• 한국산학기술학회논문지
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• 제18권1호
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• pp.454-459
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• 2017

본 논문에서는 최근 매장량의 한계로 인한 화석연료의 가격 상승과 그에 따른 환경적인 문제를 해결하고자 태양광 모듈이 부착된 PTC 집열기 및 3웨이 밸브를 이용한 온열 시스템을 설계 하고자 한다. 온열 시스템은 태양광 모듈이 부착된 태양열 PTC 집열기 사용을 전제로 3웨이 밸브를 이용한 온풍 및 난방 제어 시스템으로써 온도 센서부, 모드 설정부(온풍 및 난방 모드부), 공급부, 온열 시스템 제어부를 포함하여 구성된다. 온도 센서부는 배관 및 실내 온도 표시, 온도 설정부 다중 모니터링 기능이 있으며 모드 설정부는 온풍 및 난방모드 전환, 온풍 및 난방모드 온도 설정 기능을 수행한다. 또한, 온열 시스템 제어부는 PTC 제어 및 온도 설정, PTC 주야 및 시간 선택, 온풍 및 난방 제어, 3웨이 밸브 선택, 등의 기능을 수행한다. 따라서, 태양광 모듈이 부착된 태양열 PTC 집열기 및 3웨이 밸브을 이용한 온열 시스템 설계에 대한 연구 결과 온도 센서부는 $680{\mu}s$, 모드 설정부는 $700{\mu}s$, 온열 시스템 제어부는 $610{\mu}s$의 안정적인 동작 속도로 구동되는 것을 확인 할 수 있었다.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 한국신재생에너지학회 2007년도 춘계학술대회
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• pp.460-465
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• 2007

유출지하수는 지하공간이 깊고 넓게 분포하는 건물에서 자연적으로 유출되어 배출되는 낮은 심도의 지하수이다. 본 연구에서는 신축된 교회건물에서 유출되는 지하수를 열원으로 밀폐형태와 개방형태의 열교환기를 활용하여 각각 5RT급 히트펌프시스템을 난방모드로 운전한 결과를 정리하였다. 실험은 난방순환수의 온도를 $43{\sim}49$ $^{\cdot}C$ 범위에서 제어하면서 진행하였으며, 시스템 COP에 있어서 밀폐형은 $4.12{\sim}4.75$, 개방형은 $3.42{\sim}3.98$의 범위에서 측정되었다. 이는 기존의 지열히트펌프시스템의 COP와 대동 소이한 우수한 성능이라고 판단된다. 또한 펌프동력을 제외한 히트펌프 자체 난방COP에 있어서 밀폐형은 $4.69{\sim}5.81$, 개방형은 $4.38{\sim}5.43$의 범위에서 나타났다. 유출지하수의 온도가 겨울철에도 약 $12{\sim}14^{\cdot}C$를 유지하므로 히트펌프와 시스템전체의 COP가 매우 우수한 값을 나타내고 있음이 확인되었다.

• 대한설비공학회지:설비저널
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• 제16권5호
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• pp.463-476
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• 1987

주기적으로 작동하는 흡수식 장치가 부착된 직접 연소식 고효율 난방기기를 특정 공간 난방 목적으로 설계하여 제작하였다. 작동 유체는 메타놀/물-리치움브로마이드이다. 네개의 구성품으로 된 이 기기에는 동작부품이 없다. 제 1 시제품의 결과와 경험에 기반을 두고 개선형 시제품을 설계, 제작하였다. 현재까지 발생기-응축기 모듈이 설치되어 보일러 운전모드 결과가 확립되어 있다. 또한 난방기기의 경제성과 작동 유체의 안정성 연구가 중요한 부수 조건을 확립하기 위하여 수행되고 있다.

• 생물환경조절학회지
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• 제22권4호
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• pp.328-334
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• 2013

본 연구에서는 온실 내부의 태양 잉여열과 외부의 공기열을 선택적으로 열원으로 이용함으로써 히트펌프의 성능을 향상시키고, 온실의 환기 지연을 통해 이산화탄소 시용비용을 절감할 수 있는 온실 공조시스템을 개발하고자 하였다. 본 시스템의 축열 과정은 태양 잉여열을 이용하는 내부순환모드와 외기열을 이용하는 외부순환모드가 온실 내부온도에 따라 자동으로 절환되도록 구성하였으며, 히트펌프 가동, 축열모드 절환, 난방 가동을 위한 6개의 온도값을 입력함으로써 축열과 난방이 자동으로 수행되도록 설계하였다. 단동온실을 대상으로 무환기 조건에서 기초시험을 수행한 결과, 태양 잉여열을 이용한 축열은 약 11시부터 시작되어 평균 3시간 30분 정도 유지되었으며, 주간의 온실 내부온도는 환기를 수행하지 않음에도 대부분 약 $20{\sim}28^{\circ}C$ 범위를 유지하였다. 주간 내부순환모드에서 시스템의 난방성능계수는 약 3.35로 야간 외부순환모드의 2.46 및 주간 외부순환모드의 2.67에 비해 각각 36% 및 25% 향상됨을 확인하였다. 본 시스템의 개선사항으로 태양 잉여열의 효율적 이용을 위해 축열조 관리온도를 상승시킬 수 있는 고효율 히트펌프의 적용이 필요하며, 온실의 무환기 운용에 따른 과습환경의 조성을 방지하고 태양 잉여열 수준이 높은 시기에 온실의 온도상승을 방지하기 위해 강제환기를 운전모드에 추가할 필요가 있는 것으로 판단되었다.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 한국신재생에너지학회 2011년도 춘계학술대회 초록집
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• pp.193-193
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• 2011

현재까지 대부분의 지열원 열펌프 시스템에 관한 연구는 열펌프 유닛과 지중열교환기에 대해 개별적으로 수행되었으며, 열펌프 유닛과 지중열교환기 설계 및 최적화의 공통변수인 지중순환수 유량에 따른 시스템 전체에 대한 연구성과는 매우 미미한 실정이다. 본 연구에서는 현재 국내에서 인증되어 보급되고 있는 물매물 지열원 열펌프 유닛의 성능 자료를 분석하고, 지중순환수 유량 변화에 따른 물대물 열펌프 유닛의 성능 실험 및 지중열교환기 형상에 관한 설계 및 분석을 수행하여 지열원 열펌프 시스템 최적화에 관한 기반 기술 확보하고자 하였다. 현재 국내의 물대물 지열원 열펌프 유닛의 냉방 및 난방 조건에서의 최소 인증 COP는 각각 4.1과 3.45이다. 다양한 용량 및 성능을 갖는 국내 인증 물대물 지열원 열펌프 유닛에 대한 정량적 성능 분석을 위하여 3.5kW(1RT) 용량당의 지중순환수 유량과 COP를 고찰하였다. 냉방운전시 3.5kW 단위 용량당 열펌프 유닛의 지중순환수 유량은 10.73에서 18.52LPM을 나타냈으며, 난방운전에는 10.41에서 18.16LPM을 나타냈다. 이때, 냉방 COP는 4.1에서 5.4의 값을 나타냈으며, 난방 COP는 각각 3.5에서 4.2를 나타냈다. 인증 열펌프 유닛에서 지중순환수 유량과 열펌프 유닛의 냉난방 성능은 일정한 경향성을 나타내지 않았다. 지중순환수 유량에 따른 지열원 열펌프 유닛과 시스템의 성능을 정량적으로 분석하고자 지중순환수 유량 변화에 따른 물대물 지열원 열펌프 유닛 성능 실험을 수행하고 이를 기반으로 지중열교환기를 설계 및 분석하였다. 냉난방 각 운전모드에서 ISO 13256-2 규격과 NRGT 101 규격을 기준으로 지중순환수와 부하측 유량 6LPM 에서 36LPM 사이에서 변화시키며 성능 실험을 수행하였다. 냉방 및 난방모드 모두 유량이 증가함에 따라 열펌프 유닛 COP가 증가하였으나, 유량 증가에 따른 열펌프 유닛 COP 증가율은 감소하였다. 지중순환수 유량이 18LPM 이상에서는 COP 상승폭은 미소하였다. 기존문헌의 부하 산정자료와 열펌프 유닛 실험 성능 데이터를 이용하여 지식경제부 고시 2009-332호에 준하여 수직밀폐형 지중열교환기를 설계하고 순환펌프 소요동력을 이용하여 시스템 COP를 분석하였다. 지중열교환기 설계 시 국내에서 가장 많이 사용되고 있는 상용지중열교환기 설계프로그램인 GLD 프로그램을 사용하였다. 지중순환수와 부하측 2차 유체 유량 증가 시에 열펌프 유닛 COP 증가율 대비 시스템 COP 증가율은 감소하였으며, 난방모드에서는 일정 유량 이상에서는 열펌프 유닛 COP는 증가하였으나, 시스템 COP는 감소하였다. 또한, 지중순환수 유량 증가에 따라 지중열교환기 길이가 증가하였으며, 냉난방시의 지중열교환기 길이차이가 증가하였다. 지열원 열펌프 시스템의 고효율화 및 시공비 절감을 통한 경제성 확보를 위해서는 지열원 열펌프 유닛 성능과 지중열교환기 형상 공통 변수인 지중순환수 유량을 함께 고려하여 시스템을 설계하여야한다.

• 설비공학논문집
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• 제20권7호
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• pp.492-499
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• 2008

The cooling load in winter is significant in many commercial buildings and hotels because of the usage of office equipments and the high efficiency of wall insulation. The development of a multi-heat pump that can cover heating and cooling simultaneously for each indoor unit is required. In this study, the performance of a multi-heat pump with 3-piping system was investigated as a function of refrigerant charge and its performance was analyzed in cooling mode, heating mode, and heat recovery mode. COP in the heating or cooling mode showed little dependence on refrigerant charge at overcharge conditions, while those were strongly dependent on refrigerant charge at undercharge conditions and outdoor inlet temperature. In the heat recovery mode, the performance of the system was very sensitive to charge amount at all conditions. Optimum charge amount in the heat recovery mode was 14% lower than that in the cooling mode at the standard condition because the refrigerant only passed the indoor units. It is required to store the excessive refrigerant charge in a storage tank to optimize the system performance at operating modes.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 한국신재생에너지학회 2011년도 추계학술대회 초록집
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• pp.143.2-143.2
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• 2011

Energy foundations and other thermo-active ground structure, energy wells, energy slab, and pavement heating and cooling represent an innovative technology that contributes to environmental protection and provides substantial long-term cost savings and minimized maintenance. This paper focuses on earth-contact concrete elements that are already required for structural reasons, but which simultaneously work as heat exchangers. Pipes, energy slabs, filled with a heat carrier fluid are installed under conventional structural elements, forming the primary circuit of a geothermal energy system. The natural ground temperature is used as a heat source in winter and heat sink in summer season. The system represented very high heating and cooling performance due to the stability of EWT from energy slab. Maximum heat pump unit COP and system COP were 4.9 and 4.3.

• 설비공학논문집
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• 제16권5호
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• pp.452-458
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• 2004

The major cause of compressor failure is the decrease of oil viscosity due to floodback. In most previous researches on the compressor reliability, the relationship between oil circulation rate and performance or oil viscosity has been studied. Another research topic is flow visualization by using a sight glass on the bottom of a compressor sump area and accumulator. Both oil film thickness and oil level through the sight glass should be assessed for compressor reliability if the oil content of the mixture is small and low viscosity raise poor lubrication of pump bearing. In this study, the compressor reliability was assessed by measuring the viscosity of the mixture and calculating oil film thickness. The analysis of the relationship between bottom shell super heat and oil film thickness at heating operation was peformed. It is concluded that bottom shell superheat does not perfectly stand for the mixture's behavior for a low ambient heating operation and oil film thickness can give more detailed and direct criteria for compressor reliability.

• 설비공학논문집
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• 제21권9호
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• pp.527-535
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• 2009

The aim of this study is to investigate the daily heating performance of ground source multi-heat pump system with vertical single U-tube type GLHXs, which were installed in a school building located in Cheonan. Daily average COP of heat pump unit on Jan. 12th, 2009 at heating mode was lower than it on Nov. 10th, 2008 and Dec. 15th, 2008, because of lower EWT of the outdoor heat exchanger and relatively smaller size of condenser and evaporator. But, the system COP on the former was higher than it on the latter because ground loop circulating pump was operated in rated speed. It is suggested that the new algorithms to control the flow rate of secondary fluid for GLHX according to load change have to be developed in order to enhance the performance of the system COP.

• 대한설비공학회:학술대회논문집
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• 대한설비공학회 2009년도 하계학술발표대회 논문집
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• pp.1226-1231
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• 2009

This paper presents operating characteristics of internal heat exchanger(IHX) for $CO_2$ geothermal heat pump in the heating mode. Mass flow rate of $CO_2$, inlet temperatures of $CO_2$ at high and low pressure side were selected as main effect factors by using fractional factorial DOE(Design of Experiments). And RSM(Response Surface Method) was used in optimization phase. The results show that heat transfer rate of IHX increases when either inlet temperature of low pressure side decreases or inlet temperature of high pressure side increases. Effectiveness of IHX increases with increasing of inlet temperature of either high pressure side or low pressure side. Finally, performance contour map was provided over the operation ranges of the main design factors.