• Korean Journal of Air-Conditioning and Refrigeration Engineering
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• v.24 no.4
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• pp.336-342
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• 2012

Large-scale active solar heat systems are generally using heat exchanger between collector and storage tank loops to prevent damage by freezing. It is difficult to maintain stratification in a storage tank in the system owing to greater flow rate enhancing heat transfer. In the previous study, we introduced a spiral-jacketed storage tank and obtained good results to keep system performance of general level without better stratification. We added a scroll-shaped heat exchanger coil on the upper part in the spiral-jacketed storage tank. As a result of the experiment, it was verified that degree of stratification of the new type storage tank is higher than that of the previous one with a possibility of better collector efficiency and solar fraction.

• Journal of the Korean Solar Energy Society
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• v.23 no.2
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• pp.81-90
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• 2003

UTAC(unglazed transpired air collector) system has unique advantage for space heating and tempering ventilation air over the conventional collector system such as flat plate and vacuum collector. UTAC can improve radiative and convective loss due to nonglazed component and enhanced plate surface configuration. and heating energy and its equivalent green house emission performance can be improved from the use of this like collector in building application. The Option D Calibration simulation approach of IPMVP(International Performance Measurement and Verification Protocol) in ESCO businesses has been recommended to use of the calibrated computer modules like these Energy-10. DOE2.1E and TRNSYS(transient system simulation). This study is to develop subroutine type-203 of TRNSYS15.2 program and appraise thermal performance of UTAC. With newely addeded subroutine type-203. 1) Thermal performance of unglazed transpired collector could be possible based on dimensionless variables such as efficiency and heat exchanger effectiveness. and 2) Assessement of energy consists of solar useful and insulation saving for UTAC could be possible.

• Journal of the Korean Solar Energy Society
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• v.28 no.2
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• pp.28-33
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• 2008

The purpose of this study was experimentally to investigate thermal performance of heat pipe for evacuated tubular solar collector. Two sets of evacuated tubular solar collector with different condenser shape of heat pipe were prepared. The experiments were performed under the same operating condition with an indoor testing apparatus. Also, the experiments were carried out various testing conditions including inclination, flow rate, and incident heat flux. The results of thermal performance of collector with enlarged condenser showed that $F_R({\tau}{\alpha})$ was 0.6572 and $F_RU_L$ was -2.0086 at $40^{\circ}$. And the results of thermal performance of collector with straight condenser showed that $F_R({\tau}{\alpha})$ was 0.6233 and $F_RU_L$ was -1.4996 at the same inclined angle.

• Proceedings of the Korean Institute of Industrial Safety Conference
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• 1997.11a
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• pp.229-234
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• 1997

밀폐공간내에서 일어나는 자연대류 열전달은 태양열 집열판, 연료탱크, 원자로의 핵반응로, 초전도 자성체의 냉각 및 건물이나 방의 효율적인 열설계, 화재시의 안전대책등 공업적으로 그 응용성이 매우 광범위하고 다양하게 생활주변에서 흔히 볼 수 있다. 밀폐공간내에 경계층 유동이 존재할 경우, 이 경계층 흐름은 일반적으로 외부유동에서의 경계층 유동과는 달리 코어영역(Core region)에서의 흐름과 서로 밀접한 관계가 있다. (중략)

• Journal of Biosystems Engineering
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• v.10 no.1
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• pp.24-38
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• 1985

경사진 밀폐 공간에서 마주 보는 두 벽면의 온도 차로 인하여 발생되는 자연 대류 현상은 여러 공학 분야에서 볼 수 있는 중요한 열전달 현상으로서, 최근 들어 평판형 태양열 집열기를 설계하려는 사람들에게 많은 관심의 대상이 되고 있다. 평판형 태양열 집열기의 경우 덮개판으로 부터의 대류 열손실을 감소시킴으로서 집열 효율을 높일 수 있을 뿐만 아니라 사용목적에 따라 소형 집열기를 제작할 수 있어 경제적으로 유리하게 될 것이다. 밀폐된 공간에서 최초에 정지 상태에 있는 얇은 유체층을 하부에서 가열시켜 주면 열팽창 현상이 일어나고, 이것에 의한 부력이 점도나 열전도도 등의 안정화 요인을 극복할 수 있을 정도로 커지면 System이 불안정하게 되어 자연 대류 현상이 수반되며 이 때문에 열전달율이 급격히 증가하게 된다. 이러한 현상의 지배 방정식은 연립 비선형 편미분 방정식으로 특수한 경계 조건외에는 일반적으로 해석적 해를 구하기가 어렵기 때문에 실험적 연구가 많이 실시되어 왔고 이들 결과의 대부분은 전반적인 열전달 특성치만을 구하는데 집중되어 왔다. 본 연구에서는 수치 해석법의 하나인 유한 차분법을 도입하여 이차원으로 가정한 경사진 평판형 밀폐 공간에서의 자연 대류 현상의 지배 방정식을 유한 차분화시켜, $$2.74{\times}10^3\leq_-Gr\leq_-2.0{\times}10^6$$, Pr=0.73, $$15^{\circ}\leq_-a\leq_-150^{\circ}$$, 종횡비는 1, 2, 3, 5, 9에 대하여 정상 상태에서의 해를 구하면서 수치적으로 실험하였다. 본 연구에서 얻어진 결론을 요약하면 다음과 같다. (1) 해석적으로 구하기 어려운 경사진 밀폐 공간에서 자연대류현상의 지배 방정식을 유한 차분법으로 해결할 수 있으며, 대류항과 확산항을 따로 고려한 유한차분법이 효과적임을 확인하였다. (2) 저온과 고온 벽면에서의 온도를 각각 균일하게 놓고 단변으로 이루어진 벽면은 완전히 절연되어 있는 경우에 대하여 수치해를 구한결과, 이전의 해석적 및 실험적 결과와 일치하였으며, 시간의 경과에 따른 온도 및 유선의 변화를 현상학적으로 관찰할 수 있었다. (3) 평균 열전달 계수에 미치는 경사각의 효과를 살펴본 결과 종횡비가 1 인 경우 경사각이 $45^{\circ}$에서, 종횡비가 2, 3, 5, 9인 경우 경사각이 $60^{\circ}$에서 각각 평균 열전달 계수 최대치가 나타났다. (4) Ra수(Rayleigh number) 가 증가될수록, 경사각에 상관없이 평균 열전달 계수도 증가되었다. 한편 Ra수 및 경사각의 변화에 따라 종횡비가 증가될수록 평균 열전달 계수는 경사각이 $90^{\circ}$인 경우를 제외하고는 감소됨을 볼 수 있었다. 경사각이 $90^{\circ}$인 경우, 평균 열전달 계수는 종횡비가 2 인 곳에서 최대치를 얻을 수 있었으며, 종횡비가 계속 증가될수록 평균 열전달 계수는 점차 감소되어짐을 볼 수 있었다.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 2005.11a
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• pp.363-372
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• 2005

최근 고유가상황 및 에너지소비가 증대되는 사회적 분위기와 환경적 변화에 힘입어 대체에너지기술개발에 대한 절실한 대책마련이 중요시 되고있다. 기후변화협약의 발효로 환경에너지에 대한 새로운 인식의 필요로 에너지체제의 변환이 촉구되어지고 있으며 이에 따른 환경친화적 에너지자원을 이용한 신 재생에너지개발에 대한 연구개발기술이 관심을 받고 있다. 현재 사용중인 화석연료는 환경오염 및 지구의 온난화 현상 등 심각한 공해문제를 야기시키고 있는 반면에 태양에너지와 같은 청정에너지의 개발은 환경오염방지와 친환경에너지자원의 활용이라는 점에서 관심이 대상이 되고 있고 특히, 우리나라의 경우 에너지수입 의존율이 97%로 높은 상황에서 국가에너지대책을 수립하고 해외수입에너지 의존율을 최소화시키기 위하여 가히 필수적인 상황이다. 따라서, 본 실증연구사업(태양열 이용 Hybrid냉난방시스템 실증연구)은 태양열 집열기에서 생산된 저온의 $20\sim30^{\circ}C$의 승온된 양질의 열원을 히트펌프 증발기 열원으로 이용 히트펌프의 압축동력이 상대적으로 작아져 기존 히트펌프 시스템에서의 성적계수(COP)를 높여 주는 효과를 기대할 수 있고, 특히 하절기 복사량이 많은 시기에는 $50\sim60^{\circ}C$ 정도로 승온되어진 중 고온수를 직접 온수탱크로 이동시켜 필요수요처에 공급함으로써 이에 따른 에너지절감효과를 기대할 수 있다. 구축된 태양열 이용 하이브리드(Hybrid)냉난방시스템은 계절별, 설비별 특성을 적절히 활용하여 연평균 집열기 효율은 70%수준으로 유지하면서, 계절별 성적계수는 '4'수준을 목표로 하여 추진되었으며, 그간, 태양열 이용 보급분야의 실용화는 주로 건물의 급탕용 온수생산의 수준에 머물렀으나 이 단계를 극복한 건물의 냉 난방 및 급탕을 위한 태양열 및 공기열원을 활용한 하이브리드(Hybrid)냉난방 시스템 구축하였다. 아울러, 태양열 이용 하이브리드 냉난방 히트펌프 시스템 실증 실험은 유가상승과 신재생에너지에 대한 국가적 분위기 고취로 어느때 보다도 개발기술의 상용화 및 실용화적 측면의 염두와 태양열 이용 Hybrid냉난방 시스템의 효율향상과 저가화를 통해 기술의 경제성과 신뢰성을 확보하여 태양열 이용 시스템의 보급활성화를 목표로 하고 있다.

• Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers B
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• v.37 no.1
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• pp.43-49
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• 2013

The use of ocean thermal energy conversion (OTEC) to generate electricity is one of the methods proposed to utilize renewable energy and to protect the environment. In this study, simulations were performed to investigate the effect of weather conditions in the Ulsan region, Korea, on the efficiency of a solar-heating OTEC (SH-OTEC) system. This system utilizes solar thermal energy as the secondary heat source. Various working fluids were also simulated to select one that is suitable for this system. The results showed that R152A, R600, and R600A, in that order, were the most suitable working fluids. The effective area of the solar collector for a $20^{\circ}C$ increase in the collector outlet temperature fluctuated from 50 to $97m^2$ owing to the change in the monthly average solar gain. The annual average efficiency of the SH-OTEC increases to 6.23%, compared to that of a typical conventional OTEC, which is 2-4%.

• Journal of the Korean Solar Energy Society
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• v.27 no.4
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• pp.113-120
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• 2007

The 5kWt dish solar collector is designed and the preliminary performance test for this is carried out. The diameter of the parabolic dish is 3.2 m, and its focal length is 2 m. It consists of 10 small reflectors which have their own curvatures, and the effective reflecting area is $5.9\;m^2$, and the rim angle of the dish is $43.85^{\circ}$. The reflectivity of reflectors is 0.95, and the thermal capacity of the system is about 5 kW thermal. The aperture diameter of the cylindrical-shape receiver which is made of stainless steel is 100 mm, and the height is 210 mm. A quartz window is installed at the receiver aperture to minimize the convective heat loss and prevent air leakage. In order to increase the heat transfer area, porous materials (nickel-alloy) are inserted into the receiver. Air flows into the upper part of the receiver which is the opposite side of the aperture. After the air flows through the inside of the receiver, that goes out of the receiver through 3 exits which are located near the aperture. The volumetric flow rates of air are varied from 600 to 1200 L/min. The results show that the system efficiency and receiver efficiency increase as the volume flow rate increases.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 2011.05a
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• pp.112.2-112.2
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• 2011

PVT(Photovoltaic Thermal) 모듈은 태양광과 태양열 에너지를 동시 이용이 가능한 모듈로서 태양광전지(PV, Photovoltaic)모듈에 열교환기를 접합한 형태로 전기에너지뿐만 아니라 열에너지를 동시에 생산할 수 있는 시스템이다. 기존 PV 모듈은 일사량이 많으면 전력 생산량이 증가하는 동시에 PV모듈의 온도가 상승함에 따라 발전 효율이 감소하는 문제점이 있으며 일반적으로 $25^{\circ}C$이상 조건에서 모듈 온도가 $10^{\circ}C$ 증가할수록 발전효율의 약 4~5% 정도 감소하는 것으로 보고되고 있다. PVT 모듈은 기존 태양광모듈에 열교환기를 접합하여 냉각함으로써 PV모듈의 온도를 낮추어 발전효율을 증가시키는 동시에 부가적으로 발생하는 온수를 직접이용하거나 다양한 계통의 보조 열원으로 이용할 수 있는 장점이 있다. 본 연구에서는 수치해석기법(CFD)을 활용하여 PV모듈 냉각 및 온수 발생을 위한 열교환기를 설계하였으며 다양한 형상의 열교환기에 대해 유동해석을 수행하여 최적의 열흡수효율을 갖는 열교환기의 형상을 설계하였다. 또한 최적 설계된 PVT 모듈을 제작하여 실제 태양과 유사한 광원을 갖는 인공태양조건에서의 실내 실험을 통해 PVT 모듈의 성능을 검증하였으며 또한 실제 노상에 설치하여 ASHRAE 93-77의 실험기준과 ECN의 PVT 집열기 성능측정 가이드라인에 따라 옥외 시험평가를 하여 PVT 모듈의 성능 검증을 하였다. 최적 설계된 PVT모듈에 대한 성능평가 결과 기존 PV 모듈보다 발전효율이 약 15%(기존 발전효율 대비) 향상된 결과를 확인하였다.

• Journal of the Korean Solar Energy Society
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• v.31 no.5
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• pp.9-18
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• 2011

태양광열 복합 시스템(photovoltaic/thermal hybrid solar system, PV/T)은 태양광 모듈 및 태양열 집열판의 단일화를 통한 전기 및 열에너지의 동시 생산이 가능하도록 구성되고 기존 태양광 모듈의 온도 상승에 따른 효율 저하의 문제점을 보완 및 발생하는 열을 회수하여 온수 생산이 가능한 장치이다. 본 연구에서는 액체형 PV/T 시스템의 대표적인 두 형태인 박스형과 튜브형의 성능 검증을 위하여 수학적 모델링을 통한 두 시스템의 열 및 전기적 성능을 비교 분석하였다. 모델링은 에너지 평형식을 이용하여 시간에 따른 각 부분의 온도의 변화를 예측할 수 있도록 수립되었으며 계산된 결과를 기준으로 전기, 열, 및 전체효율을 도출해 내고, 이를 바탕으로 두 시스템의 성능을 분석하였다. 시뮬레이션 결과를 바탕으로, 박스형 PV/T 시스템의 최고 온수 온도는 $52^{\circ}C$로 예측되었고, 반면에 튜브형은 $48^{\circ}C$에 머물렀다. 또한 열효율은 박스형이 최대 51%, 튜브형이 41%, 전기효율은 박스형이 약 14%, 그리고 튜브형이 13%로 나타났으며, 전체효율은 박스형이 73%, 그리고 튜브형이 64%로 나타나 박스형 PV/T 시스템이 튜브형보다 더 나은 성능을 가지는 것으로 예측되었다. 이는 박스형이 튜브형보다 태양광 모듈과 온수와의 접촉면적이 넓어 더 많은 열전달이 발생하기 때문으로 사료된다.