• 한국지반공학회:학술대회논문집
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• 한국지반공학회 2008년도 추계 학술발표회
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• pp.1475-1486
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• 2008

Bentonite-based grouting has been popularly used to seal a borehole installed for a closed-loop vertical ground heat exchanger in a geothermal heat pump system (GHP) because its high swelling potential. However, if the bentonite-based grouting is conducted in coastal areas, the salinity of groundwater changes in the mineral fabric of bentontie. In order words, an increase of cation concentration in groundwater leads to a reduction in the diffuse double-layer thickness in the bentonite mineral structure, and thus the volume of bentointe-based grouts will decrease proportional to the salinity of groundwater. In this paper, the effect of salinity (i.e., NaCl 0.5M, 0.25M, and 0.1M) on the change of swelling potential for bentonite-based grouts has been quantitatively evaluated for seven bentonite grouts from different product sources. In addition, in case of using addictives such as a silica sand to increase the thermal conductivity of bentonite-based grouts, the possibility of particle segregation has been studied considering the viscosity of grouts and salinity of groundwater.

• 한국지반공학회:학술대회논문집
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• 한국지반공학회 2006년도 춘계 학술발표회 논문집
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• pp.171-178
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• 2006

In advanced countries, state-of-the-art temperature monitoring technique is widely used for effective use of geothermal resources. But these kind of modern tools such as Thermal Line Sensor has not been applied to find geothermal characteristics of alluvium and riverbed in domestic area. In this research, state-of-the-art thermal line temperature sensor monitoring was introduced. And long term field test using this type of sensor was performed to find geothermal characteristics of alluvium and riverbed and evaluate the availability for heat energy source. As a result, temperature monitoring technique through thermal line sensor was very effective to obtain basic geothermal information of alluvium deposit and riverbed. Also, it was found that the groundwater temperature phase showed its potential of utilization as a energy source of heat pump. It is estimated that further study shows a specific corelation between temperature monitoring data and its availability as a energy source.

• 한국농공학회논문집
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• 제59권6호
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• pp.127-135
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• 2017

In this study, a cold well and a warm one with the distance of 100 m were installed in the alluvial aquifer. Groundwater used as the heat and the cold source of heat pump was designed to flow into the warm and the cold well with a diameter of 200 mm. In order to increase the heat and cold storage in aquifer, six auxiliary wells with the diameter of 50 mm and the depth of 30 m were installed at an interval of 5 m from the main well. Also, heat pump 50 RT, the thermal tank $40m^3$, and a remote control and monitoring system were installed in three single-span greenhouses ($2,100m^2$) for growing tomato in Buyeo, Chungcheongnam-do. According to the aquifer heat storage test which had been conducted from Aug. 31 to Sep. 22, 2016, warm water of $850m^3$ was found to flow into warm well. The temperature of the injected water was $30^{\circ}C$ (intake temperature : $15^{\circ}C$), and the heat of 12.8 Gcal was stored. The greenhouse heating test in winter had been conducted from Nov. 21, 2016 to Apr. 30, 2017. On Nov. 21, 2016 when heating greenhouse started, the aquifer temperature of the warm well was $18.5^{\circ}C$. The COP for heating with water source at $18.5^{\circ}C$ was 3.8. The intake water temperature of warm well was gradually lowered to the temperature of $15^{\circ}C$ on Jan. 2, 2017 and the heat pump COP was measured to be 3.2 at that time. As a result, the heat pump COP was improved by 18 %. and retrieval heat was 8 Gcal, the retrieval rate of heat stored in aquifer was estimated at 63 %.

• 대한설비공학회:학술대회논문집
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• 대한설비공학회 2007년도 동계학술발표대회 논문집
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• pp.429-433
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• 2007

Cement mortar and concrete can be used as grouts but problems regarding shrinkage and the discord of coefficients of thermal expansion between grouts and HDPE pipes has to be solved. Thermal conductivities of wet condition two times larger than those of dry condition, except for pure cement mortar. The addition of sand into the cement grouts greatly increases the thermal conductivity. The addition of bentonite into the cement grouts reduces thermal conductivity thus reducing the density. Bentonite grouting must be used only below the groundwater table since bentonite grouts possesses high shrinkage property in dry condition. The addition of sand prevents the shrinkage of bentonite grouts. Bentonite manufactured in Korea can be used since they possess similar thermal conductivities with imported products. The addition of sand into the bentonite grouts greatly increases the thermal conductivity.

• 지질공학
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• 제12권3호
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• pp.257-271
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• 2002

공주대학교 내의 3개 시추공을 대상으로 열원 공급 방식의 유속 측정기를 이용하여 자연 유속 및 양수 유발 유속을 측정하였으며, 자료 분석을 통하여 수리전도도의 수직적인 분포를 추정하였다. 자연 상태에서 시추공을 통하여 유입 또는 유출되는 지하수의 양은 1~2m$^3$/day로 균열 암반의 경우 시추공에 발달된 투수성 단열들을 통하여 많은 양의 지하수가 유동되고 있음을 관측하였다. 유속 측정으로부터 계산된 구간별 수리전도도는 동일 시추공에서 실시한 수압시험으로부터 구한 값과 유사한 경향을 보였다. 시추공 영상촬영 자료 분석 결과 투수성 단열이 발달된 구간은 유속 변화가 큰 구간과 일치하였다. 수질 검층 결과 일부 구간에서 상이한 수질 특성을 갖는 지하수의 유입에 의해 불연속적인 수질 변화가 나타났으나, 유속 측정 결과와 비교할 때 투수성 단열의 위치를 파악할 수 있는 능력은 현저하게 떨어지는 것으로 분석되었다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제21권2호
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• pp.32-38
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• 2020

본 연구는 제주도에 설치된 제주형 지중열교환기의 열적 특성을 분석하기 위해서 시험 방법 및 평가 방법을 정립하고, 열응답시험 (TRT)을 통하여 다양한 지역에 설치된 지중열교환기의 지중온도와 열적 특성을 분석하였다. 제주도는 화산암반층으로 이루어져 지하수의 유동이 잘 발달되어 있으며, 제주형 지중열교환기는 보어홀을 굴착 한 이후에 지하수 수위로 부터 30 m 까지 지중열교환기를 설치할 수 있다. 지중열교환기는 여러개의 파이프가 보어홀 내부에 삽입되는 구조로 되어있다. 제주형 지중열교환기의 특성을 살펴보기 위해 제주도 관내 4곳 (표선, 제주, 남원, 한림)에 설치된 지중열교환기에 대한 시험을 수행하였다. 분석결과 제주형 지중열교환기의 경우 열교환기에 열량을 투입 후 1 ~ 3시간 안에서 지중 순환수 온도가 안정화 되었으며, 열교환기가 설치된 지역에 따라서 투입열량에 따른 지중 순환수 온도 상승이 다르게 나타났다. 한림의 경우 지중열교환기 용량이 73.4 kW (냉방) / 82.8 kW (난방)로 가장 높게 나타났으며, 제주의 경우 34.1 kW (냉방) / 23.3 kW (난방)로 가장 작게 계산되었다.

• 한국지열·수열에너지학회논문집
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• 제8권2호
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• pp.36-47
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• 2012

Time-series variation of groundwater temperature in Mongolia shows that maximum temperature is occured from end of October to the first of February(winter time) and minimum temperature is observed from end of April to the first of May(summer time). Therefore ground temperature is s a good source for space heating in winter and cooling in summer. Groundwater temperatures monitored from 3 alluvial wells in Ulaabaatar at depth between 20 and 24 m are $(4.43{\pm}0.8)^{\circ}C$ with average of $4.21^{\circ}C$ but mean annual ground temperature(MAGT) at the depth of 100 m in Ulaanbaatar was about $3.5{\sim}6.0^{\circ}C$. Bore hole length required to extract 1 RT's heat energy from ground in heating time and to reject 1 RT's heat energy to ground in summer time are estimated about 130 m and 98 m respectively. But in case that thermally enhanced backfill and U tube pipe placement along the wall are used, the length can be reduced about 25%. Due to low MAGT of Ulaabaatar such as $6^{\circ}C$, the required length of GHX in summer cooling time is less than the one of winter heating time. Mongolia has enough available property, therefore the most cost effective option for supplying a heating energy in winter will be horizontal GHX which absorbs solar energy during summer time. It can supply 1 RT's ground heat energy by 570 m long horizontally installed GHX.

• 한국유체기계학회 논문집
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• 제15권2호
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• pp.20-29
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• 2012

The green house on the waterfront is air-conditioned by a water-source heat pump system with riverbank filtration water. In order to supply riverbank filtration water in alluvium aquifer, the riverbank filtration facility for water intake and recharge, two pumping wells and one recharge well, has been constructed. The research site in Jinju, Korea was chosen as a good site for riverbank filtration water supply by the surface geological survey, electrical resistivity soundings, and borehole surveys. In the results of two boreholes drilling at the site, it was revealed that the groundwater table is about 3 m under the ground, and that the sandy gravel aquifer layer in the thickness of 6.5 m and 3.5 m occurs at 5 m and 7 m in depth below the ground level respectively. To prevent the recharge water from affecting the pumped water which might be used as heat source or sink, the distance between pumping and recharge wells is designed at least 70 m with a quarter of recharged flow rate. It is predicted that the transfer term, the recharge water affects the pumping well, is over 6 months of heating season. Hydrogeological simulation and underground water temperature measurement have been carried out for the pumping and recharge well positions in order to confirm the capability of sustainable green house heating and cooling.

• 자원환경지질
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• 제39권3호
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• pp.255-268
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• 2006

58개 기상관측소에서 최근 22년간(1981-2002) 측정된 기상 자료를 이용하여 국내의 기온(SAT) 및 지면온도(GST)의 시공간적 변동 경향을 분석하였다. 먼저 관측 자료로부터 각 관측소의 평균기온(MSAT)과 평균지면온도(MGST)를 계산하였으며, 다중선형회귀분석을 통해 MSAT와 MGST를 예측할 수 있는 회귀식을 산정하였다. 회귀모형의 회귀변수는 관측소의 위도 및 고도이다. 회귀모형의 추정치와 실제 관측값의 결정계수($R^2$)는 각각 0,92와 0.94로 나타나 모형의 예측 정확성이 매우 높은 것으로 분석되었다. MGST는 지열펌프 시스템 설계의 주요 입력 변수이므로 최근 지열에너지자원 활용 분야에서 매우 중요하게 다루어지는 변수이다. 따라서 제시된 회귀모형은 신뢰할만한 관측 자료가 없는 지역에서 MGST를 추정하는데 매우 유용하게 이용될 수 있을 것으로 예상된다. SAT 자료에 대한 선헝회귀분석을 통해 지구온난화 및 도시화에 기인한 기온 상승의 장기 추세 변동성을 탐색하였다. 1개 관측소를 제외한 57개 관측소에서 $0.005{\sim}0.088^{\circ}C/yr$ 범위의 기온증가율을 가지는 추세 변동이 확인되었다. 또한 GST에 영향을 미치는 기상요소로서 일사량, 지구복사, 강수량 및 적설량 자료를 분석하였다. GST는 주로 SAT 및 일사량에 의하여 결정되지만 강수 및 증발에 의한 토양의 열용량 변화, 적설에 의한 대기와 지표면 차단, 지구복사에 영향을 줄 수 있는 대기의 조건 변화 등이 복합적인 변동 요인으로 작용하는 것으로 나타났다.

• 자원환경지질
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• 제39권5호
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• pp.607-613
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• 2006

내 수문지열계 가운데 수주지열정(SCW)시스템을 합리적으로 설치이용할 수 있는 조건들은 심도별 지온증가율이 명확하고($2^{\circ}C/100m$심도), 기존의 지하수 열펌프가 필요로 하는 순환수의 유량에 비해 최소 $10{\sim}30%$의 중온의 심부지하수가 산출될 수 있어야 하며, 순환수를 공내로 재주입시 공내붕괴가 일어나지 않는 견고한 암석들이 존재 하여야 한다. 수주지열정의 1개공당 굴착심도는 평균 $400{\sim}500m$이며, 이로 부터 개발가능한 지열에너지는 공당 약 $30{\sim}40RT$ 규모인데 비해 1개 수직지중열교환기가 공급가능한 지열에너지는 $2{\sim}3RT$ 정도이다. 즉 수주지열정 1개공은 $10{\sim}15$개의 수직지중열교환기 역할을 한다. 따라서 이 방식은 수직루프 설치장소의 공간 문제를 해소할 수 있는 유일한 대안으로 인식되어, 현재 전국 각지에서 많은 수의 SCW들이 무분별 하게 비과학적으로 설치되고 있다. 이와 같이 해당지역 수문지열계의 수리 지질학적인 특성과 열적인 특성을 명확히 파악하지 않은 상태에서 수주지열정을 설계 시공하는 경우에 나타날 문제점들은 추후 합리적인 천부지열 개발 이용에 지대한 장애요인이 될 것이다. 따라서 본고는 국내 수문지열계에 적합한 수주지열정을 설계 하는데 있어 필요한 일종의 지침서를 제시하기 위해 작성되었다.