• 한국농업기계학회:학술대회논문집
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• 한국농업기계학회 2002년도 동계 학술대회 논문집
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• pp.139-144
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• 2002

본 연구에서 열발생탱크, 모타, 로타와 스탯, 순환펌프, 열교환기로 구성된 풍력-열변환시스템을 제작하여 열교환에 미치는 몇 가지 요인에 대하여 시험하였다. 주요결과는 다음과 같다. 가. 풍력열교환시스템은 발열부, 구동부, 열교환부로 구성하였다. 나. 열교환성능시험에서 열교환에 미치는 요인은 유체주입량 3수준, 점성유체의 종류 2수준, 로타의 졸류 3수준, 로타와 스텟의 간격 3수준으로 정하여 열교환시험을 하였다. 다. SAS GLM procedure를 사용하여 열교환량에 대한 각 처리의 효과에 대해 조사해본바 유체주입량이 열 교환량에 가장 큰 영향을 미친다는 것을 발견했다. 라. 최고열교환량은 처리조건 R3 로타, 유체주입량 110 L, 로타와 스텟의 간격 17mm, A 오일에서 발생했으며 7,800 kcal/h 가 되었다. 마. 열 변환효율을 극대화하려면 열발생탱크의 직경보다는 높이를 크게 하고 유체를 최대 높이까지 주입하는 것이 바람직하리라 사료된다.

• 생물환경조절학회지
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• 제12권3호
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• pp.107-113
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• 2003

본 연구에서는 온실의 온풍식 난방시스템 연통에 장착할 수 있는 폐열 회수기의 성능 개선을 목적으로 기 설계된 세 가지 열교환 장치와 기존의 장치에서 열교환 면적과 파이프의 두께 및 공기흐름 방향을 개량한 새 열교환 장치에 대해 열회수 성능을 실험적으로 비교 분석하였다. 그 결과 기존의 열 교환장치인 A형, B형 및 C형의 열회수 성능은 동일 송풍전입에서 각각 42.2%, 40.6% 및 54.4% 정도였으나 , 새로 개량된 D형은 69.2%로써 가장 현저히 높게 나타났다. 그러나 열회수용 공기의 흐름방향 변화에 따른 열회수 성능 개선효과 (A형 대비 B형)는 없는 것으로 나타나 적정 송풍기 용량이라면 직선형이 공기의 흐름방향 180${\circ}C$ 굴절시키는 헤어핀형보다 효과적인 것으로 판단된다. 결국 열회수 성능은 열회수 시스템의 열교환 면적과 열교환 파이프의 두께 및 풍속에 크게 좌우되는 것으로 나타났다. 따라서, 열교환 파이프의 내구성 등 을 고려하여 기능한 한 범위 내에서 열 교환면적을 증대시키거나 열교환 파이프의 두께를 앓게 하고 풍속을 증대시키는 것이 열회수 성능 개선효과와 직결됨을 알 수 있었다. 그리고 송풍기 용량이 필요이상으로 큰 경우, 소비전력이 많게 되는 등의 문제가 있기 때문에 적정용량 및 제품의 안정성을 고려하여 선택해야 할 것으로 판단되었다.

• 한국생물환경조절학회:학술대회논문집
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• 한국생물환경조절학회 2001년도 봄 학술발표논문집
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• pp.100-102
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• 2001

본 연구에서는 온실의 난방에 사용되는 열풍식 난방기 등의 배기 연통에 부착하여 배출되는 가스로부터 열을 회수할 수 있는 장치를 개발함에 있어서 연통과 열회수 장치간의 열 교환 성능을 3가지 상이하게 설계된 열 교환 장치(Fig. 1 참조)에 대하여 실험적으로 비교 분석하였다. Fig. 1-(a)는 열 교회수기 개발을 위해 기존에 사용한 장치로서 회수용 공기의 흐름방향이 배기 연통과 직각을 이룬 형식이며, Fig. 1-(b) 및 (c)는 열 회수 성능 개선을 위해 새로 설계된 형식으로서 각각 열 교환 파이프의 배치형식이 상이하나 회수용 공기의 흐름방향이 180도로 굴곡되는 U-자형 흐름이 이루어지도록 하였다. 실험에 사용된 공기 순환 펜의 용량은 AB-형의 경우에는 최대 25㎥/min이고, C-형 및 D-형의 경우는 공히 최대 42㎥/min으로서 송풍전압 조절장치를 이용하여 풍량을 연속적으로 조절할 수 있도록 하였다. U-자형 흐름형식인 C-형 및 D-형의 경우 흐름 방향의 굴곡으로 인한 마찰저항이 있을 것으로 예상은 했으나 당초 예상했던 것에 비해 마찰 저항이 지나치게 큰 것으로 밝혀졌다. 비록 설계된 열교환 튜브의 배열형식별 열 교환기의 외부 모양이 달라 회수기의 표면을 통한 대류 열 교환이 다소 차이를 보일 것으로 예상되지만 본 연구에서는 열 회수장치에 내장된 열 교환 튜브부분만을 통한 열 회수율을 중심으로 형식간의 성능을 비교하였다. 실험을 통하여 측정된 자료중 대표적인 예는 Fig-2와 같으며, 측정자료를 기준으로 분석된 열회수 성능에 대한 설계형식별 비교 결과는 Table-1과 같으며, 분석된 결과를 요약하면 다음과 같다: 1. AB-형 열회수시스템의 경우, 초기 투자비용과 현재의 농용 전력요금 하에서 에너지 절감규모를 비교하면, 대체로 1년을 전후하여 투자에 대한 보상이 충분히 가능할 것으로 판단된다. 2. C-형 및 D-형 열회수시스템의 경우, 열 회수용 공기의 흐름방향이 동일 공간내에서 180도 굴절됨으로서 저항이 크게 발생되어 송풍 펜의 전압 증가에 따른 유속증가가 미미하였으며, 굴절형의 열교환장치는 비록 열교환면적은 직선형과 유사하더라도 송풍 펜의 공기저항이 커져서 결국 열 회수성능이 기대했던 것만큼 크게 개선되지는 못했다. 3. 송풍펜의 용량은 AB-형에 사용된 용량인 25㎥/min 전후가 적절할 것으로 판단되며, 적정 송풍 펜용량 하에서 열 회수성능은 굴절형이 직선형보다 효과적인 것으로 나타났다. 다만, 곡선형은 물론 직선형에서도 열교환 튜브의 배치밀도, 튜브 길이 및 두께 등의 변화에 따른 최적화 연구가 수반되어야 할 것으로 판단된다.

• 한국지반신소재학회논문집
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• 제12권4호
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• pp.143-147
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• 2013

지열 에너지는 지구에 저장된 활용하기 쉬운 재생에너지 이며, 열교환 배관 시스템을 통해 수집될 수 있다. 본 연구에서는 터널 주변 라이닝에 지열 에너지를 포집할 수 있는 열교환 파이프 루프를 간편하게 설치할 수 있는 시스템을 개발하였다. 터널 세그먼트에 결합된 열 교환 파이프 루프 시스템은 수송 유체 순환을 통해, 지중 주변의 열을 인근 구조물 또는 지역의 냉난방 열원으로 사용할 수 있다. 터널 세그먼트에 통합 연결된 열 교환 파이프 루프 시스템을 에너지 라이닝 세그먼트(Energy Lining Segment)이라고 명하도록 하겠다. 유럽에서는 터널 라이닝에 열 교환 파이프 루프 시스템을 통합한 수차례의 사례가 있다. 본 연구에서는 에너지 라이닝 세그먼트에 대한 적용성 평가를 위해, 독일 사례와 유럽 도시에 적용된 사례를 조사해 보았다. 또한, 에너지 라이닝 세그먼트의 열 전도특성을 파악하기 위해, 전산유체해석(CFD)을 수행해 보았다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제29권8호
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• pp.65-73
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• 2013

지중 열교환 시스템은 지속적인 에너지 효율의 개선으로 공간 냉난방을 위한 친환경적 에너지 기술로 주목받고 있다. 지중에 매설된 파이프는 내부 유체 순환을 통하여 인접한 지반과 열적 상호작용으로부터 직접적인 열에너지 교환을 수행한다. 하지만, 파이프의 수치모델링에서 열-수리가 연관된 난류해석과 파이프의 긴 세장비에 의한 메쉬사이즈의 부적합성은 열교환 시스템의 적절한 수치해석을 어렵게 하고 있다. 본 논문에서는 파이프 내부 유체흐름에 대한 에너지 보존의 법칙을 적용하여 지배방정식을 유도하였으며, Galerkin수식화와 시간적분을 통하여 열-수리 연동일차원 파이프 요소를 개발하였다. 그리고 제안된 파이프 요소를 기 개발된 다공질 재료를 위한 열-수리-역학(Thermo-Hydro-Mechanical) 해석을 위한 유한요소 프로그램과 결합하였다. 개발된 요소를 이용한 수치해석 결과는 열응답 시험(Thermal Response Test) 결과로부터 주위지반의 유효 열전도도를 평가하기 위하여 사용하는 선형 열원 모델이 인접 파이프간의 열적상호작용과 파이프의 단부효과에 의하여 지반의 열전도도를 과다 평가하는 것으로 보여주었다. 따라서 열응답 시험 해석 결과에 대한 역해석을 적용하여 최적의 수렴성을 보여주는 변환행렬을 제시하였다.

• 월간 기계설비
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• 통권252호
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• pp.50-51
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• 2011

서울시는 최근 자원회수시설에서 쓰레기 소각 시 발생하는 질소산화물 저감방식을 개선해 매년 54억원의 예산을 절감하게 됐다고 밝혔다. 이번 아이디어는 독일 쉬텔링거 모어 소각장의 열교환시스템을 벤치마킹한 것으로 마포 자원회수시설 담당 공무원(김창환 주무관)이 지난 해 6월 독일을 방문한 뒤 제안하면서 탄생하게 됐다. 개선 방식은 질소산화물을 제거하기 위해 설치된 SCR촉매탑의 가온시스템을 LNG를 이용한 닥터버너 방식에서 '소각증기 사용 열교환 방식'으로 전환시킨 것이다.

• 지질공학
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• 제28권3호
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• pp.475-488
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• 2018

본 연구에서는 지하수 관정을 활용하고 밀폐형-개방형이 결합된 복합지열시스템(CWG 시스템)을 시설재배지에 적용하여 열원측 및 부하측의 열교환량과 투입된 전력량 대비 효율을 평가하였다. 또한, 운전 과정에서의 외기온도 및 시설재배지 온도를 평가하여 복합지열시스템 적용시의 냉난방 효과를 분석하였다. 냉방운전시 열원측 열교환량 평가결과, 약 235 L/min의 지하수가 유입되는 개방형에서 평균 90.0 kW/h, 약 85 L/min의 순환수가 유동하는 밀폐형에서 40.1 kW/h의 열교환량이 발생하였으며, 전체 열교환량은평균 130.1 kW/h로 분석되었다. 부하측에서 실질적으로 전달되는 열교환량은 평균 110.4kW/h로 평가되었다. 복합지열시스템의 냉방효율을 분석한 결과, 평균 EER는 5.63으로 분석되었다. 난방운전 시 열원측 열교환량 평가결과, 약 266 L/min의 지하수가 유입되는 개방형에서 평균 60.4 kW/h, 약 86 L/min의 순환수가 유동하는 밀폐형에서 22.4 kW/h의 열교환량이 발생하였으며, 전체 열교환량은 평균 82.9 kW/h로 분석되었다. 부하측에서 실질적으로 전달되는 열교환량은 평균 112.0 kW/h로 평가되었다. 복합지열시스템의 난방효율을 분석한 결과, 평균 COP는 3.92로 분석되었다. 외기온도와 CWG 시스템을 적용한 시설하우스 및 비교 시설하우스 내부온도와의 상관관계를 분석한 결과 30RT 용량의 CWG 시스템 하우스가 비교 하우스에 비해 외기온도 $20^{\circ}C$인 경우 $3.4^{\circ}C$, 외기온도 $25^{\circ}C$인 경우 $6.8^{\circ}C$, 외기온도 $30^{\circ}C$인 경우 $10.1^{\circ}C$, 외기온도 $35^{\circ}C$인 경우 $13.4^{\circ}C$의 온도가 저감되는 것으로 평가되었다. 이러한 결과를 볼 때, 본 시스템을 적용할 경우 일반적으로 외기온도가 $30^{\circ}C$ 이상을 보이는 여름철에 CWG 시스템을 적용하지 않은 시설재배지에 비해 약 $10^{\circ}C$ 이상의 냉방효과가 나타낼 수 있을 것으로 판단된다. 이와 같은 결과는 시설재배지의 복합지열시스템 설계에 활용될 수 있고, 다양한 조건에서의 시험성과와 종합하여 복합지열시스템의 냉난방 효과에 대한 보다 명확한 규명이 가능할 것으로 판단된다.

• 에너지공학
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• 제9권4호
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• pp.366-371
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• 2000

본 연구는 동적형 빙축열시스템에 있어서 증발판이 축열조 상부에 설치되어 생성된 얼음을 주기적으로 분리, 이탈시켜 하부에 설치된 축열조에 저장하는 기존의 하베스트형 빙축열시스템과는 반대로 축열조 내에 증발판을 설치하여 수중에서 얼음을 생성시키고 분리시켜 부럭에 의해 얼음을 띄워 저장하는 새로운 방식의 수중 하베스트형 빙축열시스템 개발에 관한 연구이다. 본 방식은 축열조 내에 증발판이 설치되어 제빙과 탈빙이 이루어짐으로서 기존 시스템에 설치되는 순환펌프나 순환수 분배기 및 배관 등의 설비가 불필요하고, 또한 조내 물과 증발판이 직접접촉에 의해 열교환이 이루어지므로 기존 공기 중에서의 열교환 방식보다 전열효율이 우수한 장점을 가지고 있다. 따라서 본 연구에서는 상기의 수중 빙제조 방식에있어 빙 제조시와 방냉시 축열조의 열특성을 실험적으로 밝혀 시스템 최적화 및 성능 향상에 대한 기초 자료를 제공하고자 하였다.

• 생물환경조절학회지
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• 제11권3호
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• pp.101-107
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• 2002

본 연구에서는 온실의 온풍식 난방시스템 연통에 장착할 수 있는 폐열 회수기의 성능을 개선하기 위하여 각각 상이하게 설계된 3개의 열교환 장치에 대해 열회수 성능을 실험적으로 비교 분석하였다. A형 열회수시스템의 경우, 초기 투자비용과 현재의 농용 전력요금 하에서 대체로 1년을 전후하여 투자에 대한 보상이 충분한 것으로 판단된다. B형 및 C형 열회수시스템의 경우, 열 회수용 공기 흐름방향이 180$^{\circ}$굴절로 저항이 크게 발생되어 송풍팬의 전압 증가에 따른 유속 증가가 미미하며 동일한 열 교환면적에서는 송풍팬의 공기저항 증대로 열 회수 성능이 현저히 개선되지는 못했지만, 직선형보다 B형의 경우 약 5%. C형의 경우 약 13%정도 높은 열 회수효율을 보였다. 송풍팬의 용량은 A형에 사용된 용량인 25m$^3$/min전후가 적절할 것으로 판단되며, 적정 송풍팬 용량 하에서 열회수성능은 헤어핀형이 직선형보다 효과적인 것으로 나타났다. 다만, 헤어핀형은 물론 직선형에서도 열교환 파이프의 배치밀도, 파이프 길이 및 두께 등의 변화에 따른 최적화 연구가 수반되어야 할 것으로 판단된다.

• 대한설비공학회지:설비저널
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• 제40권5호
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• pp.18-24
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• 2011

태양열 집열기에서 생산된 열원을 축열한 축열조의 온수를 겨울에는 직,간접 열교환을 통하여 난방을 실현하고 축열조의 여름에는 흡수식 냉동기 발생기(Generator)에 공급하여 흡수식 냉동기를 가동하고 냉동기에서 생산된 저온의 냉수로 냉방을 실현하는 태양열 냉난방 겸용시스템에 대한 설치 사례를 소개하고자 한다.