• 한국지반공학회논문집
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• 제28권5호
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• pp.13-25
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• 2012

그라운드 앵커공법은 현재 우리나라에서 가장 일반적으로 사용되는 사면보강공법들 중 하나이다. 앵커로 보강된 사면의 안정성을 장기간 확인하기 위해서는 그라운드 앵커의 긴장력을 측정하는 것이 매우 중요하다. 그러나 현재 현장에서 주로 사용되는 스트레인게이지 및 V/W타입의 로드 셀은 전자기파에 의한 노이즈 발생이 크고 습기 또는 수분의 영향으로 인해 측정값에 오차가 발생할 수 있으며 자기열화 등으로 장기간의 모니터링에 한계가 있다. 또한 앵커의 개별 텐던에 발생하는 미세한 변화를 정확히 감지할 수 없는 단점이 있어 이를 개선할 수 있는 방안으로 광섬유 센서를 이용하여 강연선의 변형률을 측정할 수 있는 광섬유 센서 내장형 텐던이 개발되었다. 이 광섬유 센서 내장형 텐던은 단기간의 앵커 장력 측정에 성공적으로 적용된 사례가 보고되었으나 장기간에 걸친 장력 변화를 측정하기 위해서는 온도에 의한 광섬유 센서의 변형률을 보상하여야 한다. 이 논문에서는 광섬유 센서 내장형 텐던을 이용하여 그라운드 앵커의 장력모니터링 시 지중온도 변화에 의한 영향을 보상하는 실용적인 방안에 대하여 기술하였다. 먼저 실내실험을 통하여 광섬유 센서 내장형 텐던의 온도반응계수(${\beta}^{\prime}$)를 $2.0{\times}10^{-5}/^{\circ}C$로 결정하고 실제 현장에 설치된 광섬유 센서를 이용하여 깊이별 지중온도 변화값을 측정하였다. 연구 대상지역(여수)의 기상청 지중온도 측정 결과 자료와의 비교를 통하여 결정된 온도반응계수(${\beta}^{\prime}$)를 이용한 광섬유 센서 내장형 텐던의 온도반응 성능을 검증하였다. 최종적으로 광섬유 센서 내장형 텐던을 이용하여 실제 사면에 설치된 인장형 앵커와 압축형 앵커의 계절별 긴장력을 모니터링하고 기상청 지중온도 측정자료와 온도반응계수를 이용하여 온도보상을 실시하여 기존 V/W타입의 로드 셀 측정 결과와 비교하였다. 제안된 광섬유 센서 내장형 텐던의 온도반응계수와 기상청 지중온도 측정결과를 이용한 앵커의 온도보상 방법에 의해 측정된 긴장력 모니터링 결과가 계절에 따른 지중온도 변화에 상관없이 로드 셀 결과와 일관성 있게 비교되어 제안된 온도보상 방법이 매우 실용적이며 합리적인 것으로 나타났다.

• 설비공학논문집
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• 제11권3호
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• pp.339-348
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• 1999

A computer model was developed in order to predict the temperature distribution and the performance of the vertical tube-in-tube ground coil heat exchanger. This model has been validated by experimental results conducted by ORNL. The heat exchanger performance with the variation of the length is calculated and compared. As results, the heat exchanger performance is proportional to the length but the performance per unit length decreases. The minimum performance of 70m - PVC heat exchanger during cyclic operation for a week is obtained 20,054kJ/h for cooling operation and 13,915kJ/h for heating operation. And minimum temperature difference is $4.64^{\circ}C$ for cooling operation and $2.64^{\circ}C$ for heating operation. In each case, it is noted that the temperature difference between the pipe and the far-field occurs within 0.8m from the heat exchanger.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 한국신재생에너지학회 2009년도 춘계학술대회 논문집
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• pp.600-603
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• 2009

We compared relative importance of thermal conductivity and initial ground temperature in designing borehole heat exchanger network and also we test accuracy of ground temperature estimation in thermal response test using a proven 3-D T-H modeler. The effect of error in estimating ground temperature on calculated total length of borehole heat exchanger was more than 3 times larger than the case of thermal conductivity in maximum 20% error range. Considering 10% of error in estimating thermal conductivity is generally acceptable, we have to define the initial ground temperature within 5% confidence level. Utilizing the mean annual ground surface temperature and the geothermal gradient map compiled so far can be a economic way of estimating ground temperature with some caution. When performing thermal response test for estimating ground temperature as well as measuring thermal conductivity, minimum 100 minutes of ambient circulation is required, which should be even more in case of very cold and hot seasons.

• 대한전기학회:학술대회논문집
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• 대한전기학회 2015년도 제46회 하계학술대회
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• pp.422-423
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• 2015

현재 허용전류는 가장 열악한 조건과 여유분을 주어 계산하기 때문에 지중 송전 케이블의 실제 송전용량은 설계보다 상당히 큰 용량을 사용할 수 있다. 송전용량을 증대시키는 방법 중 하나로 DRS(Dynamic Rating System)를 도입하는 방법이 떠오르고 있다. DRS는 이미 상용화 되어있으나 지중관로의 경우 기존에 포설되어 있는 케이블에 DTS를 설치하기가 곤란하여 관로조건에서는 동적 허용전류를 산정하기에 어려움이 있다. 따라서 본 논문에서는 DTS 계측자료를 이용하여 보정계수법을 통한 허용전류 산정 방법론을 제안한다. 또한 지중관로의 맨홀부에서 측정한 케이블의 표면 온도를 이용하여 관로 내 케이블의 분포 표면 온도를 추정하고 보정계수를 통한 허용전류를 산정하는 방법론을 제안한다.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 한국신재생에너지학회 2010년도 춘계학술대회 초록집
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• pp.168.1-168.1
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• 2010

본 연구에서는 기존 지중열교환기용 뒤채움재인 벤토나이트 그라우트의 대안으로 시멘트 그라우트의 물리적 역학적 특성을 평가하였다. 실내 시험을 통하여 시멘트 그라우트의 배합비 및 첨가재에 따라 열전도도와 유동성, 일축압축강도에 미치는 영향을 평가하였다. 또한, 실제 지중열교환기용 파이프 내 순환유체의 온도변화가 시멘트 그라우트의 재료적 안정성에 미치는 영향을 검토하기 위해 $-5^{\circ}C$와 $50^{\circ}C$를 한 주기로 하여 일축압축강도를 반복적으로 측정하였다. 냉난방 운전에 따른 시멘트 그라우트와 순환 파이프 접촉면의 양호한 부착성 유지 여부를 판단하기 위해 시멘트 그라우트에 HDPE 파이프를 삽입한 시료의 등가 투수계수를 Flexible wall permeameter를 이용하여 장기간 측정하였다. 순환유체의 온도변화 모사에 따른 일축압축강도는 주기가 반복될수록 강도가 감소하는 경향이 나타났다. HDPE파이프를 삽입한 시료의 등가 투수계수는 순환수의 온도에 따라 증감하다가 $1.02{\times}10^{-9}cm/sec$로 수렴하였다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제29권8호
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• pp.75-84
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• 2013

지반의 동결현상은 일반적으로 대기와 지반의 온도차이로 발생하는 열흐름에 의해, 지반에 존재하는 물이 동결되어 지반의 물리적 성질이 변하는 현상을 일컫는다. 동결현상 해석에 필요한 지중온도 변화는 크게 대기와 지반의 경계층에서 발생하는 열유동과 지중 내에서 흙을 구성하는 성분들의 열전도 현상으로 설명할 수 있다. 따라서 지표면의 경계조건과 지반의 열적 특성은 동결지반 온도분포 해석에 중요한 인자들이다. 지표면 경계조건은 대기온도, 지표의 식생상태, 토질조건을 포함한 간편상수법들이 제시되어 있다. 대기온도 변화에 따른 지표의 열전달을 설명하는 대표적인 열물성 값은 지표면에서의 n-factor와 대류 열전달계수이다. 본 연구에서는 대기와 지반의 경계층을 해석하는데 필요한 지표면 n-factor와 대류 열전달계수의 적용성을 분석하고자 실내실험을 수행 하였다. 실내실험 결과를 토대로 상용 수치해석 프로그램인 TEMP/W를 이용하여 각각의 경계층 조건에 따른 지중온도 변화를 해석하고 실내실험을 통해 측정된 온도 데이터와 비교하였다. 결론적으로 n-factor보다 지표면 대류 열전달계수를 적용한 수치 해석 모델이 실내실험 결과와 유사하였다.

• 대한기계학회논문집 C: 기술과 교육
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• 제4권1호
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• pp.49-56
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• 2016

본 연구에서는 설계 인자가 지표수 열교환기 길이에 미치는 영향을 분석하였다. 또한 수직 밀폐형 지중열교환기와 지표수 열교환기를 같이 이용한다고 가정한 후, 지중 순환수의 온도 변화를 분석하였다. 지표수 열교환기 출구 온도와 연못 온도의 차이를 크게 하면, 열교환기 파이프 길이는 줄어들었다. 아울러 연못 온도가 높을수록 파이프 길이는 감소하지만, 파이프 바깥지름의 영향은 상대적으로 적었다. 또한 파이프 두께가 얇을수록 전도 열전달에서 열저항의 영향이 감소하기 때문에 파이프 길이는 감소하였다. 수직 밀폐형 시스템에 지표수 열교환기를 추가 적용하면, 지중열교환기 순환수 온도는 시간이 지날수록 감소하였다.

• 설비공학논문집
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• 제26권12호
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• pp.553-558
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• 2014

Geothermal energy can be used with a geothermal heat pump or an earth-to-air heat exchange system (EAHES), which is referred to as a "cooling tube" in Korea. In this study, we suggest EAHES burial guidelines in terms of the parameters of buried pipe length and air velocity regarding the exit air temperature of EAHES. The exit air temperature for EAHES in three regions (Changwon, Busan and Seoul) was calculated with variation in buried pipe length and air velocity at ${\Phi}100mm$ and ${\Phi}200mm$. In conclusion, variation in the buried pipe length is more effective than that of air velocity to achieve the required exit air temperature.

• 지구물리와물리탐사
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• 제21권2호
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• pp.82-93
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• 2018

저수지 안전진단을 위하여 수행되는 전기비저항 모니터링 자료는 대기의 온도에 영향을 받는다. 특히 국내와 같이 사계절의 온도 변화가 큰 환경에서는 지중온도 변화에 의한 전기비저항의 변화를 무시하기 어렵다. 따라서 온도효과는 전기비저항 모니터링 자료의 정밀한 해석을 어렵게 한다. 이 연구에서는 저수지에서 획득된 다점온도 모니터링 자료를 분석하여 시공간적 지중온도를 추정하고, 이를 이용하여 역산 결과 얻어진 지하 전기비저항 모델에 대하여 온도보정을 수행하였다. 온도보정 결과, 계절변화에 의한 온도 효과는 주로 상부에 국한되며, 심부에서는 무시할 수 있는 것으로 해석되었다. 그러나 댐 제체의 온도 분포만을 가지고 온도 보정을 수행하면 그 효과를 완전히 제거할 수 없다. 이 문제를 극복하기 위해, 저수지 물의 온도 변화에 의한 효과는 대기온도 변화도 함께 포함되어야 할 것으로 보인다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제19권6호
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• pp.407-418
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• 2003

지반의 풍화, 지하수의 유출입 및 대기온도의 변화 등, 사면 내 토립자의 물성을 변화시킬 수 있는 요인에 대한 영향과 이로 인한 사면의 파괴면을 예측할 수 있다면, 사면에 대한 장기 안정성을 확보하는데 도움을 줄 것이다. 사면의 거동에 영향을 미치는 여러 요인들 가운데, 지중 온도의 변화는 지하수 및 토립자의 물성을 변화시켜, 사면의 붕괴에 많은 영향을 끼치므로 사면내의 온도의 변화구간과 항온 구간을 구분할 수 있다면, 사면의 가상 파괴면을 예측할 수 있을 것이다. 본 연구에서는 사면 현장에 설치된 상용계측기 및 광섬유를 이용한 계측기(FBG Sensor)의 사면 계측 데이터를 바탕으로, 사면 보강재의 변형에 의한 사면의 가상활동 파괴면의 추정과 지중온도가 변하지 않는 깊이인 항온심도의 결정, 그리고 이들의 연관성을 검토하였다. 본 연구의 검토결과, 사면 보강재에 의해 결정된 사면의 가상 파괴면과 지반 내 항온심도가 거의 일치하였으며, 지하수의 유무가 지반내 항온심도를 결정하는 중요한 요인임을 알 수 있었다.