• 한국지반공학회논문집
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• 제29권10호
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• pp.49-56
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• 2013

최근 들어 경제적이고 친환경적인 에너지 활용을 위하여 지열에너지 필요성이 증대되고 있다. 지반의 열전도도(ground thermal conductivity)와 보어홀 열저항(borehole thermal resistance)은 지열 히트펌프 시스템(geothermal heat pump system)의 설계 과정에서 매우 중요한 변수이다. 본 논문에서는 일반 수직밀폐형에서의 U, W 타입의 지중 열교환기(ground heat exchanger)를 매립지 지반에 설치한 후 100시간 연속 운전 조건으로 현장 열성능 실험(thermal performance test)을 수행하였다. 또한 보어홀 열저항 산정 모델들을 이용하여 열효율을 산정한 후 이를 실험값과 비교하였다. 실험 결과 기존에 주로 적용되고 있는 shape factor(SF) 모델보다 multi-pole과 equivalent diameter(EQD) 모델이 계측값과 잘 일치하였다.

• 공업화학
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• 제8권5호
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• pp.729-736
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• 1997

산업폐열을 활용하기 위해 금속염화물-암모니아계 화학열변환기를 설계하고 1kW-1hr 용량의 장치개발을 하였다. 이는 $170^{\circ}C$ 열원을 $210^{\circ}C$ 이상으로 승온시키는 화학열펌프 시스템으로서, 효율적인 화학반응기의 설계를 위하여 필요한 반응물의 양과 반응물의 조건 등을 산출하는 정적계산과 동적모사를 수행하였다. 모사결과 열교환면적이나 반응기내 염의 양 등의 변수에 따라 시스템의 온도와 출력이 변함을 알 수 있었고 또한 반응물질의 양과 겉보기밀도 및 장치구조의 영향을 고찰하고 최적조건을 결정할 수 있었다. 4단계 작동사이클에 따라 운전한 결과 온도 및 출력의 실험치는 모사치와 비교하여 양호한 결과를 얻었으며 이 화학열변환기는 일정온도로 승온시킬 수 있는 특징으로 인해 앞으로 산업공정에서 배출되는 폐열원을 활용할 수 있는 시스템으로서의 가능성을 확인하였다.

• 설비공학논문집
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• 제27권11호
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• pp.581-586
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• 2015

In this study, an analysis was performed on the performance of the solar water heating system with geo-thermal heat pump for a detached house. This system has a flat plate solar collector ($8\;m^2$) and a 3 RT heat pump. The heat pump acts as an auxiliary heater of the solar water heating system. These systems were installed at four individual houses with the same area of $100\;m^2$. The monitoring results for one year are as follows. (1) The average daily operating time of the solar system appeared to be 313 minutes in spring (intermediate season), and 135 minutes and 76 minutes in winter and summer respectively. The reason for the short operating time in summer is the high storage temperature due to low water heating load. The high storage temperature is caused by a decrease in collecting efficiency as well as by overheating. (2) The geothermal heat pump as an auxiliary heater mainly operates on days of poor insolation during the winter season. (3) Despite controlling for total house area, hot water consumption varies greatly according to the number of people in the family, hot water usage habits, etc. (4) The yearly solar fraction was 69.8 to 91.5 percent, which exceeds the maximum value of 80% as recommended by ASHRAE. So the solar collector area of $8\;m^2$ appeared to be somewhat greater for the house with an area of $100\;m^2$. (5) The observed annual efficiency of solar systems was relatively low at 13.5 to 23.6%, which was analyzed to be due to the decrease in thermal efficiency and the overheating caused by a high solar fraction.

• 대한기계학회논문집B
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• 제40권1호
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• pp.39-45
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• 2016

차량용 연료전지의 부하 변동시 열관리는 성능과 내구성에 직결되기 때문에 매우 중요하다. 본 연구에서는 작동 부하 조건 내에 온도를 유지할 수 있도록 하기 위한 열관리 시스템용 선형 상태 궤환 제어기를 설계하였다. 차량용 연료전지 열관리 모델은 레저버, 라디에이터, 바이패스 밸브, 팬 그리고 냉각수 펌프 등으로 구성하였으며, MATLAB/SIMULINK$^{(R)}$으로 개발하였다. 시스템 모델의 비선형성으로 인해, 부하 조건 $0.5A/cm^2{\sim}0.7A/cm^2$ 에서 온도 제어 지령을 정상적으로 달성하기 위해 PWM(Pulse Width Modulation)과 수정된 상태 궤환 제어기를 적용하였고 제어 알고리즘의 성능은 ITAE(Integral time weighted error)로 평가하였다. 수정된 상태 궤환 제어기가 저 부하 구간에서 다른 알고리즘에 비해 더 효율적으로 온도를 제어하는 것을 확인하였다.

• 자원환경지질
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• 제51권1호
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• pp.67-76
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• 2018

본 연구는 해외 친환경에너지타운에서 보어홀 지중열 저장(BTES) 기술을 활용한 융복합 열에너지 공급 시스템의 3가지 사례로서 캐나다의 ADEU(Alexandra District Energy Utility) 및 DLSC(Drake Landing Solar Community)와 덴마크의 Brædstrup Solpark를 조사하였다. 이들 지역 냉난방 시스템들은 효율과 지속가능성을 높이기 위하여 다중 에너지원을 활용하고 있다. ADEU는 리치몬드시에서 726 개의 지중열교환기로 이루어진 지열필드 및 천연 가스 백업 보일러를 이용한 대규모 지역에너지 공급을 위해 개발되었다. 그리고 캘거리시 인근 Okotoks에 위치한 DLSC는 여름철에 풍부한 태양열 에너지를 144 개의 지중열교환기를 통하여 지중에 저장하고 겨울철 난방을 위해 각 주택에 열에너지를 분배하는 계간축열 방식의 지역난방 시스템이다. Brædstrup Solpark 지역난방 시스템은 태양열, 히트 펌프, 보일러 플랜트 및 계간축열을 위한 48 개의 지중열교환기로 구성되며 다중 에너지원을 이용하여 열을 저장한다. BTES 시추공의 심도와 축열량은 지하수 유동과 지반의 열물성에 따라 영향을 많이 받는다. 이러한 시스템들은 경쟁력 있는 에너지 가격으로 장기적인 에너지를 공급함으로서 신뢰성과 경제성을 평가 받았다. 그리고 ADEU와 Brædstrup Solpark는 서비스 영역 확장을 위한 장기 에너지 공급 계획을 기반으로 확장이 진행중이다. 본 조사를 통하여 이러한 시스템들은 사회 경제적인 이익 뿐만아니라 환경적인 관점이 설계에 반영되어 있는 것을 알 수 있었다. 국내에서도 이러한 프로젝트를 실시하기 위해서는 지방 정부 또는 관련 기관의 에너지 정책 지원 뿐만아니라, 관리 기관 설치를 통한 장기적인 협력이 필요하다.

• 자원환경지질
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• 제39권5호
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• pp.607-613
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• 2006

내 수문지열계 가운데 수주지열정(SCW)시스템을 합리적으로 설치이용할 수 있는 조건들은 심도별 지온증가율이 명확하고($2^{\circ}C/100m$심도), 기존의 지하수 열펌프가 필요로 하는 순환수의 유량에 비해 최소 $10{\sim}30%$의 중온의 심부지하수가 산출될 수 있어야 하며, 순환수를 공내로 재주입시 공내붕괴가 일어나지 않는 견고한 암석들이 존재 하여야 한다. 수주지열정의 1개공당 굴착심도는 평균 $400{\sim}500m$이며, 이로 부터 개발가능한 지열에너지는 공당 약 $30{\sim}40RT$ 규모인데 비해 1개 수직지중열교환기가 공급가능한 지열에너지는 $2{\sim}3RT$ 정도이다. 즉 수주지열정 1개공은 $10{\sim}15$개의 수직지중열교환기 역할을 한다. 따라서 이 방식은 수직루프 설치장소의 공간 문제를 해소할 수 있는 유일한 대안으로 인식되어, 현재 전국 각지에서 많은 수의 SCW들이 무분별 하게 비과학적으로 설치되고 있다. 이와 같이 해당지역 수문지열계의 수리 지질학적인 특성과 열적인 특성을 명확히 파악하지 않은 상태에서 수주지열정을 설계 시공하는 경우에 나타날 문제점들은 추후 합리적인 천부지열 개발 이용에 지대한 장애요인이 될 것이다. 따라서 본고는 국내 수문지열계에 적합한 수주지열정을 설계 하는데 있어 필요한 일종의 지침서를 제시하기 위해 작성되었다.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 한국신재생에너지학회 2010년도 추계학술대회 초록집
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• pp.64.1-64.1
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• 2010

In this study, the energy and economic analysis of KIER Zero Energy Solar House (KIER ZeSH) was carried out. KIER ZeSH was designed and constructed in the end of 2009 for the purpose of more than 70% energy self-sufficiency in total load as well as less than 20% of additional construction cost. The several building energy conservation technologies like as super insulation, high performance window, wast heat recovery system, etc and renewable energy system. The renewable heating and cooling system is a kind of solar thermal system combined with geo-source heat pump as a back-up device. The capacity of 3.15kW solar BIPV system was also installed on the roof. The measurement by monitering system of ZeSH was conducted for one year from November 2009 to October 2010. The energy self-sufficiency and economic analysis were conducted based on the this monitering result. As a result, the energy self sufficiency is about 83% which is higher than that of the target and the payback period is 11 years.

• 한국멀티미디어학회논문지
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• 제14권9호
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• pp.1210-1220
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• 2011

본 논문에서는 PC 상의 가상환경과 사용자간의 몰입형 상호작용 인터페이스로서 햅틱 마우스 시스템을 제안한다. 제안하는 햅틱 마우스는 진동감각 및 온열감을 제공하여 몰입감을 높인다. 진동 모듈은 편심모터와 솔레노이드 액추에이터로 구성하였으며 온열감 모듈은 작은 필름형태의 온도 센서와 펠티어 효과기반의 열 펌프를 이용하여 구축한다. 본 햅틱 마우스 시스템의 효용성을 보이기 위해 레이싱 게임 어플리케이션을 제작한 후 이를 사용하여 실험을 수행한다. 실험 결과로부터 제안하는 햅틱 마우스가 가상환경에서 몰입감을 증가시키며 가상환경과 사용자간의 효과적인 인터페이스로 사용될 수 있음을 증명한다.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 한국신재생에너지학회 2007년도 추계학술대회 논문집
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• pp.489-492
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• 2007

Understanding the thermohydraulic processes in the aquifer is necessary for a proper design of the aquifer thermal energy utilization system under given conditions. Experimental and numerical test were accomplished to evaluate the relationship between the geothermal heat exchanger operation and hydrogeological conditions in the open-loop geothermal system. Sand tank experiments were designed to investigate the open-loop geothermal system. Water injection and extract ion system as open-loop borehole heat exchanger was applied to observe the temperature changes in time at injection well, extraction well and ambient groundwater. The thermohydraulic transfer for heat storage was simulated using FEFLOW for two cases of extraction and injection phase operation in sand tank model. As one case, the movement of the thermal plume was simulated with variable locations of injection and extraction well. As another case, the simulation was performed with fixed location of injection and extraction well. The simulation and experimental results showed that the temperature distribution depends highly on the injected water temperature and the length of injection time and the groundwater flow and pumping rate sensitively affect the heat transfer.

• 대한설비공학회:학술대회논문집
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• 대한설비공학회 2005년도 동계학술발표대회 논문집
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• pp.148-154
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• 2005

Ground-source (Geothermal) heat pump (GSHP) systems can achieve a higher coefficient of performance than conventional air-source heat pump (ASHP) systems. However, GSHP systems are not widespread in Japan because of their expensive boring costs. The authors have developed a GSHP system that employs the cast-in-place concrete pile foundations of a building as heat exchangers in order to reduce the initial boring cost. In this system, eight U-tubes are arranged around the surface of a cast-in-place concrete pile foundation. The heat exchange capability of this system, subterranean temperature changes and heat pump performance were investigated in a foil-scale experiment. As a result, the average values for heat rejection were 186${\sim}$201 W/m (for pile, 25 W/m per Pair of tubes) while cooling. The average COP of this system was 4.6 while cooling; rendering this system more effective in energy saving terms than the typical ASHP systems. The initial cost of construction per unit for heat extraction and rejection is ${\yen}$72/W for this system, whereas it is f300/W for existing standard borehole systems.