• 대한설비공학회지:설비저널
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• 제29권7호
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• pp.60-67
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• 2000

현재까지 많은 공조용 빙축열 시스템이 전력수요 평준화를 목적으로 개발되어 설비에 적용되어 왔다. 지금까지 각종 학회에서 발표된 내용들은 기업에서 개발된 빙축열 시스템의 제빙 방식의 특징이나 시운전 결과가 중심이고, 빙축열 시스템의 평가, 특히 실제 설비의 운전 데이터에 기초한 시스템 성능 평가에 대한 내용은 많지 않았다. 이번에 소개하고자 하는 기술은 현장 제조형의 과냉각 방식 빙축열시스템의 실제 설비를 대상으로 제빙조의 제빙성능과 해빙성능에 관하여 모델해석를 기초로 평가하고, 제빙효율, 소비전력, 운전비용과 관련하여 설명함으로서 열원시스템을 평가하고자 한다.

• 한국기후변화학회지
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• 제2권3호
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• pp.175-189
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• 2011

본 연구에서는 분당복합화력발전소의 축열조 증설과 이에 따른 운영 방식 최적화를 통해 예상되는 온실가스 감축 효과에 대한 방법론과 정량화를 기술하였다. 분당복합화력은 일산, 안양, 부천복합화력과 함께 복합화력과 열공급 전용 지역난방발전소의 중간 형태이다. 이는 자체 운전 모드 변경을 통해 복합화력 기능인 전력만을 공급하는 것과 지역난방 기능의 전력 및 열을 동시 공급하는 운전 형태 변환이 가능하다는 의미이다. 따라서 축열조를 증설함으로써 고효율 모드인 전력 및 열을 동시 생산하는 열병합 발전과 전력 피크 부하를 위한 복합발전으로의 운전전환을 통해 전력 및 열공급시장의 요구량에 유연성 있게 대처할 수는 공급능력을 가지게 된다. 본 연구는 분당복합화력의 최근 3년(2008~2010년) 운전실적과 각 운전모드별 운전효율은 설계치를 사용하여 계산하였으며, 그 결과 증설된 축열조에 공급되는 축열량 1 Gcal당 GHG 감축 효과는 $97.95kg_{-}CO_2/Gcal$로 연간 약 $13,500Ton_{-}CO_2$의 감축 효과를 기대할 수 있다.

• 한국에너지공학회:학술대회논문집
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• 한국에너지공학회 2004년도 춘계 학술발표회 논문집
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• pp.171-176
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• 2004

열처리로에 적용되는 소형 축열식 복사관 버너시스템에 사용될 축열기를 설계하고 그 성능을 평가하였다. 좁은 튜브간 간격을 갖는 U형 복사관에 축열기를 적용하기 위하여 상하단 단면적이 다른 축열기를 설계, 적용하였다. 구형축열체를 사용하는 2만kcal/hr급 축열기 설계에는 기존에 개발된 축열기 해석코드를 이용하였다. 실제 시스템에 적용하여 축열기 전후단의 온도 및 압력을 실시간으로 측정하였다. 그 결과를 축열기 해석코드로부터 얻은 배가스의 배출온도와 공기의 예열온도를 비교하였다. 이론적으로 예상된 성능은 80%의 온도효율과 70%의 배열회수율이 얻어졌으나, 실험적 결과로부터는 온도효율이 80%, 배열회수율이69％가 얻어졌다. 가장 큰 성능 차이는 배가스의 배출온도였는데, 이는 실제 시스템에서 열손실에 의한 축열기로의 배가스 유입온도 하락과 실제 운전에서의 공기/배가스 유량의 증가에 의해 기인된다고 판단된다.

• 에너지공학
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• 제13권4호
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• pp.291-295
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• 2004

열처리로에 적용되는 소형 축열식 복사관 버너시스템에 사용될 축열기를 설계, 제작하고 그 성능을 실제 축열식 복사관 버너시스템에서 평가하였다. 좁은 튜브간 간격을 갖는 U형 복사관에 축열기를 적용하기 위하여 상하단 단면적이 다른 축열기를 설계, 적용하였다. 구형축열체를 사용하는 2만 ㎉/hr급 축열기를 기존에 개발된 축열기 해석코드를 이용하여 설계, 제작하였으며, 축열기 전후단의 온도 및 압력을 실시간으로 측정하였다. 실험결과를 축열기 해석코드로부터 얻은 배가스의 배출온도와 공기의 예열온도를 비교하여 해석코드의 정확도를 검증하였다. 이론적으로 예상된 성능은 80%의 온도효율과 70%의 배열회수율이 얻어졌으나, 실험적 결과로부터는 온도효율이 80%, 배열회수율이 69%가 얻어졌다. 가장 큰 성능차이는 배가스의 배출온도였는데, 이는 실제 시스템에서 열손실에 의한 축열기로의 배가스 유입온도 하락과 실제 운전에서의 공기/배가스 유량의 증가에 의해 기인된다고 판단된다.

• 설비공학논문집
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• 제26권1호
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• pp.8-14
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• 2014

We have performed experiments to enhance the stratification in a storage tank in order to raise the collector efficiency and solar fraction in solar thermal systems. The storage tank with a spiral jacket in the side wall has a scroll-shaped heat exchanger coil added to the upper part. The performance was compared between only the side and upper-side heating part through simulation using TRNSYS under the same weather conditions and initial conditions. As a result, the upper-side heating has a 4.2% advantage in solar fraction, but almost no increase in collector efficiency.

• 한국수소및신에너지학회논문집
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• 제30권4호
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• pp.376-383
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• 2019

This paper presents of thermal performance analysis by using mathematical models for a compound parabolic collector (CPC) system employing heat storage tank. The thermal performance including insolation energy, heat loss from collector system, useful energy, collector efficiency, and temperature of storage tank were theoretically investigated through a year using monthly-average meteorological data at Seoul. The simulated results showed that the CPC systems are suitable for the applications of higher temperature than flat plate collector (FPC) systems.

• 에너지공학
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• 제10권1호
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• pp.24-32
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• 2001

본 축열탱크 열전달에 관한 실험적 연구는 국내에서 개발하고 있는 태양열 온수기용으로 현재 널리 이용되고 있는 탱크-코일 방식의 문제점을 해결하면서 열전달 효율이 높은 2중 축열탱크를 개발하기 위한 것이다. 2중 축열탱크의 용량은 100리터로서 수평 및 수직형으로 설치하여 실험이 가능하도록 설계.제작하였고 탱크내부의 온도는 길이방향 및 반지름 방향으로 각각 등간격으로 설치하여 측정하였고 집열매체의 입.출구온도를 동시에 측정하였다. 실험결과는 (1) 축열탱크의 형태에 관계없이 축열탱크와 열교환을 하는 열매체의 유량이 증가할수록 열전달량은 증가한다. (2) 축열탱크의 형태에 따른 탱크내부 물의 온도 상승속도는 수직형(b)인 경우가 가장 크고, 그 다음 수직형(a), 수평형의 순으로 나타났다. 따라서 이중탱크형의 축열탱크는 수평형 보다 수직형이 동일한 용량의 축열매체 온도를 신속히 상승시킬 수 있다. 아울러 열성층화에 의하여 고온의 축열매체를 이용할 경우 수직형 축열탱크가 더욱 우수한 결과를 나타낸다. (3) 축열탱크 열전달계수(UA) 값은 ( $T_{in}$ - $T_{out}$)/$\Delta$ $T_{m}$ 의 크기에 좌우되며, 열전달계수를 설치방법에 따라 비교하면 수직형(b)>수직형(a)>수평형의 순서로 나타났다.다.

• 스마트미디어저널
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• 제12권10호
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• pp.63-70
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• 2023

최근 스마트팜 에너지 비용 중 35% 낸난방비 에너지 소비가 증가되어 에너지 소비 효율화가 요구되며, 전기료 현실화에 대한 우려로 신재생 에너지 중요성이 증가하고 있다. 신재생 에너지는 수력, 풍력, 태양광 등에 속하며, 이중 태양광 에너지는 전기에너지로 변환하는 발전기술로, 이 기술은 에너지원이 환경에 미치는 영향이 적고, 유지 보수가 간편하다는 특징을 갖고 있다. 본 연구에서는 온실 축열조, 히트펌프 데이터 기반으로 축열조 영향을 많이 미치는 요소를 선정하고 축열조 공급 온도예측 모델을 개발하고자 한다. 시계열 데이터 분석 및 예측에 효과적인 LSTM(Long Short-Term Memory)과 다른 앙상블 학습 기법보다 뛰어난 XGBoost 모델을 이용하여 예측한다. 히트펌프 축열조 온도를 예측함으로써 에너지 소비를 최적화하여 시스템 운영을 최적화할 수 있다. 또한, 태양광 활용에 따른 냉난방비 절감 및 농가의 에너지 자립도 개선 등 스마트팜 에너지 통합 운영 시스템에 연계하고자 한다. 플랫폼을 통해 폐열 에너지의 공급을 관리하고 최대 난방부하 및 계절, 시간별 작물생장에 필요한 에너지값을 도출하여 이를 기반으로 최적 에너지 운용방안을 도출하고자 한다.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 한국신재생에너지학회 2011년도 춘계학술대회 초록집
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• pp.69-69
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• 2011

태양열 발전 플랜트에 사용되는 중고온 범위의 축열조에 고체-액체간 상변화를 수행하는 용융염을 축열물질로 사용하면 액체상 또는 고체상만으로 된 열저장 매체에 비해 축열조의 규모를 축소함과 동시에 축열온도의 균일성 향상에 기여할 수 있다. 중온인 $250{\sim}400^{\circ}C$ 범위에서 이용 가능한 용융염으로는 질산칼륨($KNO_3$), 질산리튬($LiNO_3$)등이 있다. 그러나 이러한 용융염의 가장 큰 단점은 열전도율이 매우 낮다는 것이며, 이로 인해 요구되는 열전달률을 성취하기 위해서는 많은 열접촉면적이 필요하다는 것이다. 이러한 단점을 극복하는 방법을 도입하지 않고서는 축열시스템의 소규화를 성취하는데 큰 효과를 가져올 수 없다. 한편 열수송 성능이 탁월한 히트파이프를 사용하면 열원 및 열침과 축열물질 사이의 열전달 효율을 증가시켜 시스템의 성능 향상과 동시에 소규모화에 기여할 수 있다. 중온 범위 히트파이프의 작동유체로서 다우섬-A(Dowtherm-A)는 $150^{\circ}C$이상 $400^{\circ}C$까지의 범위에서 소수에 불과한 선택적 대안 중 하나이다. 따라서 본 연구에서는 용융염을 사용하는 중온 태양열축열조에 적용 가능한 다우섬-A 히트파이프의 성능을 파악하여 기술적 자료를 제시하고자 하였다. 열원으로는 고온 고압의 과열증기, 그리고 열침으로는 중온의 포화증기를 고려하였다. 용융염 축열조를 수직으로 관통하는 히트파이프는 하단부에서 열원 증기와 열교환 가능하며, 중앙부에서 축열물질과 열교환하고, 상단부에서는 중온 증기와 접촉할 수 있도록 배치하였다. 축열모드에서는 히트파이프의 하단부가 증발부로 작동하고, 중앙부가 응축부로 작동하여 용융염으로 열을 방출하면 용융염의 온도가 상승하고 용융점에 도달하면 액상으로의 상변화가 진행되면서 축열이 활성화된다. 축열모드에서 히트파이프의 상단부는 단열부로 작동한다. 방열과정에서는 히트파이프의 하단부가 단열된 상태이고, 중앙부는 용융염으로부터 열을 받아 증발부로 작동하며, 상단부는 중온 증기로 열을 방출하므로 응축부로 작동한다. 즉, 축열시스템의 작동모드에 따라 하나의 히트파이프에서 증발부, 응축부, 단열부의 위치가 변하게 된다. 특히, 히트파이프의 중앙 부분이 응축부에서 증발부로 전환될 때에도 작동이 보장되려면 내부 작동유체의 연속적인 재순환이 가능해야 하므로, 일반 히트파이프에서와는 달리 초기 작동액체의 충전량을 증발부 전체의 체적보다 더 많이 과충전해야 한다. 이러한 히트파이프의 성능 파악을 위한 실험에서 고려한 변수들은 열부하, 작동액체의 충전률, 작동온도 등이며, 열수송 성능의 지표로서는 유효열전도율과 열저항을 이용하였다. 중온범위에서 적정한 작동온도를 성취하기 위해 실험에서는 전압 조절기로 열부하를 조절하는 동시에 항온조로 응축부의 냉각수 입구 온도를 제어하였다. 하나의 히트파이프에 대해서 최대 1 kW까지의 열부하에서 냉각수 입구 온도를 $40^{\circ}C$에서 $80^{\circ}C$ 범위로 변화시키면 히트파이프 작동온도를 약 $250^{\circ}C$ 내외로 조절 가능하였다. 히트파이프 작동액체 충전률은 윅구조물의 공극 체적을 기준으로 372%에서 420%까지 변화 시켰다. 실험 결과를 토대로 열저항과 유효 열전도율을 각각 입력 열유속, 작동온도, 작동액체 충전률 등의 함수로 제시했다. 동일한 냉각수 온도에서는 충전률이 높을수록 히트파이프의 작동온도가 감소하였다. 열저항 값의 범위는 최소 $0.12^{\circ}C/W$에서 최대 $0.15^{\circ}C/W$까지로 나타났으며 유효 열전도율의 값은 최소 $7,703W/m{\cdot}K$에서 최대 $8,890W/m{\cdot}K$까지 변화했다. 최소 열저항은 충전률 420%인 경우에 나타났는데 이때의 작동온도는 약 $262^{\circ}C$이었다. 히트파이프의 작동한계로서 드라이아웃(dry-out)은 충전률 372%의 경우에 열부하 950 W에서 발생하였으나, 그 이상의 충전률에서는 열부하 1060 W까지 작동한계 발생이 관찰되지 않았다. 실험 결과 본 연구에서의 히트파이프는 중온 태양열 축열조에 적용되어 개당 약 1 kW의 열부하를 이송하면서 축열물질 및 축방열 대상 유동매체와 열교환을 하는데 사용하는데 충분할 것이라 판단된다.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 한국신재생에너지학회 2006년도 추계학술대회
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• pp.188-192
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• 2006

This study is conducted to improve efficiency of thermal storage tank. The thermal storage tank was designed to store heat energy that obtained from solar or the others heat sources. However, it has difficulties in storing heat with uniform temperature through the entire tank with respect to vertical direction. This kind of maldistribution of the supplied heat to the storage tank effects on the system performance. In this study is focused on utilization of the thermal stratification to improve thermal comfort for people in the house. To enhance temperature stratification of the tank, a distributor was designed and Installed in the middle of the tank. The distributor is supplies hottest water to the top side of the tank which is very close to inlet of the supply line to the heating load. The hottest water that is accumulated on top side of the tank is firstly supplied to the load with higher temperature. Reminder water takes a little time to warming up until desired supply temperature reached. This kind alternating selection of the supply temperature is improve thermal comfort with moderated system performance.