• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2022.05a
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• pp.320-320
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• 2022

기후변화와 도시화로 인한 영향으로 도시의 폭우, 폭염을 비롯한 현상이 빈번하게 발생하고 있다. 특히 시가화 지역의 높은 불투수율은 도시홍수를 야기한다. 이러한 현상을 완화하기 위해 도시지역에서는 그린인프라와 저영향개발이 도입되고 있다. 그 중 지속가능한 발전을 위한 필수요소로 자리매김한 옥상녹화는 도시에 위치한 건물의 상층부와 내부의 온도를 낮춤으로써 에너지절감효과와 강우 시 빗물을 저류함으로써 우수유출 저감효과, 그리고 도시 공간 내 녹지도입으로 인한 이산화탄소 배출 저감 효과 등을 기대할 수 있다. 본 연구에서는 열섬현상완화와 유출 저감의 방안 중 하나인 옥상녹화(Green roof)의 효과를 정량적으로 평가하기 위해 콘크리트로 이루어진 동일한 제원의 실험동을 구축하고, 실험동 내외부의 온도, 습도, 강우, 풍속, 일사량 등의 기상자료를 측정할 수 있는 센서를 설치하였다. 각 실험동에서 측정된 기상요소를 Flux Profile Method를 적용하여 공간 내에 있는 열에너지의 총량인 순복사열을 구성하는 현열속, 잠열속, 토양열속(H, LE, G)을 산정하였다. 또한 에너지 평형에 따라 산정된 각 실험동의 열속과 지표면 복사량 관측자료을 정량적으로 비교하여 옥상녹화의 적용성을 평가하였다. 2021년 7월 21일부터 2021년 7월 28일 까지 모니터링한 결과 옥상녹화의 열 효율은 일반 콘크리트 지붕에 비해 실내온도가 최대 6.83℃ 낮게 나타나며 이는 여름철 건물 내부의 온도조절에 필요한 에너지 저감효과를 볼 수 있다. Flux Profile Method를 적용한 결과 옥상녹화의 전체 열속 중 현열속 28.5% 잠열속 70.7%, 토양열속 0.5% 의 복사량 분포를 보였고, 일반 콘크리트 지붕은 현열속 45.3%, 잠열속 38.6%, 토양열속 16.2% 으로 나타났다. 이와 같은 방법은 옥상녹화의 정량적 평가를 가능하게 함으로서 향후 기후변화 대응방안 및 전략 수립 시 옥상녹화의 온도저감효과 분석에 적극 활용할 수 있을 것으로 판단된다.

• Journal of Bio-Environment Control
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• v.29 no.3
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• pp.285-292
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• 2020

Because the inner environment of greenhouse has a direct impact on crop production, many studies have been performed to develop technologies for controlling the environment in the greenhouse. However, it is difficult to apply the technology developed to all greenhouses because those studies were conducted through empirical experiments in specific greenhouses. It takes a lot of time and cost to develop the models that can be applicable to all greenhouse in real situation. Therefore studies are underway to solve this problem using computer-based simulation techniques. In this study, a model was developed to predict the inner environment of glass greenhouse using CFD simulation method. The developed model was validated using primary and secondary heating experiment and daytime greenhouse inner temperature data. As a result of comparing the measured and predicted value, the mean temperature and uniformity were 2.62℃ and 2.92%p higher in the predicted value, respectively. R² was 0.9628, confirming that the measured and the predicted values showed similar tendency. In the future, the model needs to improve by applying the shape of the greenhouse and the position of the inner heat exchanger for efficient thermal energy management of the greenhouse.

• Journal of the Korea Academia-Industrial cooperation Society
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• v.21 no.6
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• pp.154-160
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• 2020

This study analyzed the fire intensity according to the zones classification between traditional market stores using FDS software. Modeling was conducted for the Seomoon traditional market district 4 at Daegu, which places combustibles, such as textiles and clothing near the passageway. The first ignition point assumed a short circuit fire situation at the fourth store combustible. The analysis was conducted under similar conditions as the fire situation in 2016. When there was no section wall, the fire spread rapidly through radiation in all directions from the fire-origin point. After 600 seconds, the mall was burnt to the ground. When section walls were present, however, the fire could be restricted inside the compartment. The first intensity of the two analysis conditions was predicted from the total heat energy from 200 seconds (X₁) to 600 seconds (X₂), where the heat generation rate began to increase rapidly. As a result of installing section walls near the fire point, heat energy generation of approximately 11.12 MW (55.68 %) was delayed. Further analysis of smoke control, according to the section wall arrangement and re-installation facilities, will be needed to study the characteristics of fire in traditional markets comprehensively.

• Journal of the Korea Academia-Industrial cooperation Society
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• v.18 no.3
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• pp.122-126
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• 2017

The aim of this study was to develop a device for solving the heating problem of living space using heated air, utilizing a simple air heater type collector for solar energy. At the present time, this study assessed the possibility of a development system through theoretical calculations for the amount of available energy according to the size change of the air-heated solar energy collector. To produce and supply hot water using the heat energy of the sun, hot water at $100^{\circ}C$ or less was produced using a flat or vacuum tube type collector. The purpose of this study was to research the air heating type solar collector that utilizes heating energy with heating air above $75^{\circ}C$, by designing and manufacturing an air piping type solar collector that is a simpler type than a conventional solar collector system. The analysis results were obtained for the generated air temperature ($^{\circ}C$) and the production of air (kg/h) to determine the performance of air heating by an air-heated solar collector according to the heat transfer characteristics in the collector of the model when a specified amount of heat flux was dropped into a solar collector of a certain size using PHOENICS, which is a heat flow analysis program applying the Finite Volume Method. From the analysis result, the temperature of the air obtained was approximately $40.5^{\circ}C$, which could be heated using an air heating tube with an inner diameter of 0.1m made of aluminum in a collector with a size of $1.2m{\times}1.1m{\times}0.19m$. The production of air was approximately 161 m3/h. This device can be applied to maintain a suitable environment for human activity using the heat energy of the sun.

• Tunnel and Underground Space
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• v.24 no.3
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• pp.201-211
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• 2014

In the present study, the thermal performance of multiple rock caverns for large-scale thermal energy storage (TES) was numerically investigated for different separation distances between the caverns through heat transfer analysis using a computational fluid dynamics code, FLUENT. The thermal performance of multiple caverns was assessed in terms of the thermal stratification within the caverns and the heat loss to the surroundings, and the heating characteristics of the rock around the caverns were investigated. The results of numerical simulation showed that there was little difference in thermal performance between multiple TES caverns with different separation distances when the surrounding rock was less heated and it reached thermal steady-state, which represent the thermal states of the surrounding rock at the early and long-term operational stages of the TES caverns, respectively. However, as the separation distance decreased, the rock between the caverns reached thermal steady-state more quickly, and thus the heat loss from the caverns tended to converge rapidly to the value of heat loss occurred under thermal steady-state conditions in the surrounding rock. This result implies that the operating cost of heating the surrounding rock (i.e., rock heating) can be reduced with a reduction in the separation distance between multiple caverns, and suggests that the separation distance should be determined by considering the operating cost of rock heating as well as the construction cost of the caverns.

• Journal of the Korea Concrete Institute
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• v.21 no.4
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• pp.473-480
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• 2009

The 180 minutes fire test based on the standard curve of ISO-834 were conducted on three RC column specimens with different constant axial loading ratios to evaluate the fire performance of fiber cocktail (polypropylene+steel fiber) reinforced high strength concrete column. The columns were tested under three loading levels as 40%, 50%, and 61% of the design load. No explosive spalling has been observed and the original color of specimen surface has been changed to light pinkish grey. The maximum axial displacements of three specimens were 1.5~2.2 mm. There was no reduction in load bearing capacity of each specimen exposed to fire and no effect were observed on the fire performance within 61% of the design load. The tendencies of the results with loading, such as the temperature distribution of in concrete and the changes in temperature rise due to the water vaporization in concrete, are very similar to those without loading. The final temperatures of steel rebar after 180 minutes of fire test resulted in 491.4${^{\circ}C}$ for corner rebar, 329.0${^{\circ}C}$ for center rebar, and 409.8${^{\circ}C}$ for total mean of steel rebar. The difference of mean temperature between corner and center rebar was 153.7${^{\circ}C}$ㅍ. The tendency of temperature rise in concrete and steel rebar changed after 30~50 minutes from the starting time of the fire test because the heat energy influx into corner rebar is larger than that into center rebar. The cause of decrease in temperature rise was due to the water vaporization in concrete, the lower temperature gradient of the concrete with steel and polypropylene fiber cocktails, the moisture movement toward steel rebars and the moisture clogging.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2016.02a
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• pp.117-117
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• 2016

일반적인 박막 성장용 CVD는 막 성장 시간이 짧게는 수분에서 수시간 정도 소요하기 때문에 장비에 문제가 발생 할 시 조치를 취하고 다음 현상을 개선하기에 용이 하였다. 그리고 대분분의 장비가 국산화되어 있을 만큼 많은 경험치가 축척되어 있다. 그러나 2, 4 족 화합물 성장용 CVD는 고아학 렌즈 생산용 장비로 국내에서는 아직 생소하고 공정 경험이 없는 새로운 장비이다. 2,4 족 화합물의 특징은 다음과 같다. 2,4 족 화합물은 M, N 이라는 두가 물질이 결합하여 형성한다. 2,4 족 화합물은 높은 융점과 낮은 증기압을 갖니다. 이런 물질들은 고온에서 아래와 같이 평형적으로 반응한다. $$nMN_{(s)}=nM_{(g)}+Nn_{(g)}$$ 화합물인 $MN_{(g)}$의 상태로 존재할 수 있으나 일바적으로 n=2인 4족 원소의 2원자 분자로된 기체가 지배적이다. 증기상을 이용한 성장 공정에서는 구성 원자나 분자를 만들어내는 단계, 이들을 공급원에서 기판까지 수송하는 단계, 기판 위에 흡착하는 단계, 핵의 생성과 단결정을 생성하는 단계, 필요치 않는 구성물을 제거하는 단계를 거쳐 공정이 진행 된다. 각 공정은 성장 물질에 충분한 자유도를 주어야하고 자유도를 주기 위해서는 많은 열에너지가 공급 되어야 한다. 따라서 기존의 박막 성장 공정 보다 성장 속도가 느리고 증착하는 양보다는 버리는 양이 많으며 버려지는 성장물질들은 급격한 온도 변화가 생기는 곳에서 급격히 증착하기 시작한다. 본 성장 공정이 진행되는 압력은 30 torr 부근이며 공정 온도는 $1000^{\circ}C$ 부근이다. 30 torr 영역에서는 열전달이 대기압과 같은 속도로 진행되기 때문에 지속적으로 온도에의해 손상을 받는 부위가 있을 수 있다. 높은 공정 온도와 높은 공정 압력은 내부 구조물로 발생된 열을 빠르게 장비 표면으로 수송하게 되고 그 결과 장비의 연결 부분에 장착된 오링에 손상을 주게 된다. 오링 손상을 방지 하기위해 냉각수 라인을 형성하여 오링을 보호하게 되면 열역학적 기울기가 급격히 발생하는 부분이므로 CVD의 반응 부산물들이 빠른 시간동안 증착하게 되고 막히는 현상이 발생하게 된다. 목표한 두게까지 박막을 성장시키기 위해서는 장시간 공정이 필수이며 장시간 공정을 안정적으로 가져가지 위해서는 배기 라인의 막힘 현상을 해결하여야 한다. 본 논문에서는 막힘 현상의 진행을 시간에 따라 해석하였으며 장시간 공정을 진행하기위해 필요한 요소와 기구적으로 조치가 가능한 방법에 대해 작성하였다.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 2009.06a
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• pp.573-573
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• 2009

지열에너지는 지구가 생성될 당시부터 지구 내부에 존재하는 무한한 열에너지로 온실가스 배출이 적으며 태양광이나 풍력 등 다른 신재생 에너지와는 달리 일정한 에너지를 공급할 수 있는 항상성 에너지로 기저부하를 담당할 수 있다. 지열을 이용한 전력 생산은 1904년에 이탈리아 라데렐로에서 처음으로 시작되었으며, 현재까지 화산지대를 중심으로 활발히 이루어지고 있다. 2001년에서 2005년 사이에 전세계 지열발전용량은 약 13% 증가하였으며, 2005년을 기준으로 약 8,933MWe의 지열발전설비가 가동 중이다. 최근 들어 지하 심부까지 시추하여 지열저장소(geothermal reservoir)를 형성하고 이를 통해 지열에너지를 생산하는 새로운 시스템인 EGS(Enhanced Geothermal Systems)가 개발됨에 따라 비화산지대에서도 지열발전소를 건설하려는 움직임이 가속화되고 있다. EGS는 지하 심부의 불투수성 결정질 암반에 존재하는 지열에너지의 경제적인 생산뿐만 아니라 물을 주입하여 생산시키는 순환 방식을 이용하여 지열에너지 획득의 매개 역할을 하는 지열수의 고갈 문제를 해결하였다. 결정질 암반에서의 지열저장소의 형성은 암반 내에 분포하는 불연속면에서 주로 발생하며, 이를 위한 압력 조건은 현지 암반의 응력 분포 특성과 암반 및 불연속면의 물성에 좌우된다. 시추공을 통해 지하 심부의 암반에 수압이 가해지면 물의 주입으로 불연속면의 마찰력이 감소하며, 이로 인해 불연속면에 전단변형이 발생하게 된다. 전단변형은 불연속면을 열린 상태로 유지시켜 지열저장소를 형성하게 된다. 불연속면의 전단 변형시 발생하는 미소 탄성파는 시추공 주변에 설치한 모니터링 장비에서 측정되며, 모니터링 장비에 의해 측정된 미소 탄성파 발생 지점의 클러스터는 지열저장소의 공간적 분포 및 규모를 추정할 수 있는 자료가 된다. 현재 EGS를 이용한 지열발전 프로젝트는 프랑스 슐츠, 스위스 바젤, 호주 하바네로에서 대표적으로 진행 중이다. 슐츠는 현재 1.5MWe의 파일럿 플랜트를 가동 중이며, 하바네로는 파일럿 플랜트 건설 단계를 진행중이다. 스위스 바젤은 지열저장소를 형성시킬 목적으로 수행된 주입시험에서 발생된 문제에 대한 기술의 신뢰성을 확보할 목적으로 잠시 중단된 상태다. 제주도는 신생대에 분출하여 형성된 대표적인 한국의 화산지형으로 지열부존 가능성이 높을 것으로 예상되는 지역이다. 따라서 폐사는 지열에너지 부존 특성을 파악하기 위한 심부 물리 탐사 및 탐사정 시추가 실시될 예정이며 궁극적으로 국내 최초의 상용화된 지열발전소 건설을 목표로 하고 있다.

• Journal of the Korean Society for Aeronautical & Space Sciences
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• v.40 no.11
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• pp.1010-1015
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• 2012

In this study, a thin-film thermo-electrochemical cell that directly converts waste thermal energy into electrical energy was fabricated. Electrical conductivity of conducting carbon fiber, which was used as flexible electrode, was increased through coating of carbon nanotube, and resistance of the CNT-coated fiber electrode was not changed even after bending test with various curvatures. Maximum output power of the thermocell was increased quadratically with the temperature difference, and showed a value of about 2.5 mW/kg at temperature difference of $3.4^{\circ}C$. As a result of discharge test for 12 hours, it is confirmed that the cell can operates continuously. And thin-film thermocell wrapped around a pipe with hot liquid flowing within was demonstrated. Internal resistance of the cell was decreased with various curvature of heat pipe, and maximum output power was increased by 30 %. Therefore, the cell can be applied to various heat source.

• Solar Energy
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• v.19 no.3
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• pp.29-41
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• 1999

Three-dimensional natural convective heat transfer in a vertical channel with a protruding single module was investigated experimentally. The particular interest was in the removal of thermal energy from the module by convective heat transfer. Hence radiative and conductive heat losses were estimated by using thermocouples and heat flux sensor respectively. The flow fields in the channel were visualized by means of a smoke-method. Also, local temperatures were measured by thermocouples inside the channel, along the vertical wall and module surface. It is found that convective heat transfer was promoted at the lower comer of the module and was decreased at the upper comer due to a recirculation zone. A general correlation of the critical channel ratios was found as a function of Rayleigh number. For the range of $8.28{\times}10^3<Ra^*_c<3.48{\times}10^6$, a useful correlation for the mean Nusselt number was proposed as a function of modified channel Rayleigh number.