• KSCE Journal of Civil and Environmental Engineering Research
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• v.35 no.2
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• pp.361-375
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• 2015

An energy pile is one of the novel ground heat exchangers (GHEX's) that is a economical alternative to the conventional closed-loop vertical GHEX. The combined system of both a structural foundation and a GHEX contains a heat exchange pipe inside the pile foundation and allows a working fluid circulating through the pipe, inducing heat exchange with the ground formation. In this paper, a group of energy piles equipped with parallel U-type (5, 8 and 10 pairs) heat exchange pipes was constructed in a test-bed by fabricating in large-diameter cast-in-place concrete piles. In addition, a closed-loop vertical GHEX with 30m depth was constructed nearby to conduct in-situ thermal response tests (TRTs) and to compare with the thermal performance of the cast-in-place energy piles. A series of thermal performance tests was carried out with application of an artificial cooling and heating load to evaluate the heat exchange rate of energy piles. The applicability of cast-in-place energy piles was evaluated by comparing the relative heat exchange efficiency and heat exchange rate with preceding studies. Finally, it is concluded that the cast-in-place energy piles constructed in the test-bed demonstrate effective and stable thermal performance compared with the other types of GHEX.

• Journal of Biosystems Engineering
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• v.29 no.2
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• pp.141-150
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• 2004

우리가 소비하는 가공 식품은 위생상 안전하도록 살균처리가 이루어진다. 식품 내에 존재할 수 있는 유해 세균은 일정 살균온도에서 살균에 필요한 시간 동안 노출되면 사멸하며, 일반적으로 살균온도가 높을수록 살균에 필요한 시간은 단축된다. 연속살균장치는 혼합 및 저장탱크에 담겨진 식품을 점프로 이동시키면서 가열 열교환기에서 살균온도로 가열하고 단열관을 거치는 동안 살균온도를 유지시켜 살균을 완료한다. 또한 살균된 식품은 냉각용 열교환기에서 상온으로 냉각되며 이 과정에서 회수되는 열은 저장탱크에서 유입되는 식품의 예열에 사용되어 에너지 효율을 제고하는데 사용되기도 한다. 이와 같이 관을 이동하면서 가열되는 살균장치는 기존의 배치식 살균방법에 비하여 균일하게 가열이 이루어지므로 130C의 고온으로 살균할 수 있어서 살균에 필요한 시간을 수초에서 수십초 정도로 단축시킬 수가 있고 그에 따라 열손상을 크게 줄일 수 있다. 또한, 상온으로 냉각된 식품을 포장함으로써 저렴한 가격의 포장용기를 사용할 수 있고 상온에서 저장할 수 있으므로 저장비용이 저렴한 장점이 있다. 그러나, 가공식품에 고기나 야채와 같은 고체 상태의 식품이 함유된 경우에는 액상 식품이 열 교환기에서 순간 가열되며, 고상 식품은 액상식품과의 대류에 의한 열전달로 가열된다. 이 과정에서 고상식품은 이동관 내벽이나 다른 고상식품과 부딪치거나 회전하면서 이동관 내부에서 자유롭게 운동하게 된다. 이 과정에서 액상식품과의 상대이동 속도가 발생하여 이것이 대류열전달에 영향을 미치게 된다. 이 상대이동속도에 따른 대류 열전달계수는 고상식품의 내부온도 결정에 사용되는 연속살균장치의 중요한 설계인자이다. 대류열전달계수는 연속살균장치에서 자유로이 이동하는 고상식품의 중심부의 온도를 측정하여 결정할 수 있으나 이는 현실적으로 어렵다. 따라서 본 연구에서는 고정된 고상식품에 액상식품을 이동시켜 상대속도를 재현하고 액상식품의 온도와 고상식품의 중심온도를 측정하는 장치를 개발하였으며, 각 상대속도와 액상식품의 점도 별 대류열전달계수를 결정하는 프로그램을 유한차분법을 이용하여 개발하였다. 이 장치를 분당 15, 30, 40 리터의 유량에서 유체의 점도를 0에서 15 centipoise 사이의 세 수준에서 정육면체 소고기를 모델 고상식품으로 내부 온도분포를 측정하였으며, 유한차분법 프로그램으로 대류열전달계수를 결정하였다. 대류열전달계수는 792에서 2,107 W/m$^2$로 분석되었다. 대류열전달 계수는 액상식품과의 상대속도가 증가함에 따라서 증가하였고, 점도가 증가함에 따라서는 감소하였다.

• Journal of the Korean Institute of Gas
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• v.3 no.1
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• pp.27-32
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• 1999

Chemical processes are highly nonlinear, multivariable systems and have complex structures. However, the controllability evaluation procedures are complicated, and the required information is very often unknown at the early design stage. Therefore, it is necessary to develop a procedure to evaluate and enhance controllability while designing processes and plants. To evaluate controllability in the design stage, it is most efficient to analyze process structure. Relative order can be used as a measure of 'physical closeness' between input and output variable. Structural controllability analysis using relative order is shown to be effective in a case study of heat exchanger network synthesis.

• Journal of the Korean Society for Geothermal and Hydrothermal Energy
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• v.13 no.4
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• pp.1-7
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• 2017

The energy slab is a ground coupled heat exchanger equipped in building slab structures, which represents a layout similar to the horizontal ground heat exchanger (GHEX). The energy slab is installed as one component of the floor slab layers in order to utilize the underground structure as a hybrid energy structure. However, as the energy slab is horizontally arranged, its thermal performance is inevitably less than the conventional vertical GHEXs. Therefore, stainless steel (STS) pipes are alternatively considered as a heat exchanger instead of high density polyethylene (HDPE) pipes in order to enhance thermal performance of GHEXs. Moreover, not only a floor slab but also a wall slab can be utilized as a heat-exchangeable energy slab in order to maximize the use of underground space effectively. In this paper, four field-scale energy slabs were constructed in a test bed, which consist of the STS and HDPE pipe, and a series of thermal response tests (TRTs) was conducted to evaluate relative heat exchange efficiency per unit pipe length according to the pipe material and the configuration of energy slabs. The energy slab equipped with the STS pipe shows higher thermal performance than the energy slab with the HDPE pipe. In addition, thermal performance of the wall-type energy slab is almost equivalent to the floor-type energy slab.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 2006.06a
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• pp.21-24
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• 2006

수소의 소규모 분산 생산 기술은 본격 적 인 수소 인프라가 도입되기 전에 연료전지 자동차의 수소 충전용이나 분산 발전형 연료전지의 수소 공급을 위해 필요하다. 생산 용량은 수소 기준으로 $20{\sim}100 Nm^3/hr$ 정도로 현재로선 천연가스의 수증기 개 질법이 가장 경제적인 공정으로 알려져 있다. 소규모 생산에 따른 열효율 저하를 줄이 기 위해 단위 공정들이 통합된 컴팩트 개질 시스템의 개발이 필요하다. 연료전지 자동차용 수소 인프라 조기 구축을 위하여 수소충전소 구축과 국산화 천연가스 수증기 개질기 개발을 병행하여 진행하였다. 수소 충전소 구축 부분은 충전소 부지 확보, 건물 건축, 각종 유틸리 티 설치의 토목 부분과 천연가스 개질형 수소 제조 유닛 설치, 수소 압축, 저장, 디스펜싱 시스템 설치를 포함하고 있으며 고압 설비에 대한 인허가 대응 및 안전대책 작업도 진행하였다. 구축된 수소충전소는 향후 연료전지 자동차 연계 실증 프로그램에 활용할 수 있다. 국산화 핵심 기술 개발을 위하여 열 및 시스템 통합 설계에 의 해 천연가스 수증기 개질기를 제작하고 내부 열교환 구조에 따른 개질기의 성능을 평가하였다. 개발된 개질기는 개질온도 $720^{\circ}C$, 수증기 대 카본 비 2.7의 운전조건에서 $23Nm^3/h$ 이상의 수소 생산이 가능하였으며 73% 이상의 개질 효율을 나타내었다. 개발된 천연가스 수증기 개질기는 향후 수소 정제용 PSA(Pressure Swing Adsorption) 시스템과 연계하여 수소충전소 국산화 엔지니어링 설계 패키지 개발의 핵심 기 술로 사용할 계획이다.시간 정도 운전한 후 시스템을 정지하였다 메탄 전환율과 일산화 탄소 농도, 열효율을 모니터링 하고 있으며, 현재까지 초기 성능을 그대로 유지하고 있다. 앞으로 일일시동-정지 운전 시험을 지속하면서 초기 시동 특성 및 부하 변동에 따른 응답 특성 개선, 그리고 연료전지와의 연계 운전을 실시할 예정이다 한다. 단위 전지 운전 온도 $130^{\circ}C$, 상대습도 37%의 운전 조건에서도 상당히 우수한 전지 성능을 보임에 따라 고온/저가습 조건에서 상용 Nafion 112 막보다 우수한 막 특성을 나타냄을 확인하였다.소/배후방사능비는 각각 $2.18{\pm}0.03,\;2.56{\pm}0.11,\;3.08{\pm}0.18,\;3.77{\pm}0.17,\;4.70{\pm}0.45$ 그리고 $5.59{\pm}0.40$이었고, $^{67}Ga$-citrate의 경우 2시간, 24시간, 48시간에 $3.06{\pm}0.84,\;4.12{\pm}0.54\;4.55{\pm}0.74 $이었다. 결론 : Transferrin에 $^{99m}Tc$을 이용한 방사성표지가 성공적으로 이루어졌고, $^{99m}Tc$-transferrin의 표지효율은 8시간까지 95% 이상의 안정된 방사성표지효율을 보였다. $^{99m}Tc$-transferrin을 이용한 감염영상을 성공적으로 얻을 수 있었으며, $^{67}Ga$-citrate 영상과 비교하여 더 빠른 시간 안에 우수한 영상을 얻을 수 있었다. 그러므로 $^{

• Proceedings of the Korean Society for Agricultural Machinery Conference
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• 2017.04a
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• pp.118-118
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• 2017

지구 온난화에 따른 환경변화로 인하여 최근 10년('02~'11)간 여름의 일수는 4일, 겨울 일수는 16일 각각 증가하였다. 현재 육계사 내의 고밀도 밀집사육으로 인하여 고온스트레스로 하절기 육계의 폐사율이 증가하고 있는 실정이다. 2016년 폭염으로 닭 406.1천수, 오리 15.7천수, 메추리 70천수, 돼지 8천수가 폐사하였다. 이에 혹서기 가축이 약430만수가 폐사하였으며 피해 보상금액 128억원 소요되었다. 본 연구에서는 하절기 고온스트레스 경감과 폐사율 저감을 위해 계사 냉난방 공조와 냉온 음용수 급수를 병행할 수 있는 고효율 환경 개선 시스템을 개발하여 고온스트레스 저감 및 생산성 향상에 목적이 있다. 계사 냉난방 공조 및 냉온음용수 급수 병행 시스템 설계요인을 분석하고 냉난방 공조부하, 냉온수 생산 부하를 고려한 시스템 용량 산정하고 히트펌프, 축열조, 냉난방 및 냉온수 분배장치 등 구성요소로서 공조 및 냉온음용수 급수시스템을 설치하였다. 시스템 용량은 공기-물 히트펌프(10kW,1대), 축열조(10톤), 음용수조(2톤), 열교환기(열교환량,5만kcal/h), 물순환펌프(250W,2대) 및 팬코일유닛(1만kcal/h,4대)으로 시스템 모니터링 및 제어 시스템 개발하여 계사 내 환경, 시스템 성능에 대한 실시간 모니터링을 통하여 저장하였다. 조사항목으로 위치별 온습도, 체중, 사료섭취량, 페사율 등을 조사 분석하였다. 연구결과 계사의 내부온도는 시험구에서는 평균 $25.3^{\circ}C$를 나타내었고 대조구에서는 평균 $28.1^{\circ}C$로서 $2.8^{\circ}C$ 높게 나타났으나 상대습도는 시험구 76.2%, 대조구 75.0%로 큰 차이가 없었다. 냉수급여에 따른 계사 높이별 내부온도는 상하의 온도차가 $4.5^{\circ}C$로 크게 차이가 났다. 육계의 음수량은 혹서기 냉수를 급여한 시험구에서 일일 23.2L, 대조구에서는 21.5L를 섭취하였다. 일일 사료섭취량은 냉수를 급여한 시험구에서 937g, 대조구에서는 725g을 섭취하였다. 사료섭취량은 냉수를 급여한 시험구가 212g 많이 섭취하였으며 사료요구율은 시험구는 1.86, 대조구는 1.91로서 시험구가 낮게 나타났다. 체중은 냉수를 급여한 시험구가 359g 많았으며 증체량은 냉수를 급여한 시험구에서 495g, 대조구에서는 392g으로 나타났다. 폐사율은 냉수를 급여한 시험구에서 84%가 폐사율을 줄일 수 있었다.