• 대한토목학회논문집
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• 제32권5C호
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• pp.177-183
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• 2012

최근 들어 경제적인 에너지 활용을 위하여 지열에너지 필요성이 증대되고 있다. 특히 보편적으로 사용되고 있는 U자형 지중열교환기보다 열교환 면적이 넓어 더 높은 열 교환 효율을 보이는 코일형 지중열교환기의 적용이 확대되고 있다. 본 논문에서는 다양한 피치 간격에 따른 코일형 지중열교환기의 실험적 연구를 수행하였다. $5m{\times}1m{\times}1m$ 크기의 모형 토조 내에 주문진 모래가 균질하게 조성되었으며 열응답 시험이 수행되었다. 코일형 지중열교환기 내를 순환하는 순환수 온도값을 이용하여 선형 열원 이론과 고리-코일 열원 모델을 적용하여 지반의 열전도도를 도출하였다. 또한 모형 토조 내의 코일에서 일정한 거리의 계측 온도값과 이론해를 비교하였으며 고리-코일 열원 모델이 선형 열원 모델과 원통형 열원 모델보다 코일형 지중열교환기가 설치된 지반의 온도값을 보다 정확하게 예측함을 알 수 있다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제29권9호
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• pp.31-41
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• 2013

최근 들어 경제적인 지열에너지 활용을 위하여 에너지 파일의 적용이 확대되고 있다. 특히 더 높은 열 교환 효율을 확보하고자 에너지 파일의 경우 보다 높은 열효율을 얻기 위해 통상적인 U자형 지중 열교환기가 아닌 코일형 지중열교환기를 매입하는 경우가 늘어나고 있다. 본 논문에서는 PHC 에너지 파일에 의한 지중 열 전달 거동에 대한 수치해석 및 실험적 연구를 수행하였다. 화강풍화토로 이루어진 현장에 PHC 에너지 파일을 설치하고 W자형과 코일형 지중 열교환기를 설치한 후 이에 대한 현장 열성능 실험을 수행하였다. 또한 3차원 유한요소해석을 수행하여 지중온도 및 지중 열교환기 내 순환수 온도 변화를 예측하였고 이를 실험값과 비교하였다. 냉방 부분 가동 조건 하에서 코일형 열교환기 이용시 W자형을 이용했을 때보다 10~15% 열교환율이 상승되는 것을 알 수 있었다.

• 대한전기학회:학술대회논문집
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• 대한전기학회 2015년도 제46회 하계학술대회
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• pp.418-419
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• 2015

지중케이블이 전력구에 포설되어 운영되는 경우 케이블 부하에 따른 발열로 전력구 내부온도가 상승하게 된다. 이 때 전력구 내부온도가 $40[^{\circ}C]$를 초과하는 경우, 케이블의 상시 허용전류의 크기가 설계 값보다 작아짐으로써 케이블 송전용량이 감소하는 문제점이 발생한다. 또한 전력구 내부온도는 산업안전보건기준에서 $37[^{\circ}C]$ 이하로 유지할 것을 권고하고 있어 안정적인 전력공급을 위한 대책 수립 및 최적의 운영을 위하여 전력구 내부 케이블의 부하전류 변동에 따른 온도변화 추이 예측이 요구된다. 따라서 본 논문에서는 수도권에 설치되어 운영 중인 지중케이블의 부하변동에 따른 전력구 내부온도 변화 특성을 검토하고자 한다.

• 한국지하수토양환경학회:학술대회논문집
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• 한국지하수토양환경학회 2006년도 총회 및 춘계학술발표회
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• pp.100-104
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• 2006

58개 기상관측소에서 최근 22년간 측정된 천부 지중온도 자료와 국가지하수관측망의 169개 암반 및 95개 충적층 관측소에서 측정된 지하수 온도 자료를 이용하여 다음과 같은 연구를 수행하였다. 첫째, 우리나라 대기, 지면 및 지하수의 연평균 온도분포도를 제시하였으며, 다중회귀분석을 통하여 대기 및 지면온도를 추정할 수 있는 회귀식을 산정하였다. 둘째, 지면온도에 영향을 미치는 기상 요소로서 일사량, 지구복사, 강수량 및 적설량 자료를 분석하였다. 마지막으로 열전도 모델을 이용하여 심도별 열확산계수를 산정하고 통계 자료를 제시하였다.

• 한국작물학회지
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• 제46권3호
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• pp.229-235
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• 2001

사용된 멀칭자재의 광학적 특성, 작물군락의 형성 등에 의하여 토양표면의 에너지 수지는 달라지며, 이러한 토양표면 에너지 수지의 차이에 의해 변화되는 지중열류가 토양온도 변화의 원인이 된다. 본 연구에서는 일사량, 밀칭표면의 순복사, 지중열류, 멀칭 내외면 온도, 토양온도 등을 연속적으로 측정하였으며, 실측된 자료를 이용하여 토양표면의 에너지 수지 및 지중열류를 추정하여 멀칭처리에 따른 토양온도 변화의 원인을 분석하였다. 감자 출아전인 1998년 8월 30일의 무멀칭처리에서는 지표면의 순복사(10.0 MJ$m^{-2}$${day}^{-1}$ )는 높았지만, 대류에 의한 현열이나 수분증발에 의한 잠열로 대부분의 에너지(9.65MJ m$^{-2}$ day$^{-1}$)가 지면으로부터 빠져나가 토양으로 흐르는 지중열류는 0.36MJ $m^{-2}$${day}^{-1}$ 이었다. 흑색 폴리에틸렌 필름 멀칭에서는 지표면의 순복사는 2.4 MJ $m^{-2}$${day}^{-1}$ 이었지만 멀칭면과 토양표면의 대류에 의한 지표면의 에너지 손실이 1.39 MJ $m^{-2}$${day}^{-1}$ 로 적어져 지중열류는 1.02 MJ$m^{-2}$${day}^{-1}$ 로 무멀칭처리보다 많이 높았다. 종이멀칭처리에서의 지표면의 순복사는 1.30 MJ $m^{-2}$${day}^{-1}$ 로 다른 처리에 비해 낮았고, 멀칭면과 지표면의 대류에 의한 에너지 교환에 의하여 지표면으로부터 1.36 MJ $m^{-2}$${day}^{-1}$ 의 에너지가 손실되어 지중열류는 -0.06 MJ $m^{-2}$${day}^{-1}$ 로 흑색 폴리에틸렌 필름 멀칭이나 무멀칭보다 낮았으며, 특히 주간의 상위층 토양온도가 다른 처리에 비해 많이 낮아졌다. 군락이 형성된 9월 27일의 경우, 멀칭처리에서의 지표면 순복사는 군락이 없는 8월 30일의 경우와 큰 차이가 없었지만 무멀칭처리에서는 군락의 일사 차단으로 순복사가 현저히 낮아졌으며, 흑색 플라스틱 필름 멀칭처리에서는 현열 및 잠열에 의한 손실이 작아 지중열류는 다른 처리에 비해 높았으며, 무멀칭처리에서는 현열 및 잠열에 의한 에너지 손실이 많아 지중열류는 작았다. 이러한 지중열류의 차이에 의해 흑색 플라스틱 필름 별칭처리에서의 지온이 다른 처리에 비해 높아졌고, 종이멀칭처리에서의 지온은 군락이 형성되지 않은 초기에는 무멀칭에 비해 낮았지만 군락이 형성된 후기에는 그 차이가 거의 없었다. 군락의 형성여부와 관계없이 일 최저기온 및 최고기온이 나타나는 시각의 토심에 따른 토양온도의 변화는 비슷한 경향을 보였으며, 일 최고기온이 나타나는 시각에 흑색 플라스틱 필름 멀칭처리에서의 온도는 지표에 가까울수록 급격하게 높았으며, 그 증가추세는 종이멀칭이나 무멀칭에 비해 현저하였다.

• 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.

• 생물환경조절학회지
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• 제10권3호
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• pp.155-158
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• 2001

최근 수출을 위한 백침계오이의 재배 면적이 계속적인 증가 추세에 있어 2000년 현재 약 121ha에 달하고 있다. 백침계오이는 측지 착과형으로 흑침계오이와 달라 수량이 측지의 발생여부에 달려 있다. 그런데 백침오이의 주재배시기는 10월에서 2월까지의 겨울철로, 온도가 낮고, 투광량 부족하여 측지발생율이 저조하다. 따라서 본 시험은 백침계오이의 측지 발생율을 높이기 위한 지중가온의 효과를 구명하고자 실시하였다. 그 결과, 지중가온구는 주당 측지발생수가 13.7%개였고, 무가온구는 11.7개로 지중가온을 하면 측지발생수가 증가함을 알수 있었다. 또한 상품수확과수에 있어서도 지중가온구는 주당 45개인데 반해 지중무가온구는 38개였고, 전체적인 수량도 ha당 81톤으로, 무가온구의 68톤 보다 18%의 증수효과가 있어다. 즉, 수출오이재배시 지중가온을 하면, 측지발생수가 증가하고 특히 장측지가 다수 발생하여 측지 수확과수가 증가하며, 곡과의 발생이 감소하여 상품수량을 증가시킬 수 있다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제17권1호
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• pp.28-35
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• 2016

지열원 히트펌프 시스템에서 지중 열교환기 설계를 위해 수행하는 현장 열응답 시험은 많은 시간과 비용이 수반되기 때문에 조건 변화에 따른 출구온도 예측이 어려운 실정이다. 본 연구에서는 국내에서 주로 사용하는 수직형 지중 열교환기의 열전달 성능을 예측하기 위한 방안으로 3차원 CFD 해석 기법을 제안하고, 2개소의 현장 열응답 시험의 출구온도와 기울기 값을 비교하여 CFD 해석 방법의 신뢰성을 확인하였다. CFD 해석 결과, 2개소의 현장 열응답 시험의 출구온도는 $0.5^{\circ}C$ 이내에서 예측하였고, 기울기 값은 1.6% 이내에서 적절히 예측하였다. 이를 통해 CFD 해석 방법의 신뢰성을 확인하고, 2개소의 현장 열응답 시험의 유량 및 지중 유효 열전도도 조건을 각각 ${\pm}20%$ 변화시키면서 현장 열응답 시험의 출구온도를 예측하였다. 첫 번째 현장(Case 1)의 경우 유량 변화에 따라 $28.0^{\circ}C$(-20%)와 $29.6^{\circ}C$(+20%), 지중 유효 열전도도 변화에 따라 $29.6^{\circ}C$(-20%)와 $28.0^{\circ}C$(+20%)로 현장 열응답 시험의 출구온도를 예측하였으며, 두 번째 현장(Case 2)의 경우 유량 변화에 따라 $28.4^{\circ}C$(-20%)와 $29.8^{\circ}C$(+20%), 지중 유효 열전도도 변화에 따라 $29.7^{\circ}C$(-20%)와 $28.4^{\circ}C$(+20%)로 현장 열응답 시험의 출구온도를 각각 예측하였다.

• 한국지열·수열에너지학회논문집
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• 제11권3호
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• pp.1-6
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• 2015

In this study, we analyzed t he design condition for appropriate design factor at geothermal system design documents. It is intended to provide the proper information of geothermal system design condition when construct new building, designer can use design conditions more efficiently. Therefore, it is possible to plan for domestic geothermal system, through utilization at design element, to provide as a good information that can predict the approximate underground condition. Thus, provided the basic design conditions that can predict the capacity of the geothermal system. It will be the first step to solve the problem.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 한국신재생에너지학회 2007년도 추계학술대회 논문집
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• pp.477-480
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• 2007

Inlet fluid temperature of the BRE in the geothermal heat pump system depends on heat exchange rate between the refrigerant of the heat pump and the leaving fluid from the BRE. Because the outlet fluid temperature of the BHE varies with time, inlet fluid temperature has to vary with time. In this study, the module to calculate inlet fluid temperature is developed, which can consider the time-varying outlet fluid temperature and the heat exchange capacity of the heat pump. It is assumed that heat loss or gain of the leaving fluid from outlet to inlet of the BHE is negligible, except when the fluid contacts with the refrigerant of the heat pump. This module is combined with TOUGHREACT, a widely accepted three-dimensional numerical simulator for heat and water flow and geochemical reactions in geothermal systems and is applied to data analyses of the thermal response test.