• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 2009.11a
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• pp.556-560
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• 2009

개별 대수층에 냉수와 온수를 저장하여 수자원과 냉난방 열원으로 활용하는 방안에 대한 평가를 지열-지하수 부정류 모델링을 통해 수행하였다. 저장 및 회수 가동 시간이 증가함에 따라서 각각의 대수층 내에 온열과 냉열이 축열되는 현상이 확인되었으며, 지하수 유동에 의해 축열된 수체가 지하수 흐름방향으로 이동하는 현상을 확인 하여 지하수 유동이 축열 정도를 결정하는 요인이 될 수 있음을 확인하였다. 설정된 모델에 대하여, 두 개의 개별 대수층 사이의 열 간섭은 거의 없는 것으로 나타났다. 주입과 양수의 가동 횟수가 증가되면, 대수층 축열 효과는 증대되는 것으로 나타났다. 열-지하수 모델링을 통한 온도 예측은 실제 냉난방의 효율성을 결정짓는 수온을 정량적으로 계산할 수 있는 유용한 기술로 평가됨과 더불어, 수자원의 지하 저장을 통해 효율적으로 물을 확보하고 관리할 수 있는 방안이 될 수 있을 것으로 기대된다.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 2010.11a
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• pp.119-119
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• 2010

무한 지속 가능한 지열 에너지를 활용한 공조시스템인 지열원 냉난방 시스템은 기존의 공조 시스템보다 열원이 안정적이기 때문에 높은 효율과 우수한 성능을 가지므로, 기후변화협약 대응의 주요수단으로서 기술개발과 보급이 증대되고 있다. 본 연구에서는 대수층 축열 지열원 열펌프 시스템에 대한 실증 연구를 통하여 대수층 축열 지열원 열펌프 시스템의 하절기 냉방 성능을 분석하였다. 대수층 축열 냉난방 시스템은 주입정과 양수정의 2개의 우물공이 설치되어 있으며, 겨울 난방 운전 중에 한 개의 우물공으로부터 지하수를 열펌프로 유입한 후 낮은 온도의 지하수를 타 우물공에 축열하고, 하절기에 겨울에 저온으로 축열된 우물공으로부터 지하수를 열펌프로 유입하여 온도가 증가된 지하수를 타 우물공에 주입한다. 즉, 계절별로 열펌프에서 생성된 냉수와 온수의 대수층 축열을 위하여 계절별로 주입정과 양수정이 바뀌게 된다. 본 연구의 대수층 축열 지열원 열펌프 시스템의 2009년 8월의 주요일자별 시스템 운전 중의 평균 냉방 열펌프 유닛 COP와 냉방 시스템 COP는 각각 4.7과 3.4이상의 우수한 성능을 나타냈다. 또한, 모든 일자에 대하여 외기온도가 $31.6^{\circ}C$서 $22^{\circ}C$까지 변화가 크게 나타났지만 열펌프 유닛 COP와 시스템 COP의 변화는 미소하였다. 이는 양수정으로부터의 지중 순환수가 운전기간 중에 $17.5^{\circ}C$로 일정하게 유지되었기 때문이다. 양수정과 주입정 사이에 5개의 관측공을 설치하였으며, 양수정 측에 인접한 관측공의 온도는 거의 변화가 없었으며, 단기간이지만 널리 사용되고 있는 수직밀폐형 시스템과 달리 지속적인 냉방운전 중의 양수 온도의 증가는 발생하지 않아 안정적인 성능을 나타냈다. 주입정에 인접한 모니터링 홀의 온도는 심도가 깊은 곳의 온도가 낮은 곳보다 높게 나타났다. 이는 냉방 운전 시 열펌프 유닛의 실외열교환기에서 지중 순환수가 냉매로부터 열을 취득하여 온도가 상승하면서 주입정측에 온열이 축열이 진행되었기 때문으로 분석되며, 하절기의 냉방 운전 시간이 증가할 경우 축열 효과는 더욱 증가할 것으로 예상된다. 양수정과 주입정 중간의 모니터링 홀의 온도는 2009년 8월 가동 중에 온도변화는 없었는데, 이는 양수정과 주입정 사이의 열간섭이 발생하지 않았기 때문으로 분석된다. 일자별로 운전 중의 열펌프 유닛 COP는 차이가 없었지만, 운전 및 정지 시간을 모두 포함한 시스템 소비전력과 냉방용량을 모두 합산하여 산정한 일일 평균 냉방 열펌프 유닛 COP와 냉방 시스템 COP는 일자별로 다소 차이가 발생하였는데, 이는 각 일자별로 열펌프 유닛 가동율의 차이로 인하여 열펌프 유닛 가동 전에 먼저 작동되는 지중순환펌프의 운전 소비전력의 차이와 열펌프의 단속운전 시의 열손실과 추거 소비전력의 차이 때문이다.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 2009.06a
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• pp.596-599
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• 2009

대수층 축열 시스템(ATES)의 효율은 지중에 저장된 열 사이의 간섭에 의해 결정이 되며, 열 간섭에 영향을 미치는 요인들은 시추공 간 이격거리, 대수층의 수리 전도도, 주입/양수량 등이 있다. 따라서 이 연구에서는 지하수-지열 거동 모델링을 통하여 열 간섭이 일어나는 현상과 열 간섭이 시스템 효율에 미치는 영향을 분석하였다. 모델링 결과로부터 이격거리는 작을수록 그리고 대수층의 수리전도도와 주입/양수량은 클수록 열 간섭이 잘 일어나는 것을 확인하였고, 열 간섭 계수가 1일 때는 시스템 효율이 상대적으로 크게 낮아지고, 열 간섭 계수가 1 미만일 때는 변화가 미미한 것을 확인하였다. ATES 를 이용한 냉난방 시스템을 시공 하고 있는 안성 연구지역에 대한 장기 예측 모델링을 수행 하였다. 모델링 결과 이격거리가 80 m 이고, 주입/양수량이 100 $m^3/day$ 일 때, 시스템 가동 7년경과 뒤 여름철과 겨울철에 계산된 시스템 효율은 각각 36 RT 와 31 RT 로 나타났다. 따라서 주입/양수량을 100 $m^3/day$로 했을 때, 냉난방 대상건물의 필요 부하인 20 RT 를 충분히 충족할 수 있을 것으로 판단된다.

• Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers
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• v.16 no.9
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• pp.1780-1787
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• 1992

Experiments have been performed on the thermal behavior in a liquid saturated porous medium in a system to simulate a single well aquifer thermal energy storage system. The principal interests in this study are the combined effects of forced and natural convection. Significant buoyancy flow due to natural convection is developed quickly as the temperature difference between the injection and original aquifer temperature increases. Theoretical model under simplified assumptions (called simple buoyancy flow model in this study) has been developed. The results of this model agree well with the experiments. The effects of buoyancy flow on the recovery factor are also examined in this study.

• Korea Journal of Geothermal Energy
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• v.1 no.1
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• pp.61-68
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• 2005

• Journal of Soil and Groundwater Environment
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• v.10 no.4
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• pp.54-61
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• 2005

An aquifer thermal energy storage (ATES) system can be very cost-effective and renewable energy sources, depending on site-specific parameters and load characteristics. In order to develop the ATES system which has certain hydrogeological characteristics, understanding the thermohydraulic process of an aquifer is necessary for a proper design of an aquifer heat storage system under given conditions. The thermohydraulic transfer for heat storage was simulated according to two sets of simple pumping and waste water reinjection scenarios of groundwater heat pump system operation in a two-layered aquifer model. In the first set of the scenarios, the movement of the thermal front and groundwater level was simulated by changing the locations of injection and pumping wells in a seasonal cycle. However, in the second set the simulation was performed in the state of fixing the locations of pumping and injection wells. After 365 days simulation period, the shape of temperature distribution was highly dependent on the injected water temperature and the distance from the injection well. A small temperature change appeared on the surface compared to other simulated temperature distributions of 30 and 50 m depths. The porosity and groundwater flow characteristics of each layer sensitively affected the heat transfer. The groundwater levels and temperature changes in injection and pumping wells were monitored and the thermal interference between the wells was analyzed to test the effectiveness of the heat pump operation method applied.

• Korean Journal of Air-Conditioning and Refrigeration Engineering
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• v.6 no.3
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• pp.315-324
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• 1994

The energy recovery efficiency(ERE) of an aquifer thermal energy storage system was calculated using curvilinear coordinate. The results of the calculation were compared with the experimental results, and agreed within 11% of the discrepancy. The variation of ERE was investigated as a function of the underground water natural velocity, the amount of the stored energy, and period of the energy recovery. The slower the natural velocity and shorter the recovery period, the higher ERE was yielded. Also it was found that increase in the amount of energy storage yields higher ERE, and carries out less influential ERE to the natural velocity. Reiterative usage of the aquifer as a thermal storage tends to gradually increase ERE. The result of this study implements that the aquifer thermal energy storage system is suitable for large cooling/heating loads, such as district cooling/heating.

• Journal of the Korean Society for Geothermal and Hydrothermal Energy
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• v.14 no.3
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• pp.1-7
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• 2018

In this paper, we designed a seasonal geothermal storage system and studied the applicability in the alluvial aquifer. We conducted a basic survey to apply this system to greenhouses actually operated in the Geum river basin alluvial aquifer. After choosing a potential area through electrical resistivity survey, the system parameters were set using drilling survey and pumping test result. We installed a system based on the factors, and operated for about 9 months. As a result, high temperature water(injection temperature $30^{\circ}C$) was stored at 22.5 Mcal ($1,609m^3$) for 3 months in cooling operation and 125 Mcal ($16,960m^3$) of low temperature water (injection temperature $7^{\circ}C$) were stored for 6 months in the remaining heating operation.

• Korean Journal of Air-Conditioning and Refrigeration Engineering
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• v.5 no.2
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• pp.102-110
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• 1993

An isothermal analysis was conducted to develop the design tool of an aquifer thermal energy storage system. Taejeon aquifer was chosen for the analysis, and the variation of FRE(Fluid Recovery Efficiency) with respect to the aquifer natural velocity and thermal load were investigated. The analysis results were compared with those of ATESSS(Aquifer Thermal Energy Storage System Simulator) and agreed within 2% of discrepancy. It is recommended, based on the result of this study, that the system may be suitable for a large volume of hot or chill thermal energy storage system, such as for district heating or cooling.

• Korean Journal of Air-Conditioning and Refrigeration Engineering
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• v.24 no.4
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• pp.289-296
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• 2012

The aim of this study is to investigate the performance of a heating and cooling system with aquifer thermal energy storage(ATES heat pump system) known as one of the underground thermal energy storage application systems. The ATES system was composed of heat pump unit and ATES, which was installed in a factory building located in Anseoung. The system represented very high heating and cooling performance, and showed nearly constant COP at each heating and cooling season due to the stability of EWT. The economic analysis about an ATES system and a conventional system was also executed. The conventional system adopted an air-conditioner in the summer season and a LNG boiler in the winter season. The payback period of the ATES system was estimated by 6.62 years.