• 한국지열·수열에너지학회논문집
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• 제16권4호
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• pp.24-30
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• 2020

Ground source heat pump (GSHP) systems are actively introduced as cooling and heating conditioning systems of buildings due to annual stable performance and easily maintenance. However, ground temperature imbalance is occurred when the GSHP is used for a long period. Therefore, in this study, we proposed the operation method of the system that considered the recovery time of heat source temperature. The entering water temperature (EWT) and heat exchange rate (HER) were comparatively analyzed according to the continuous and intermittent operation. Furthermore, the underground thermal environment was evaluated by numerical analysis model. As the result, the intermittent operation was a maximum of 12.3% higher HER during the heating period than the continuous operation. In addition, the overall ground heat source temperature at the intermittent operation was higher than it at the continuous operation.

• 한국재난정보학회 논문집
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• 제11권1호
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• pp.135-147
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• 2015

최근 지하공동구(Underground Common Utility Tunnels)는 도시민이 일상생활을 영위하는데 필요한 전기, 통신, 상수도, 도시 가스, 하수도뿐만 아니라 냉난방시설, 진공 집진관, 정보처리케이블 등의 시설물을 2종 이상 공동으로 수용하기 위한 지하시설물로서 국가의 중추기능을 담당하는 시설이지만, 화재 사고시 신속한 대처가 힘들고 각종 케이블 연소시 발생하는 유독가스 및 연기에 의해 공동구 내에 진입하여 진압하기가 힘들다. 따라서 화재발생시 막대한 재산피해 및 통신두절 등 국가의 중추신경이 마비됨은 물론 시민불편사항을 초래하게 된다. 따라서 본 논문은 지금까지 발생 되어온 국내,외 공동구 화재사례에서 화재발생의 주요원인으로 전기공사로 인한 합선 및 가연성케이블에 의한 열화접촉으로 화재가 발생하는 것이 대다수를 차지하고 있음에 착안하여 실제 공동구 모형을 제작하고 화재를 재현함으로서 과학적으로 화재의 성상을 분석하는데 그 목적이 있다. 화재실험은 지하공동구 내에 정온식 감지선형 감지기(Line type fixed temperature detector), 방화문(Fire door), 연결살수설비(Connection deluge set), 및 환기설비를 설치하고, 송 배전케이블은 일정구간 내화(Fireproof)도료로 도장하며, 난방관은 내화 피복된 상태에서 실험하였다. 그 결과 Type II의 경우 최고온도가 $932^{\circ}C$로 측정되었고, 일정한 온도에서 정온식감지선형감지기가 화재위치를 정확하게 수신반에 표시되었다. 그리고 Type III의 경우인 송 배전케이블은 일정구간 내화도료로 도장한 것은 내화성능이 없는 것으로 나타났고, 내화피복(Fireproof covered)된 난방관은 약 30분 정도의 내화성능이 있는 것으로 나타났다. 또한 화재뮬레이션 결과는 실물화재시험시의 화재하중(Fire load)을 입력하여 실시한 결과로서 최고온도가 $943^{\circ}C$로 실물화재실험시의 $932^{\circ}C$와 거의 일치 하였다. 따라서 공동구 화재하중만으로 화재시뮬레이션을 실시하여 화재성상에 대한 예측이 가능한 것으로 판단되며 시뮬레이션으로 얻은 열방출률(Heat release rate), 연기층의 높이, 산소(O2), 일산화탄소(CO), 이산화탄소(CO2)의 농도 등의 결과 값들은 실제 화재실험시의 값으로 적용시킬 수 있는 것으로 판단된다. 향후 본 연구에서 구축한 국내 지하공동구 화재사고에 대한 실험자료 및 매년 지속적으로 화재사례들을 분석하여 축적하고 법 규정 및 관리 메뉴얼 등을 보완함으로써 국내 지하공동구 화재사고에 대한 보다 신뢰성 있는 정보를 제공해 줄 수 있을 것이며, 효과적이고 체계적으로 지하공동구의 신설 및 유지 관리 보수에 기여할 것으로 기대된다.

• 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.

• 현장농수산연구지
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• 제4권1호
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• pp.128-137
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• 2002

개발된 알루히트를 이용하여 지하수 이용 열교환기를 개발하였다. 시작기는 600mm, 700mm 알루히트 19개의 끝을 U자 용접을 하여 지하수가 직렬흐름이 되도록 2가지로 제작하였다. 성능시험은 개방된 공간에서 지하수 유량과 공기양의 변화를 주면서 상온에서 실시하였다. 1. 시작기의 열전달 계수는 33~156(W/m²℃) 범위로 나타나 설계가정 값에 잘 일치하는 것으로 판단되었다. 2. 열전달 면적이 증가할수록, 지하수 입·출구의 온도 차이가 클수록, 공기의 입·출구 온도 차이가 클수록, 또 송풍량이 증가할수록 에너지 전달량이 증가하였다. 3. 지하수 입·출구 온도 차이가 6℃ 이고 송풍량이 6,000m³/h일 때 전달 열용량은 6,825W였으며, 공기의 입·출구 온도 차이는 25.8℃에서 23.2℃로 -2.6℃의 강화 효과가 있었고, 대류열전달계수는 88.5W/m²℃ 였다. 4. 지하수 입·출구 온도 차이가 2℃ 이고 송풍량이 4,000m³/h일 때 전달 열용량은 2,625W으로 작았지만, 공기의 입·출구 온도 차이는 27℃에서 22.5℃로 -4.5℃의 강화 효과가 있었고, 대류열전달계수는 33.6W/m²℃였다. 5. 시작기 I, II, III의 전달 열용량 데이터 각각의 상관계수 R²은 0.9141, 0.8935, 0.9393이었으며, 공기유량이 6,000m³/h, 5,000m³/h, 4,000m³/h일 때 각각의 데이터 상관계수 R²은 0.9513, 0.9414, 0.9003으로 신뢰할 수 있었다.

• 한국건설관리학회논문집
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• 제10권4호
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• pp.111-118
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• 2009

본 연구는 군 복지시설인 육군 OO회관에 신 재생에너지 중 태양열 및 지열시스템을 적용했을 때, 각각의 효율성과 경제성을 분석하여 그 성능을 평가하였다. 연구 대상 건물은 철근콘크리트구조로서 건물 규모가 지하 1층 지상 3층이며 연면적이 약 2,917$m^2$인 건물이다. 건물의 용도는 목욕탕, 식당, 객실 및 사무실이며, 연간 냉 난방 에너지 소비량 판단 및 분석을 위해 e-Quest 시뮬레이션을 이용하였다. 신 재생에너지 적용에 대한 경제성 평가는 RETScreen 시스템을 이용하였다. 단, 신 재생에너지 시스템 사용은 연구대상 건물을 표준공사비로 판단했을 때 공사비의 5% 범위내로 한정하였다. 신 재생 에너지시스템 적용시 태양열시스템은 급탕용으로, 지열시스템은 냉방용으로 하였다. 연구결과 태양열시스템이 지열시스템보다 효과적이었다. 지열시스템은 투자비 상환시점이 약 16년 6개월 이후인 반면, 태양열시스템은 약 3년 11개월 이후에 가능한 것으로 판단되었다. 향후 화석에너지의 고갈과 지구온난화 등의 문제 해결을 위한 방안으로서 신 재생에너지의 이용 확대가 예상되며, 이에 군에서도 안정적인 에너지 수급을 위해 지속적인 발전이 되길 기원한다.

• 현장농수산연구지
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• 제4권1호
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• pp.119-127
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• 2002

지하수의 열(15℃)을 농업시설의 난방과 냉방에 사용하기 위하여, 관에 종방향으로 부착되는 plat fin tube 형 알루미늄(Al 6063) 열교환기를 개발하여 알루히트(의장등록 : 0247164)로 명명하였다. 열교환 핀을 관에 종방향으로 배치하여 송풍과 대류에 유체 흐름저항을 최소화 하였으며, 핀표면에 돌기를 만들어 결로와 fouling factor를 감소시켰다. 1. 알루히트의 제원은 관 내경 0.03m, 외경 0.036m, 두께 0.003m이며, 냉각핀의 두께 0.0012m, 핀 길이 0.032m로 하였다. 2. 단위 길이당 관 외부의 전열면적은 1.3946m²이며, 관내부 전열면적은 0.0942m²였고, 내외면적비 R_a = 14.805였다. 3. 핀의 길이 0.032m로 하였을 때, 핀의 효율이 93%정도인 것으로 나타났으며, 핀두께 0.0012m는 h^𝛿/k<0.2를 만족하여 적합한 것으로 판단된다. 4. 알루히트의 온수 방열 성능실험에서 열매체의 온도가 높고 유량이 많을수록 방열 열량이 많은 것으로 나타났고, 열매체의 온도 60℃, 유량 10 𝑙/min일 때 방열열량은 504kJ/h·m 였으며, 80℃, 40 𝑙/min일 때는 방열열량이 6,048kJ/h·m로 나타났다. 5. 방열성능에서 각각의 열매체 온도간 상관계수 $R^2_1=0.9898$, 유량간 상관계수 $R^2_2=0.9721$로 실험 데이터를 신뢰할 수 있었다.

• 설비공학논문집
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• 제26권9호
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• pp.401-408
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• 2014

This paper proposes an optimum operation method for open type ground heat exchangers. A series of TRTs and artificial heating/cooling operations were carried out while monitoring temperature in the hole of SCW. The ground temperature naturally increases with depth, but a switch between the cooling/heating mode results in a change in the distribution of ground temperature. The effect of the mode change was evaluated by performing LMTD and COMSOL multiphysics analysis for a reduced model with the depth of 150 m. As a result, in the cooling mode, the upstream operation is more efficient than the downstream operation and reduces EWT by $2.26^{\circ}C$. On the other hand, in the heating mode, the downstream operation is advantageous over the upstream operation and increases EWT by $3.19^{\circ}C$. The merit of the optimum operation will be enhanced for the typical dimension of SCW with a depth of 400~500 m. In the future, an open type ground heat exchanger system adopting the optimum operation with variation in the ground temperature will be used in practice.

• Journal of Advanced Marine Engineering and Technology
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• 제38권6호
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• pp.609-614
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• 2014

화산지형인 제주도의 지열에너지를 사용하기 위하여 지하공기를 측정하였을 때 지중 온도는 $15{\sim}18^{\circ}C$이며, 상대습도는 70~80%로 타 지역에 비하여 매우 높은 경향을 나타내고 있다. 본 연구는 제습기능 및 난방기능을 구비한 다단 제습 가열 열펌프 시스템의 개발에 관한 연구로써, 개발된 열펌프의 성능실험을 수행한 결과 흡입공기의 상태가 최저 $15^{\circ}C$, 60%인 경우 총제습량이 1.797(kg/h)로 나타났으며, 최고 $20^{\circ}C$, 80%인 경우 총제습량이 45% 증가한 3.269(kg/h)로 증가하여 충분한 제습이 이루어짐을 알 수 있다. 또한, 난방능력은 흡입온도 $17^{\circ}C$ 상대습도 70% 일 때 1.91로 가장 높은 효율을 얻을 수 있다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제3권2호
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• pp.131-135
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• 2002

지하수의 오염을 막기 위하여 음식물의 매립은 법적 제재를 받는다. 따라서 음식물을 퇴비나 사료로 사용할 수 있는 시스템을 갖추는 것이 바람직하다. 이러한 필요에 따라 음식물 쓰레기 처리용 원적외선 가열기를 법랑 및 전열선을 사용하여 설계하였고, 가열의 효과를 돕기 위한 원적외선 발열 교반기도 설계하였다. 또한 물을 많이 포함하고 있는 음식물 쓰레기의 발효에 알맞은 발열체의 온도가 190℃ 부근임과 원적외선 발열체의 인적외선 방사효율을 조사한 결과 흑색의 법랑이 적절함을 확인하였다.

• Journal of Biosystems Engineering
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• 제36권3호
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• pp.217-222
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• 2011

This study was carried out in order to reduce the amount of underground water which is used in the double layered single span plastic greenhouse for retaining heat. For this research, two plastic green houses of the double layered single span plastic greenhouse were installed. There was equipped of internal small tunnel for keeping warm air in the interior of the house. Then the internal small tunnel for keeping warm air was fitted with PVC duct of 50 cm in diameter filled with subsurface water. The surplus solar energy in the greenhouse was stored in the water in the PVC duct. Four FCUs (Fan Coil Unit), which has the capacity of 8,000 kcal per hour, were installed in the middle of the house, and a circulation motor in heat storage water tank was operated from 10:30 a.m. to 16:00 p.m. in order to circulate water between the water tank and the FCUs. Consequently about 5 degrees celsius could be maintained in the interior of the internal small tunnel for keeping warm air with the external temperature of lower than minus 5 degrees celsius. It appeared that the alteration of an internal temperature of the house was flexible depending on the sunlight during daytime. To prevent the water freezing, mixing antifreezing liquid in the water or operating FCU continuously was needed. Also, in order to use the surplus solar thermal energy on plastic green house of water curtain system efficiently, storing the surplus heat during daytime simultaneously finding a method of using water curtain systematic underground water happened to be important. As a result of this research, when the house's interior temperature is below zero the operation of FCU appeared to be impossible. Considering the amount of water used in the house with water-curtain-heating system is 150~200 ton per day, using the system mentioned in this research showed that reducing the underground water more than 80% in order to maintain the internal temperature as the level of 5 degree celsius at the extreme temperature of minus 5 degrees celsius.