• 한국지열·수열에너지학회논문집
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• 제11권4호
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• pp.14-21
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• 2015

Korean government plans to establish large-scale horticulture facility complexes using reclaimed land in order to improve the national competitiveness of agriculture at the government level. One of the most significant problems arising from the establishment of those large-scale horticulture facilities is that these facilities still largely depend on a fossil fuel and they require 24 h a day heating during the winter season in order to provide the necessary breeding conditions for greenhouse crops. These facilities show large energy consumption due to the use of coverings with large heat transmission coefficients such as vinyl and glass during heating in the winter season. This study investigated the applicability of waste heat from power plant for large-scale horticulture facilities by evaluating the waste heat water temperature, heat loss and energy saving performance as a function of distance between power plant and greenhouse. As a result, utilizing power plant waste heat can reduce the energy consumption by around 85% compared to the conventional gas boiler, regardless of the distance between power plant and greenhouse.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 한국신재생에너지학회 2011년도 춘계학술대회 초록집
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• pp.196.2-196.2
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• 2011

지구온난화와 화석연료 고갈에 대한 우려로 전세계적으로 신재생에너지의 개발 및 활용이 본격화되고 있다. 특히, 다양한 신재생에너지원 중에서 날씨 및 계절에 의한 영향, 기저부하 담당, 지상 점유 면적, 소음 등 생활환경 영향, 경제성 등을 고려할 때 지열에너지는 미래 청정에너지원로서 기대와 관심이 집중되고 있다. 화산이 존재하지 않는 우리나라에서의 지열발전은 거의 불가능한 것으로 인식되어 지금까지의 심부 지열에너지 개발 프로젝트는 대부분 지역난방, 시설영농 등 직접이용을 목표로 추진되어 왔다. 그러나, 2003년부터 한국지질자원연구원에서 수행한 포항 심부지열에너지 개발사업의 결과로 얻어진 다양한 지질학적/지열학적 증거들을 토대로 분석한 결과, 국내 일부 지역에서는 지하 5 km 심도에서 최대 약 $180^{\circ}C$의 지온이 예상되어 국내에서도 심부 지열에너지를 이용한 지열발전에 대한 가능성이 제기되어 왔다. 여기에, 유럽과 미국 그리고 호주 등 선진국을 중심으로 비화산 지역에서 지하 심부에 인공적으로 지열저류층(파쇄대)을 생성하고 이를 통해 열매체(물)를 순환시킴으로써 생산된 증기를 발전에 활용하는 EGS (Enhanced Geothermal System) 기술이 개발되고 몇몇 성공사례가 발표되었다. 또한, 이러한 기술개발에 힘입어 EGS 지열발전에 대한 선진국의 과감한 연구비 투자가 이어졌다. 이러한 기술적 배경에 발맞추어 우리나라에서도 2010년 12월에 EGS 지열발전 과제가 착수되었다. 이 프로젝트는 아시아에서는 최초로 수행되는 EGS 기술 개발과제로서 2015년까지 약 480억원의 R&D 예산을 투입하여 MW급의 지열발전 pilot plant의 구축을 목표로 하고 있다. 프로젝트가 성공적으로 추진될 경우 국내외적인 파급효과는 매우 클것이다. 특히 2015년까지 1.5 MW의 pilot plant의 구축이 성공적으로 추진될 경우 국내에서는 2017년까지 3 MW 이상, 2020년까지 20 MW이상, 2030년까지 200 MW 이상의 지열발전이 가능할 것으로 기대된다. 또한 축적된 기술개발 경험을 바탕으로 인도네시아, 필리핀 등의 해외의 지열발전 사업에도 진출할 수 있는 계기가 될 것이다. 프로젝트는 넥스지오를 주관기관으로 하고 한국지질자원연구원, 한국건설기술연구원 및 서울대학교 등의 지질자원 관련 연구 및 교육기관과 포스코, 이노지오테크놀로지 등의 산업체가 참여하여 컨소시엄 형태로 추진하고 있으며, 향후 관심있는 여러 기관 및 산업체의 지원과 참여를 기대한다.

• 설비공학논문집
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• 제22권8호
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• pp.545-552
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• 2010

Research and development efforts to reduce $CO_2$ emission are in progress to cope with global warming. $CO_2$ emission from fossil fuel fired power plants is a major greenhouse gas source and the post-combustion $CO_2$ capture is considered as a short or medium term option to reduce $CO_2$ emissions. In this study, the application of the post-combustion $CO_2$ capture system, which is based on chemical absorption and stripping processes, to typical fossil fuel fired power plants was investigated. A coal fired plant and a natural gas fired combined cycle plant were selected. Performance of the MEA-based $CO_2$ capture system combined with power plants was analyzed and overall plant performance including the energy consumption of the $CO_2$ capture process was investigated.

• 터널과지하공간
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• 제23권6호
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• pp.561-571
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• 2013

1984년 프랑스 Soultz-sous-For$\hat{e}$ts 지역에서 시작된 Soultz 프로젝트는 2007년 11월에 1.5 MW급 Organic Rankine Cycle (ORC) binary 발전 설비가 완성되기까지 20여년에 걸쳐 인공 지열저류층 생성기술(EGS; Enhaced Geothermal System) 개발을 위한 다양한 실험과 연구가 이루어져, 그 축적된 기술은 호주의 Cooper basin, 독일의 Landau, Insheim 등의 지열발전 프로젝트에 활용되고 있다. 우리나라의 포항에서도 현재 지열발전 프로젝트가 진행되고 있는 시점에서 이 보고에서는 지열저류층 생성 측면에서 Soultz에서의 경험을 살펴보았다. 포항의 경우, 지질학적인 측면에서 Soultz의 환경과 유사한 부분이 많으며 따라서, Soultz에서의 경험과 know-how를 잘 연구하고 개선하여 적용한다면 불필요한 시행착오나 시간적, 경제적인 낭비요소를 배제할 수 있을 것이며, 이 보고가 그에 보탬이 되기를 기대한다.

• 터널과지하공간
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• 제23권6호
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• pp.547-560
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• 2013

최근 전 세계적으로 에너지 수급의 불안정 및 기후변화에 의한 이산화탄소 저감의 필요성으로 인하여 신재생에너지에 대한 중요성은 점차 증가하고 있다. 이러한 상황에서 지난 2010년 12월에 시작되어 진행 중인 한국 최초의 포항 인공지열 저류층 생성 기술 (Enhanced Geothermal System; EGS) 지열발전소 프로젝트는 국내 EGS 관련기술 발전에 새로운 계기가 될 것이다. 본 논문은 국내 EGS 실증사업에 일부분이라도 도움이 되고자 미국 Fenton Hill 및 일본 Hijiori 프로젝트 연구사례를 살펴보고, 이를 통해 기존 EGS 프로젝트의 성과와 한계를 습득함으로써 국내 EGS 프로젝트의 시행착오를 최소화하는데 도움이 되고자 한다.

• 한국지반신소재학회논문집
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• 제7권3호
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• pp.1-7
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• 2008

본 연구에서 검토한 지오텍스타일 컨테이너와 튜브를 활용한 수로구조물은 UAE에서 수행한 프로젝트로 수심이 4.0m 이하인 경우 지오텍스타일 컨테이너를 저개식 바지로부터 해저바닥에 착지시키는 방법으로 시공하고 그 윗부분은 지오텍스타일 튜브로 시공을 수행하였다. 따라서, 본 연구에서는 지오텍스타일 컨테이너와 튜브를 활용하여 해상의 발전소 방파제 수로구조물 축조 시 고려된 구조물의 개별 및 다단구조물의 안정성, 지오텍스타일 재질 선택에 관련한 설계인자를 분석하였다. 또한, 방파제 구조물이 위치한 현장이 발전소의 용수의 유입과 유출이 발생하는 구역으로 발전소 유출입수의 온도가 방파제 구조물 내부의 온도변화에 미치는 영향에 대하여 분석하였다.

• 한국지열·수열에너지학회논문집
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• 제8권3호
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• pp.19-28
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• 2012

In a heat only boiler system of a steam power plant, outdoor air required for combustion is made to pass through indoor space for increasing the boiler efficiency. Due to heat generated by various equipments, temperature of the air that enters the boiler will increase resulting in combustion efficiency. If the outdoor air temperature is low, however, this will cause freezing and bursting of pipes which are filled with water. It is especially fatal to small diameter pipes and pipes connected to measuring instruments. The purpose of this study is find operation and outdoor conditions where this phenomena can happen and also establish preventive measures to avoid this problem.

• 청정기술
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• 제20권1호
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• pp.13-21
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• 2014

최근 도서지역 지하수의 염분증가로 인해 지하수가 점차 생활용수로 부적합해 짐에 따라 해수담수화의 필요성이 크게 대두되고 있다. 이러한 해수담수화를 수행하기 위해서는 많은 에너지 비용이 들어가는데, 최근 에너지가격의 상승으로 경제성 확보가 어려운 실정이다. 지열에너지를 활용한 연계형 플랜트가 문제를 해결하는 중요한 방법이 될 수 있다. 지열시스템은 지구 내부의 온도를 이용하는 방법으로서 항상 온도가 일정하며 24시간 활용할 수 있어 이용률이 높다는 장점이 있기 때문이다. 본 연구에서는 지열을 보조열원으로 활용한 진공 막 증류법 해수담수화 플랜트를 설계하고, 지열과 연계하지 않은 일반 진공 막 증류법 해수담수화 플랜트와 경제성 비교분석을 했다. 그 결과 할인율 5%일 경우 지열연계형이 $23,822,409 만큼 더 높은 순현재가치 값을 가지며, 운영기간 5.36년을 분기점으로 두 플랜트의 현금흐름이 역전되어 지열연계형 플랜트가 일반 진공 막 증류법 해수담수화 플랜트보다 더 큰 경제성을 갖는 결과를 얻었다. 또한 민감도 분석에서 주요 변수들간의 결과값 비교를 한 결과, 스팀이용비용의 변동폭이 가장 큰 영향을 미친 점에 비추어 스팀비용이 높은 지역일수록 지열에너지 연계형 플랜트가 경제적이고 효과적인 솔루션인 것으로 증명되었다.

• 한국해양환경ㆍ에너지학회지
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• 제17권2호
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• pp.116-121
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• 2014

지열수를 온열원으로 사용하고, 해양심층수를 열침으로 사용하는 바이너리(binary) 지열 발전시스템은 기존 지열 발전시스템의 효율을 증대하기 위한 재열과정과 터빈출력을 향상시키기 위한 다단과정을 각각 또는 복합적으로 적용하여 다단재열재생사이클의 성능개선을 검토하였다. 사이클종류는 다단재열사이클(Multi Stage reheater cycle; MS), 다단재열재생사이클(Multi stage reheater regeneration cycle; MSR)이 있다. 작동유체는 R134a, R245fa를 적용하였으며 온열원의 온도가 $65^{\circ}C$, $75^{\circ}C$, $85^{\circ}C$ 열침은 $5^{\circ}C$를 적용하여 기본해석을 수행하였다. 본 논문에서는 온열원변화, 작동유체의 종류, 사이클의 종류에 따른 해양지열발전용 다단재열재생사이클의 출력 및 효율을 높이기 위한 해석을 수행하였다. 이를 열역학적 사이클로 모사하기 위한 상용 프로그램인 Aspen HYSYS(V8.0)를 이용하여 해석을 진행 하였다. 작동유체는 R245fa가 R134a보다 우수한 성능을 보였으며, 온열원의 변화와 각각의 사이클 종류에 따라 적절한 작동유체가 있음을 확인 할 수 있었다. 사이클의 출력 및 효율은 각각 MS사이클과 MSR사이클에서 좋은 성능을 나타냈다.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 한국신재생에너지학회 2009년도 추계학술대회 논문집
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• pp.571-571
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• 2009

지열은 날씨와 기온 등에 영향을 받지 않고 연중 가동할 수 있어 기저부하를 담담할 수 있는 유일한 신재생에너지 자원이므로 이에 대한 기술개발이 시급하다. 우리나라는 비화산지대이며 지중 온도가 가장 높은 지역의 5km에서 약 $170^{\circ}C$ 내외이므로 외국에 비해 지온경사도가 크지 않은 편이다. 그리고 3km 이상에서는 지하대수층이 거의 존재하지 않기 때문에 지열발전을 위해서는 EGS 기법을 도입할 수 밖에 없는 실정이다. 그리고 지열수를 확보할 수 있는 온도범위가 약 $100{\sim}150^{\circ}C$ 정도이므로 이에 적합한 지열발전 플랜트를 선정할 필요가 있다. 일반적으로 지열발전에 적용되는 플랜트는 건증기 지열발전, 플래쉬증기 지열발전, 바이너리 사이클 지열발전으로 분류할 수가 있으나 국내 여건에 맞는 방식으로서 바이너리 사이클 발전으로서 ORC 플랜트 또는 Kalina 사이클 플랜트가 적합하므로 이에 대한 기술 개발이 적극적으로 이루어져야 한다. 따라서 국내 지열발전의 기술개발에 있어서 핵심요소는 심부천공 및 EGS를 위한 인공파쇄기술과 지상 플랜트로서 저온지열 발전 플랜트의 기술확보가 필요한 실정이다. 이와 같은 기술개발이 완성되면 발전 뿐만아니라 집단지역난방, 온실 및 양어장 등에도 열공급이 가능한 열병합발전이 가능하게 될 것이다. 또한, EGS 기술로서 상업적 성공을 이룬 것은 세계적으로 2~3개 사례에 불과한 신기술로서, EGS 기술의 국내 조기 실현으로 기술 선점 및 해외 수출을 모색할 필요가 있다. 그리고 심부 지열자원은 국내 어디에나 부존하는 ubiquitous 자원이며 이산화탄소 배출이 전무한 청정 국산 에너지 자원이나, 이의 개발에는 높은 초기 투자비와 risk를 요하므로 민간 업체의 투자가 제약을 받는다. 따라서 정부의 적극적인 지원하에 산.학.연 중심으로 시범보급이 우선 이루어진 후 민간의 자발적 투자를 통한 지열 개발을 유도할 필요가 있다.