• 설비공학논문집
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• 제11권5호
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• pp.684-691
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• 1999

A load calculation program based on TFM(Transfer function method) has been proposed in this study. The validity of the current method has been verified by comparing heat gain calculation by TRF(Thermal response factor) with that by CTF(Conduction transfer function) adopted in ASHRAE. In addition, it seems that the CTF coefficients given in ASHRAE tables have somewhat ambiguity The load calculation program developed in the current study has been employed to calculate cooling load from the exterior walls and roof of example 6 in the ASHRAE. The results are found in good agreement.

• 한국지반공학회논문집
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• 제32권7호
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• pp.5-14
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• 2016

최근 들어 경제적이고 친환경적인 에너지 활용을 위하여 지열에너지의 필요성이 점차 증대되고 있다. 특히 지열히트펌프 시스템(geothermal heat pump system)으로 불리는 지열 냉난방 시스템의 적용성이 계속 확대되고 있다. 이러한 지열히트펌프 시스템에서 지반의 열전도도와 열확산계수와 같은 지중 열물성은 설계 과정에서 매우 중요한 변수이기에 현장 열응답 시험(thermal response test)을 통해 지반의 열전도도를 산출해야 한다. 본 논문에서는 U와 2U 타입의 지중 열교환기를 매립지 지반에 설치한 후 48시간 동안 현장 열응답 시험을 수행하였으며 지반의 열전도도 뿐만 아니라 지반의 열확산계수를 비선형 회귀분석을 통해 산정할 수 있는 방안을 제시하였다. 또한 지중 열교환기가 설치된 지반의 시료를 채취하여 실내 열물성 실험을 수행하였으며 이를 현장 열응답 시험을 통해 도출된 지반의 열전도도 및 열확산계수 값과 비교하였다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제30권4호
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• pp.93-99
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• 2014

최근 들어 경제적인 지열에너지 활용을 위하여 에너지 파일의 적용이 확대되고 있다. 특히 더 높은 열 교환 효율을 확보하고자 에너지 파일의 경우 통상적인 U자형 또는 W자형과 같은 라인형 지중 열교환기가 아닌 코일형 지중 열교환기를 매입하는 경우가 늘어나고 있다. 본 연구에서는 매립지 부지에 PHC 코일형 열교환기 형태의 에너지 파일을 설치하고 240시간 동안 현장 열응답 시험(thermal response test)을 실시하였다. 또한 현장에서 지층별로 시료를 채취하여 실내에서 현장 지층 물성으로 시료를 재조성한 후 비정상 탐침법(non-steady state probe method)을 이용하여 지층별 열전도도와 열확산계수를 측정하였고 등가의 열물성으로 환산하였다. 실험 결과 현장 열응답 시험에 의한 지반의 열전도도와 실내 탐침법으로 측정된 지반의 열전도도는 5%내에서 일치하였으며 아울러 지반의 또 하나의 중요한 설계인자인 등가 열확산계수의 측정방법도 제시하였다.

• 한국지열·수열에너지학회논문집
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• 제8권4호
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• pp.32-40
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• 2012

Geothermal heat pump(GHP) systems use vertical borehole heat exchangers to transfer heat to and from the surrounding ground via a heat carrier fluid that circulates between the borehole and the heat pump. An Important feature associated with design parameters and system performance is the local thermal resistances between the heat carrier flow channels in the borehole and the surrounding ground. This paper deals with the in-situ experimental determination of the effective thermal properties of the ground. The recorded thermal responses together with the line-source theory are used to determine the thermal conductivity and thermal diffusivity, and the steady-state borehole thermal resistance. In addition, this paper compares the experimental borehole resistance with the results from the different empirical and theoretical relations to evaluate this resistance. Further, the performance simulation of a GHP system with vertical borehole heat exchangers was conducted to analyze the effect of the borehole thermal resistance on the system performance.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제5권5호
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• pp.421-428
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• 2004

열사이폰 열교환기는 잠열을 이용한 대량의 열수송 능력과 증기류의 열확산에 의한 온도 분포의 균일화, 경량, 간단한 구조, 빠른 열응답 특성 등의 우수성을 가지고 있다. 본 연구에서는 이와 같은 우수성을 보유하고 있는 열사이폰 열교환기에 대하여 기하학적 형태, 유체의 물성, 열유속 및 내부압력 등 열사이폰의 작동에 관련된 변수들에 관하여 열전달 성능을 실험적으로 연구하였다. 평관형 및 마이크로 그루브형 열사이폰에서 마이크로 그루브수의 변화와 작동유체는 증류수, 메탄올 및 에탄올의 종류 변화에 대한 실험적인 연구를 수행한 결과, 열전도계수와 증발 잠열값이 큰 증류수가 메탄올 및 에탄올보다 비등열전달계수가 높게 나타났다. 또한 마이크로 그루브형 열사이폰이 평관형 열사이폰보다 비등열전달계수가 높게 나타났으며 작동유체가 증류수인 경우 $2{\~}2.5$배 메탄올인 경우 $1.5{\~}2$배, 에탄올인 경우 $1.3{\~}1.5$배 높게 나타났다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제29권8호
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• pp.37-51
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• 2013

에너지파일은 말뚝 내부에 열교환을 위한 순환파이프를 설치하여 파이프 내에 열전달 유체를 순환시킴으로써 주변 지반의 열에너지와 말뚝 간의 열교환을 가능하게 한 구조물이다. 에너지파일은 기존의 지중 열교환기와 비교하여 경제적, 시공적인 측면에서 많은 장점을 가지고 있다. 본 논문에서는 코일형 PHC 에너지파일을 시공하여 그 열적거동을 실험 및 수치해석을 통하여 평가하였으며, 해당 에너지파일의 예비설계를 수행하였다. 현장 시공된 코일형 PHC 에너지파일에 대한 현장 열응답시험(thermal response test, TRT)를 실시하고, 이 결과를 Man et al.(2010)이 제안한 개선된 원통형 열원 모델(solid cylinder source model) 결과와 비교하였다. 또한 현장 열응답 시험 결과를 FLUENT를 이용한 전산유체(computational fluid dynamics, CFD) 수치해석을 통해 모사함으로써, 대상 지반의 열전도도를 역해석을 통해 산정하였다. 코일형 PHC 에너지파일에 설치된 코일형 열교환 파이프의 파이프 루프 간 간격에 따른 열간섭을 평가하기 위하여 코일피치에 변화를 주며 수치해석을 수행하였으며, 결과를 통해 코일피치에 따른 에너지파일의 열거동 및 열교환 효율을 평가하였다. 마지막으로 수치해석을 통해 코일형 PHC 에너지파일과 일반적인 복합 U-형 열교환 파이프가 삽입된 PHC 에너지파일 간의 열교환 효율을 비교하여 코일형 PHC 에너지파일의 등가 열교환율(또는 등가 환산계수)을 제시하였고, 이를 PILESIM2를 이용한 설계 알고리즘에 적용함으로써 해당 에너지파일의 예비설계를 수행하였다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제6권2호
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• pp.202-209
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• 2005

경사 열사이폰 열교환기는 잠열을 이용한 대량의 열수송 능력과 증기류의 열확산에 의한 온도 분포의 균일화, 경량, 간단한 구조, 빠른 열응답 특성 등의 우수성을 가지고 있다. 본 연구에서는 이와 같은 우수성을 보유하고 있는 경사 열사이폰 열교환기에 대하여 경사각의 변화, 작동유체의 종류, 열유속 및 내부압력 등 열사이폰의 작동에 관련된 변수들에 관하여 열전달 성능을 실험적으로 연구하였다. 평관형 및 마이크로 그루브형 경사 열사이폰에서 실험적인 연구를 수행한 결과, 마이크로 60그루브형으로 경사각이 $30^{\circ}$이고 작동유체가 증류수인 경우 비등열전달계수는 $15000\;W/m^3K$으로 나타났으며, 이 간은 평관형 경사 열사이폰의 비등열전달계수보다 1.6배 정도 높게 나타났다. 그리고 작동유체가 증류수인 경우 평관형 열사이폰에서 비등열전달계수는 경사각이 $25^{\circ}{\sim}30^{\circ}$ 범위에서, 메탄올과 에탄올에서는 경사각이 $20^{\circ}{\sim}25^{\circ}$ 범위에서 최대 비등열전달계수를 나타났다. 또한 평관형 열사이폰은 경사각이 $25^{\circ}{\sim}30^{\circ}$범위에서, 마이크로 그루브형 열사이폰은 경사각이 $20^{\circ}{\sim}25^{\circ}$사이에서 최대 비등열전달 성능을 나타내었다.