• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 2010.11a
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• pp.123.2-123.2
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• 2010

본 논문에서는 2008년 4월 이후 지열원 열펌프가 설치되어지는 현장에 시험공의 지중열전도도를 현장열응답법을 이용하여 측정하였으며, 그간에 측정된 지중열전도도를 이용하여 전국의 지중온도 및 지중열전도도의 산포도를 정리하였다. 지중열교환기의 심도가 150m일 때 지중온도 분포는 약 $12.0{\sim}19^{\circ}C$의 넓은 분포를 보였으나 대부분의 지중온도가 $15.0{\sim}17.0^{\circ}C$의 범위에 분포하였으며, 지중열전도도의 경우도 마찬가지로 1.50 ~ 9.00 W/mk 값으로 아주 넓은 분포를 보였으나 2.30 ~ 2.90W/mk 값이 가장 많이 나타냈다.

• Journal of Energy Engineering
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• v.14 no.1
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• pp.30-36
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• 2005

This paper reports the experimental study of the heat transfer characteristics of the wake region behind a cylinder in cross flow. Local heat transfer coefficient was measured from the stagnation point (θ=0°) to 180°, and the variation of Nu in the axial direction along the cylinder was also studied. The results show that the heft transfer rate at the rear (θ=180°) near the duct wall can increase as much as 58% over the 2 dimensional value at the center of the duct. The heat transfer profiles in the wake region also show distinct effects of the aspect ratio and the heat transfer boundary condition.

• Tunnel and Underground Space
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• v.21 no.4
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• pp.297-306
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• 2011

In this paper, we performed thermodynamic energy balance analysis of the underground lined rock cavern for compressed air energy storage (CAES) using the results of multi-phase heat flow analysis to simulate complex groundwater-compressed air flow around the cavern as well as heat transfer to concrete linings and surrounding rock mass. Our energy balance analysis demonstrated that the energy loss for a daily compression and decompression cycle predominantly depends on the energy loss by heat conduction to the concrete linings and surrounding rock mass for a sufficiently air-tight system with low permeability of the concrete linings. Overall energy efficiency of the underground lined rock caverns for CAES was sensitive to air injection temperature, and the energy loss by heat conduction can be minimized by keeping the air injection temperature closer to the ambient temperature of the surroundings. In such a case, almost all the heat loss during compression phase was gained back in a subsequent decompression phase. Meanwhile, the influence of heat conductivity of the concrete linings to energy efficiency was negligible.

• Proceedings of the Materials Research Society of Korea Conference
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• 2010.05a
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• pp.4.2-4.2
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• 2010

최근 열전달율을 획기적으로 향상시킬 수 있는 고 열전도성 나노유체가 주목을 받고 있다. 고 열전도성 나노유체는 액상보다 열전도도가 수백~수만 배 높은 고상의 금속 또는 비금속 나노입자를 물이나 오일 등에 미량 균일하게 분산시킴으로써 기존의 유체가 가지지 못한 높은 열전도율과 분산안정성을 갖는 기능성유체를 말한다. 고 열전도성 나노유체는 기존 냉각시스템에서 냉각유체만 교체할 경우에도 열전달 효율을 20% 이상 향상시킬 수 있는 저비용 고효율작동 유체이다. 이 나노유체는 발전설비, 공조설비, 에너지 산업, 석유화학, 화학공업, 제철산업, 가정용 냉난방설비, 자동차 등 산업 전 분야의 열교환시스템에 활용이 가능하다. 따라서 고 열전도성 나노유체는 종래 열효율의 한계를 돌파할 수 있는 에너지 이용 효율 향상 기술의 패러다임을 바꿀 혁신적인 신소재로 여겨지고 있다. 그러나 현재까지 개발된 나노유체는 초기 열전도 특성은 우수하나 장기간 분산안정성이 확보되지 않아 시간이 경과함에 따라 열전도도가 점점 감소하는 경향을 보인다. 또한 탄소나노튜브를 분산한 나노유체의 경우와 같이 유체의 점도가 크게 증가하여 실제 산업에 적용 시 커다란 동력손실을 초래할 수 있으며 열교환시스템에 파울링이 발생할 소지가 크다. 이러한 문제점을 해결하기 위해서는 나노유체에서 열전달이 일어나는 메커니즘이 규명되어야 하지만 아직 명확한 이론이나 가설이 정립되어 있지 않다. 이 논문에서는 나노유체가 높은 열전도율을 보이는 현상을 설명할 수 있는 몇 가지 이론을 살펴 보고 지금까지 개발된 안정성이 아주 높은 나노유체의 열전도 특성을 비교 분석하여 획기적인 열전도성 나노유체 개발 가능성을 살펴보고자 한다. 이를 위해 나노입자의 조성, 유체 내 농도 및 자기장 등이 나노유체의 열전도율에 미치는 영향을 연구하였다.

• Proceedings of the Korean Institute of Surface Engineering Conference
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• 2017.05a
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• pp.129-129
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• 2017

열전재료는 열에너지를 전기에너지로 또는 전기에너지를 열에너지로 직접 변환하는데 가장 널리 사용되는 재료이다. $Bi_2Te_3$계 열전 재료는 400K 이하의 비교적 저온 영역에서 높은 성능지수(Dimensionless Figure of merit, ZT($={\alpha}2{\sigma}T/{\kappa}$, ${\alpha}$: 제백계수, ${\sigma}$: 전기전도도, T: 절대온도, ${\kappa}$: 열전도도))를 나타내는 열전재료이며 자동차 시트나 정수기 등에 응용되고 있다. 열전모듈은 제조시 수십 개에서 수백 개 이상의 n형 및 p형 열전소자를 알루미나($Al_2O_3$)와 같은 세라믹 기판(substrate) 상에 접합된 동 전극 위에 전기적으로 서로 직렬로 접합시켜 제조한다. 기존의 열전모듈의 제조방법에는 동 전극 위에 위에 Sn합금 분말과 플럭스(flux)의 혼합물인 솔더페이스트를 스크린 인쇄법을 사용하여 동 전극에 도포한 다음, 그 위에 열전소자를 얹고 약 520K의 열풍을 가하여 솔더를 용융시켜 열전소자와 동 전극을 접합시킨다. 스크린 인쇄법에서는 인쇄 압력이 일정하지 않으면, 솔더페이스트 층의 두께가 균일하지 않게 되어 열전소자 접합부의 불량을 유발시킨다. 그러나 열모듈은 단 하나의 접합 불량이 모듈 전체의 열전변환성능에 심각한 영향을 줄 수 있기 때문에 본 연구에서는 이러한 문제점을 해결하기 위해, 솔더페이스트를 도포하지 않고 열전소자를 직접 동 전극과 접합할 수 있는 방법을 고안하였다. 무전해도금을 이용한 니켈층을 형성시킨 $Bi_2Te_3$계 열전소자 표면에 약 $50{\mu}m$의 주석도금층을 전기도금법을 구사하여 형성시켰다. 그 후, wire cutting을 통하여 $3mm{\times}3mm{\times}3mm$의 크기로 절단한 주석도금된 열전소자를 동 전극에 얹고 1.1KPa의 압력을 가하면서 523K의 핫플레이트 위에서 3분간 방치하여 직접(direct) 열압착 접합을 실시하였다. 접합부의 단면을 SEM을 이용하여 관찰한 결과, 동 전극과 열전소자 사이의 계면에 용융 후 응고된 주석층이 결함없이 균일하게 형성된 양호한 접합부를 관찰할 수 있었다. 따라서, 솔더페이스트를 이용하지 않고, 열전소자 표면에 주석도금을 실시한 후, 동 전극과 직접 열압착 본딩을 실시하는 방법은 균일한 접합계면을 얻을 수 있는 새로운 공정으로 기대된다.

• Journal of the Microelectronics and Packaging Society
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• v.29 no.4
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• pp.89-94
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• 2022

Thermoelectric materials can directly convert a temperature gradient to an electrical energy and vice-versa, and their performance is determined by the electrical conductivity, Seebeck coefficient, and thermal conductivity. However, it is difficult to establish an effective strategy for enhancing performance since electrical conductivity, Seebeck coefficient, and thermal conductivity are strongly dependent on the composition, crystal structure, and electronic structure of the material, and show a correlation with each other. Herein, based on the understanding of the formulas related to the performance of thermoelectric materials, we provide a methodology to establish feasible defect engineering strategies of thermal conductivity reduction for improving the performance of thermoelectric materials in connection with the experimental results.

• Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers A
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• v.37 no.12
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• pp.1567-1572
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• 2013

To supply electric power in certain extreme environments such as a spacecraft or in military applications, a radioisotope thermoelectric generator has been highlighted as a useful energy source owing to its high energy density, long lifetime, and high reliability. A radioisotope thermoelectric generator generates electric power by using the heat energy converted from the radioactive energy of a radioisotope. In this study, FE analyses such as radiation shield analysis, heat transfer analysis, and power recovery rate analysis have been carried out to achieve an optimal design for a radioisotope thermoelectric generator using $SrTiO_2$.

• Journal of the Korean Society for Geothermal and Hydrothermal Energy
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• v.3 no.2
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• pp.9-15
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• 2007

Thermal conductivity of rocks is one of the most important parameters in designing a geothermal heat pump system, because heat exchange rate depends primarily on thermal conductivity of rocks. In this paper, the measurement methods of thermal conductivity, thermal conductivity of rocks, and heat exchange rate are discussed.

• Journal of Hydrogen and New Energy
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• v.18 no.3
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• pp.275-283
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• 2007

본 논문은 세관(ID<7 mm) 내 R-22와 R-134a의 증발 열전달과 유동양식에 대한 실험적 연구이다. R-22와 R-134a의 유동양식을 관찰하기 위해 내경 2와 8 mm의 파이렉스 튜브를 사용하였고, 열전달 계수는 내경 1.77, 3.35, 5.35 mm의 수평 평활동관에 대해서 측정하였다. 증발 유동양식에서 내경 2 mm의 환상류 영역이 내경 8 mm에 비해 저건도 영역에서 발생하는 것을 확인할 수 있었고, 내경 2 mm의 유동양식은 Mandhane의 선도와 많은 오차를 보였다. 세관(ID<7 mm) 내 증발 열전달 계수는 종래의 대구경관(ID>7 mm)에 비해 관직경에 대한 영향이 많이 나타나는 것을 알 수 있었다. 내경 1.77 mm의 열전달 계수는 내경 3.36 mm와 5.35 mm에 비해서 20내지 30% 정도 높은 것을 나타났다. 또한 종래의 열전달 상관식(Shah's, Jung's, Kandlikar's and Oh-Katsuda's correlation)과 비교한 결과, 실험 데이터는 상관식과 많은 이탈 정도를 보였다. 따라서 실험데이타를 기초로 세관내 R-22와 R-134a에 적용할 수 있는 증발 열전달 상관식을 새로이 제안하였다.

• KSCE Journal of Civil and Environmental Engineering Research
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• v.30 no.6C
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• pp.231-239
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• 2010

This paper presents the thermal conduction analysis (using ABAQUS ver 6.10 and FLUENT ver 6.3.26) of geothermal energy for PHC, steel and copper energy piles by considering subsurface environment, thermal efficiency of grouting materials, and fluid velocity of circulating fluid. Results show that higher thermal efficiency for copper pile is observed followed by steel and PHC piles depending on the grouting materials and subsurface condition. The fluid velocity of 0.6m/s presents most efficient outflow temperature (275.4K) and heat exchange rate (103.1W/m) for the case of PHC pile during 8 hours operation. Analysis of operation schedule concludes that 16 hours of stand-by allows charging geothermal energy following 8 hours operation in winter season is most appropriate with 0.1K of temperature difference from the steady-state condition.