• 한국농공학회논문집
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• 제51권6호
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• pp.45-52
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• 2009

This study was conducted in the process that the basic plan of the formation of the thermal energy complex in the Iwon reclaimed land of Taean was being made. Targeting for the large-sized greenhouse to be made in this area, it examined the cooling and heating load and the amount of ventilation, and also analyzed the economic efficiency of heating. The research results are as per the below: The minimum ambient temperature of this area was measured on January 7, 2001, which was $-18.7^{\circ}C$, and the maximum ambient temperature of this area was measured on July 24, 1994, which was $36.7^{\circ}C$. The maximum heating load was 39,011 MJ/h, but the date when the maximum heating load was not consistent with the date when the minimum temperature was measured. The maximum cooling load was 88,562MJ/h, It was approximately 2.3 times of the maximum heating load, which was measured at 14:00 hours on September 4, 2000. The maximum amount of ventilation heat was 138,639MJ/h. Assuming the rate of solar heat use as 10%, 20%, 50%, and 100%, the total sum of cost-benefit would be ￦-193,450,000, ￦-634,930,000, ￦-3,372,960,000, and ￦-9,850,420,000, respectively 20 years later. The break-even point of the geothermal heat pump would be about 4 years for 10% use, about 3 years for 20% or 50% use, and approximately 6 years for 100% use. It was found that 50% use would be most advantageous. In case two systems are combined, the break-even point will be 10 years, 8 years, and 11 years respectively.

• 한국지반공학회논문집
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• 제26권2호
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• pp.45-54
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• 2010

본 논문에서는 동반논문에서 구축된 수치해석 모델을 이용하여 SCW의 성능을 평가하기 위한 매개변수연구를 수행하였다. 매개변수연구에는 공극률, 투수계수, 열전도도, 비열, 지열경사 등 5개의 지반환경변수와 유량, 심정심도, 심정직경, 유입관 직경, 블리딩율의 설계변수가 적용되었다. 수치해석은 24시간 연속가동과 가동 중지를 반복하는 14일간의 가동 두 가지로 수행되었다. 해석결과 SCW 성능에 중요한 영향을 미치는 변수는 열전도도, 수리전도도, 지열경사, 유량, 심정 심도, 블리딩율인 것으로 나타났다. 열전도도가 높을수록 SCW의 효율이 향상되는 것으로 나타났다. 지열경사가 클수록 심정 저부의 온도가 증가하여 난방모드에서는 효율이 향상되지만, 냉방모드에서는 유입수의 온도가 증가하여 오히려 효율이 감소하는 것으로 나타났다. 수리전도도도는 $10^{-4}m/s$ 이상일 경우에는 큰 영향을 미칠 수 있으나 $10^{-6}m/s$ 이하에서는 영향이 적은 것으로 나타났다. 심정심도가 증가할수록 SCW의 효율이 향상되는 것으로 나타났지만 심정심도를 높일수록 시공비가 증가하게 된다. 블리딩을 적용하며 추가적인 비용 없이 심정온도를 조절할 수 있으며 성능을 향상시킬 수 있는 매우 효과적인 방법인 것으로 나타났다. 단, 블리딩은 유출수를 배출할 공간이 확보되며 지하수량이 풍부한 경우에만 적용할 수 있다. 본 매개변수 연구결과, SCW의 성능에 영향을 미치는 요소는 매우 다양하며 이들의 복합적인 영향을 정확하게 규명하기 위해서는 수치적 모델을 수행해야 할 필요가 있는 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.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제14권2호
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• pp.573-577
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• 2013

히트펌프는 에너지 효율이 높고, 지열, 폐열, 공기열 등 다양한 열원 사용이 가능하기 때문에 보급이 빠르게 확대되고 있다. 공기를 열원으로 이용하는 공랭식 히트펌프의 경우는 실외기 표면에 형성되는 서리를 제거하기 위해 제상운전이 요구된다. 일반적으로 사용하는 역사이클(reverse cycle) 제상운전 방법은 연속난방이 불가능하며 이로 인해 성능계수가 감소하는 원인이 된다. 본 연구에서는 실외기 코일용 휜-관 열교환기를 3열로 구성하고 난방과 제상이동시에 가능하도록 일정시간 간격으로 열교환기의 한 개의 열을 응축기로, 나머지 열은 증발기로 교번 운전을 수행하여 KS C 9306에 규정된 제상-난방 시험조건(건구온도 $2^{\circ}C$, 습구온도 $1^{\circ}C$)에서 최소 180분 이상 연속난방이 가능함을 실증하였으며 역사이클 제상방법을 사용하는 일반적인 히트펌프 대비 COP가 약 20% 향상됨을 알 수 있었다.

• KIEAE Journal
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• 제14권4호
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• pp.119-125
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• 2014

This study investigated the effects of pipe network materials and distance on system performance utilizing unused energy sources in large-scale horticulture facility. For this, the modeling was performed with a 100 m long and 100 m wide rectangular shaped glass house having an area of 1ha ($10,000m^2$) using EnergyPlus software. The heat sources considered were air source, geothermal heat, power plant waste heat, sea water heat, and river water. The temperature variation of the fluid with regard to pipe material and distance from the heat source and the resultant heat pump electricity consumptions were calculated. It turned out that the fluid temperature reaching the heat pump increased as the distance from the heat source increased in case of sea water and river water, which have higher temperatures than the surrounding soil, improving the heat pump efficiency. It was vice versa in case of the power plant waste heat. In addition, pipe material of PVC showed the smallest effect on the system performance variation due to the lowest thermal conductivity, compared to PB and HDPE.

• 자원환경지질
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• 제40권6호
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• pp.833-841
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• 2007

지하수열펌프시스템(GWHP)은 지원열펌프시스템(GSHP)가운데 성능이 가장 우수하며 저온의 천부지하수열을 이용하는 시스템이다. GWHP시스템은 지중연결 열펌프시스템(GCHP)에 비해 최대 블록부하와 전 시스템 성능에 부합되는 지하수유량을 기준으로 하여 설계를 하며 최적 지하수유량은 해당지역의 지하수온도, 판형열교환기의 규격과 전체펌프와 배관류의 전 양정고에 따라 결정한다. 대체적으로 전형적인 빌딩루프순환수의 필요유량은 1RT당 $9.5{\sim}11.4lpm$ 정도인데 비해 GWHP시스템이 필요로 하는 최적 지하수유량은 이보다 꿜씬 적은 $3.8{\sim}9.5lpm$정도이다.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 한국신재생에너지학회 2009년도 춘계학술대회 논문집
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• pp.583-587
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• 2009

This paper presents a series of numerical simulations on the thermal performance and sectional efficiency of a closed-loop vertical ground heat exchanger (U-loop) equipped in a geothermal heat pump system (GHP). A 3-D finite volume analysis (Fluent) was used to simulate the operating process of the closed-loop vertical ground heat exchanger by considering the effect of the thickness of HDPE pipe and grout thermal properties, distance between the inflow and outflow pipes, and the effectiveness of the latticed HDPE pipe system. It was observed that the thermal interference between the two strands of U-loop is of importance in determining the efficiency of the ground heat exchanger, and thus it is highly recommendable to modify the cross section configuration of the conventional U-loop system by including a thermally insulating latice between the two strands.

• 한국지하수토양환경학회지:지하수토양환경
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• 제14권3호
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• pp.22-31
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• 2009

최근 에너지 위기와 지구 온난화의 영향으로 국내에서 건물의 냉난방에 지열에너지를 비롯한 재생에너지의 사용이 증가하고 있다. 지열히트펌프시스템은 지금까지 지구상에서 가장 환경친화적인 냉난방 공조설비의 하나로 알려져 있다. 그러나 지열히트펌프시스템의 설치 및 운영이 토양 지하수환경에 미칠 수 있는 몇 가지 영향들에 대한 보고가 있다. 이들 영향으로는 주로 지열히트펌프시스템의 부적절한 설치, 운영 및 폐쇄와 관련된다. 본 논문에서는 지열히트 펌프시스템이 토양 지하수환경에 미칠 수 있는 영향에 관하여 고찰하였다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제26권2호
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• pp.33-43
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• 2010

지열은 고효율 신재생에너지로 각광을 받고 있으며 건축물의 냉난방 설비 시스템으로 활용이 점차 확산되고 있다. 지열 히트펌프 중에서 지하수를 열원으로 사용하는 단일심정(Standing column well)은 특히 효율이 높고 초기설치비용이 저렴하며 국내 지반 수리조건에 적합하다. 반면, 국내에는 아직 SCW의 성능을 평가할 수 있는 수치해석 모델이 없으며 국내 자료를 적용한 수치해석이 수행된 바 없다. 본 연구에서는 SCW 수치해석 모델을 유한체적해석 프로그램을 이용하여 구축하였다. 수치적 모델은 수리 열 연계해석을 수행하여 열이류, 대류, 전도를 모두 모사한다. SCW 모델은 미국과 국내에서 계측된 현장 데이터를 통하여 검증하였다. 비교 결과 본 연구에서 구축된 수치해석 모델은 정확하게 SCW의 거동을 예측할 수 있는 것으로 나타났다. 검증된 수치해석 모델은 동반논문에서 매개변수연구에 활용되었다.

• 한국지열·수열에너지학회논문집
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• 제3권2호
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• pp.39-51
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• 2007

Unconsolidated and permeable alluvial deposit composed of sand and gravel is distributed along the fluvial plain at the Iryong study area. Previous studies on the area show that a single alluvial well can produce at least 1,650m3d-1 of bank infilterated shallow groundwater(BIGW) from the deposit. This study is aimed to evaluate and simulate the influence that seasonal variation of water levels and temperatures of the river have an effect on those of BIGW under the pumping condition and also to compare seasonal variation of COPs when indirectly pumped BIGW or directly pumped surface water are used for a water to water heat pump system as an heat source and sink using 3 D flow and heat transport model of Feflow. The result shows that the magnitude influenced to water level of BIGW by fluctuation of river water level in summer and winter is about 48% and 75% of Nakdong river water level separately. Seasonal change of river water temperature is about $23.7^{\circ}C$, on other hand that of BIGW is only $3.8^{\circ}C$. The seasonal temperatures of BIGW are ranged from minimum $14.5^{\circ}C$ in cold winter(January) and maximum $18.3^{\circ}C$ in hot summer(July). It stands for that BIGW is a good source of heat energy for heating and cooling system owing to maintaining quite similar temperature($16^{\circ}C$) of background shallow groundwater. Average COPh in winter time and COPc in summer time of BIGW and surface water are estimated about 3.95, 3.5, and about 6.16 and 4.81 respectively. It clearly indicates that coefficient of performance of heat pump system using BIGW are higher than 12.9% in winter time and 28.1% in summer time in comparision with those of surface water.