• 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.

• 태양에너지
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• 제18권3호
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• pp.15-24
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• 1998

태양열 집열기의 열손실은 크게 3가지 즉 상부 열손실, 하부 열손실, 측부 열손실로 대별되나 단열이 양호한 집열기에서는 일반적으로 측면으로의 열손실은 무시한다. 측부 열손실을 제외한 두 열손실 중에서도 상부 열손실은 집열기의 대부분의 열손실을 차지하는 지배적인 요소이다. 따라서 태양열 집열기의 집열 성능을 정확하게 파악하기 위해서는 상부 열손실 계수를 정확하게 계산할 필요가 있다. 본 연구에서 사용한 평판형 태양열 집열기(재생기)는 하계에는 제습 및 냉방을 행하고 동계에는 난방을 행하는 전천후 집열판으로 제작되었다. 따라서 장치의 전환없이 겨울에 난방용으로 사용하였을 경우의 집열 성능을 파악하기 위하여 옥외에서 실험을 하였다. 동계 기간 실험을 통하여 본 집열기의 상부 열손실 계수는 약 $3{\sim}4.5W/m^2^{\circ}C$임을 알 수 있었다. 그리고 집열표면에 선택흡수막을 입혀서 난방용으로 사용하면 주위와의 복사 열손실을 크게 줄일 수 있기 때문에 본 집열기의 집열 성능을 향상시킬 수 있을 것으로 사료된다.

• 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.

• 해양환경안전학회지
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• 제19권2호
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• pp.207-212
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• 2013

본 연구에서는 선박의 중앙집중 공조시스템에 공랭식 에어컨을 직접 설치하여 열원의 성능개선과 거주 구역별 독립 냉 난방이 가능한 개별분산 공조시스템을 하고자 하는 것이다. 연구 결과 기존의 중앙집중방식 공조시스템에 비해 열원 제어와 열효율상의 문제점을 보완함과 동시에 장치의 효율을 향상시킴을 확인하였다. 또한 동일한 조건에서 장치의 냉동능력과 성능계수는 평균 약 3 %, 23~26 % 정도 높게 나타났으며, Chilled Water Plants의 압축기 소비동력은 약 12 % 정도 낮게 나타났고, 동일한 조건에서 난방 시 소비동력은 약 33.5 % 낮게 나타났다. 따라서 공랭식 에어컨을 이용한 개별분산 공조시스템이 열원 제어뿐만 아니라 장치의 성능향상과 거주구역별 쾌적한 온 습도 환경 조성에 크게 기여하는 결과를 얻을 수 있었다.

• 에너지공학
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• 제4권2호
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• pp.270-277
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• 1995

생활수준의 향상으로 따라 민생용 에너지의 소비량이 급격히 증가함에 따라 일상생활에서 발생되는 폐수의 양과 온도가 높아지면서 이들은 주요 에너지자원의 대상으로 부각되고 있다. 즉, 폐수열은 열원으로서의 경제성이 향상되어 에너지자원으로서의 잠재력이 높아지고 있으며, 또한 화석에너지의 과다 사용을 인한 환경오염이 심각한 사회문제로 부각되면서 이들 에너지의 유효이용에 대한 관심이 높아지고 있다. 본 연구는 일상생활에서 발생되는 생활폐수를 대상으로 냉·난방에너지원으로서의 활용 가치를 평가히기 위한 열특성을 파악하고, 이 폐수열을 열원으로 하는 熱펌프시스템을 제작·설치하여 운전 성능을 파악하므로서 장차의 에너지수요에 대응하기 위한 기초자료를 제시하는데 목적이 있다. 이를 위해 아파트 단지를 대상으로 폐수열의 계절별 온도분포를 측정하고, 열원의 특성에 적합한 폐수열교환기, 세척장치 등 요소기기의 구조를 도출하였으며 이를 이용한 熱펌프시스템을 제작하여 성능실험을 수행하였다. 실험결과 난방기의 성적계수(COP)h를 3.5이상으로 유지할 수 있는 비교적 경제성이 높은 熱펌프시스템의 구성이 가능한 것으로 나타났다.

• 대한기계학회논문집B
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• 제38권7호
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• pp.571-579
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• 2014

하절기 에너지 이용의 합리화를 위해서는 소형 열병합 발전의 설비이용률을 높일 수 있는 지역냉방의 보급이 확대되어야 한다. 지역냉방에는 흡수식 냉동기와 제습냉방기 있는데 상대적으로 낮은 열원을 사용할 수 있어 지역난방에 연계할 수 있는 제습냉방이 공동주택용으로 각광을 받고 있다. 본 논문에서는 고체제습제를 이용며 현열로터 대신에 히트펌프를 사용한 하이브리드 제습냉방 시스템의 주거환경에서의 성능 특성을 분석하였다. 실내공급공기, 실내리턴공기, 실외흡입공기, 재생열량, 소비전력을 측정하여 인터넷을 이용한 모니터링을 통하여 데이터를 분석하였다. 전체에너지는 외기온도가 증가할수록 감소하였고 냉방능력은 외기온도가 증가할수록 증가하고, 외기습도가 감소할수록 증가하는 경향을 보였다. 성능계수는 냉방능력과 유사한 경향을 보이는 것으로 분석되었다.

• 대한기계학회논문집B
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• 제31권8호
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• pp.694-701
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• 2007

The applications of a transcritical $CO_2$ cycle into water heaters show advantages over conventional systems in the respect of power consumption and heating efficiency because the $CO_2$ cycle has a high compressor discharge temperature. Besides, the heating performance of the transcritical $CO_2$ cycle can be improved by optimizing operating conditions. In this study, the heating performance of a variable speed $CO_2$ heat pump was measured and analyzed by varying refrigerant charge amount, EEV opening, compressor frequency and outdoor temperature. As a result, the optimum normalized charge for heating was 0.226. The COPs at the compressor frequencies of 40, 50 and 60 Hz were 2.94, 2.75 and 2.25, respectively. The heating performance of the $CO_2$ cycle with charge amount was more sensitive than the cooling performance. Moreover, the heating performance was improved significantly by optimizing of compressor frequency and EEV opening.

• 신재생에너지
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• 제3권2호
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• pp.40-46
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• 2007

Effluent ground water overflow in deep and broad ground space building. Temperature of effluent ground water is in $12{\sim}20^{\circ}...$ annually and the quality of that water is as good as well water. Therefore if the flow rate of effluent ground water is sufficient as source of heat pump, that is good heat source and heat sink of heat pump. Effuent ground water contain the thermal energy of surrounding ground. So this is a new application of ground source heat pump. In this study open type and close type heat pump system using effluent ground water was installed and tested for a church building with large and deep ground space. The effluent flow rate of this building is $800{\sim}1000\;ton/day$. The heat pump capacity is 5RT. The heat pump heating COP was $3.85{\sim}4.68$ for the open type and $3.82{\sim}4.69$ for the close type system. The system heating COP including pump power is $3.0{\sim}3.32$ for the open type and $3.32{\sim}3.84$ for close type system. This performance is up to that of BHE type ground source heat pump.

• 대한설비공학회:학술대회논문집
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• 대한설비공학회 2008년도 하계학술발표대회 논문집
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• pp.120-123
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• 2008

Refrigeration plants using absorption principles have been around for many years with initial development taking place over 100 years ago. Although the majority of absorption cycles are based on water-LiBr cycle, many applications exist where ammonia-water can be used, especially where lower temperatures are desirable. In both systems water is used as working fluid, but in quite different ways: as a solvent for the ammonia system, and as refrigerant for the lithium bromide system. This explains that the lithium bromide absorption system is strictly limited to evaporation temperatures above $0^{\circ}C$. The main industrial applications for refrigeration are in the temperature range below $0^{\circ}C$, the field for the binary system ammonia-water.

• 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.