를 완전(完全)히 가황(加黃)시킬 필요(必要)는 없다는 것이다. 다공성(多孔性)이나 기포생성(氣泡生成)을 조장(助長)하는 불량가황상태(不良加黃狀態)와 표면(表面)에서의 과가황상태간(過加黃狀態間)의 균형(均衡)을 취(取)해 줘야 하는데 물론(勿論) 이때는 가황시간(加黃時間)을 단축(短縮)시켜야 한다는 경제적(經濟的)인 측면(側面)도 아울러 고려(考慮)해야 한다. 이것은 고무기술자(技術者)가 당면(當面)해야할 과제(課題)

• 한국산학기술학회논문지
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• 제17권3호
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• pp.24-30
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• 2016

현재까지 지열 열펌프 시스템의 지중열교환기는 수직 밀폐형과 개방형 지중열교환기가 주로 설치되어 열응답시험을 이용한 열특성 평가가 수행되어 왔다. 본 논문에서는 열응답시험과 선형열원법을 이용하여 수평형 지중열교환기의 열특성을 분석하였다. 또한 지열 열펌프 시스템은 매일 단속 운전되어지므로 일일부하시험을 수행하여 수평형 지중열교환기의 지중온도 및 순환수 평균온도 일별 변화를 고찰하였다. 시험을 위해 경기도 안산에 직선식 수평형 지중열교환기(심도 2 m, 길이 50 m 8줄)를 설치하였다. 시험결과 수평형 지중열교환기의 지중 열전도율은 연중 $1.43{\sim}1.64W/m{\cdot}K$ 범위로 비교적 큰 변화가 없으며 12월에 최대값을, 5월에 최소값을 갖는 것으로 나타났다. 12일간 지중 열교환기로 하루 10시간동안 6.0 kW의 열량을 투입하는 연속 부하시험을 6월, 9월, 12월에 수행한 결과 지중온도는 이 기간 동안 각각 $4.31^{\circ}C$, $3.14^{\circ}C$, $1.21^{\circ}C$ 상승하는 것으로 나타났다.

• 한국태양에너지학회 논문집
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• 제26권4호
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• pp.1-7
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• 2006

This study is to develop a model to predict the soil temperature variation in Korea Institute of Energy Research using its thermal properties, such as thermal conductivity and diffusivity. Soil depth temperature variation is very important in the design of a proper Ground Source Heat Pump (GSHP) system. This is because the size of the borehole depends on the soil temperature distribution, and this can decrease GSHP system cost. If the thermal diffusivity and thermal conductivity are known, the soil temperature can be predicted by either the Krarti equation or the Spitler equation. Then a comparison with the Krarti equation and Spitler equation data with the real measured data can be performed. Also, the thermal properties can be reasonably approximated by performing a fit of the Krarti and Spitler equations with measured temperature data. This was done and, as a result, the Krarti equation and Spitler equation predicted values very close to the measured data. Although there is about a $0.5^{\circ}C$ difference between the deep subsurface prediction (16m - 60m), with this equation, were expected to have model this Non-Homogeneous Soil Temperature phenomenon properly. So, it has been shown that a prediction of non-homogeneous soil temperature variation influenced by solar radiation can be achieved with a model.