• 제목/요약/키워드: 열펌프시스템

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저온 상변화 물질 특성을 이용한 태양열 물펌프 실용화 연구개발(II) ­시스템 구성 및 작동분석 (Development of a Solar Powered Water Pump by Using Low Temperature Phase Change Material ­ System Construction and Operation Analysis ­)

  • 김영복;이양근;이승규;김성태;나우정;민영봉
    • 한국축산시설환경학회지
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    • 제9권2호
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    • pp.69-78
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    • 2003
  • 태양열을 동력원으로 하여 열에너지를 동력으로 변환, 물을 양수할 목적으로 저온 상변화물질인 펜탄을 작동물질로 하는 에너지변환장치를 제작하여 실험하였다. 장치는 각부의 크기를 그 기능과 상호작용 원리에 따라 논리에 맞게 최적 설계하였다. 장치의 제작 후 실험을 통하여 그 운전 특성을 분석하여 성능향상에 필요한 자료를 획득하고자 하였다. 작동물질인 펜탄을 가열하는 탱크 내부의 온도는 사이클 경과시간에 따라 약 $40­86^{\circ}C$ 범위에서 변동하고 있었으며, 물탱크내 온도 약 $23­24^{\circ}C$, 공기탱크 내 온도 $22­23.5^{\circ}C$ 범위에서 비교적 일정하게 유지되고 있었다. 응축기내의 온도와 냉각수출구 온도는 냉각수입구 온도수준에 따라 정의 상관관계로 변하고 있는 것을 알 수 있었으며, 또한 열 교환 능력도 냉각수 온도수준이 낮을수록 커진다는 것을 확인하였다. 물탱크 내 온도와 응축기내 온도가 상당히 차이가 나므로 물탱크와 응축기와의 연결거리를 최소화하고 연결파이프 크기를 큰 것으로 하여 내부물질이동 저항을 줄이는 것이 바람직하다는 것을 알 수 있었다. 실험 중 양수량은 1.6­2.4 liter로 나타났으며, 냉각시간의 수준에 따른 물탱크내의 흡입물높이 상승은 차이를 나타내지 않았다. 응축기로부터의 냉각수 배출파이프가 연장되지 않은 경우 냉각수 유량이 5.9 liter/min 이었으나 연장파이프가 있을 때는 2.3 liter/min으로 나타났다. 이러한 현상에서 양수하는 물의 온도가 낮고 유량이 부족한 경우에는 연장파이프를 이용하는 것이 좋고, 냉각수치 양은 풍부하지만 그 온도가 낮지 않은 경우에는 연장파이프를 이용하지 않는 것이 좋다는 사실을 알 수 있다. 실험에서의 응축기내 냉각수의 최대 열교환량은 95.75 kJ/min로 나타났다. 작동물질가열탱크와 기액 분리탱크 내의 압력은 0.13­0.14 MPa.a, 물탱크와 응축기내의 압력은 약 0.11 MPa.a정도로 나타났다.

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스피커의 후면기공과 입력부하의 변화에 따른 스피커의 음향특성 (A Study of Loudspeaker Specifications by the Back Cavity and a change of Electrical Load)

  • 연주봉;이한량;이충호
    • 한국음향학회:학술대회논문집
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    • 한국음향학회 2001년도 추계학술발표대회 논문집 제20권 2호
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    • pp.233-236
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    • 2001
  • 일반적으로 스피커를 동작시키게 되면, 스피커 보이스 코일에 열이 발생하게 되고, 열에 의한 보이스코일의 저항의 증가가 나타나게 되는데, 기존의 연구는 저음용 스피커(Woofer) 만을 대상으로 스피커의 음향특성 변화들에 관해 수행되었다. 그러나, 현대의 스피커는 A/V시스템분야의 발전에 따라 고음재생의 충실도가 강조되고 있는 경향이므로, 고음용 스피커(Tweeter)에 대한 열 발생의 영향을 조사하였다. 본 연구에서는 고음용 스피커의 입력전력에 따른 특성 변화를 조사하고, 입력전력의 증가로 인한 보이스코일(voice coil)의 저항 증가에 따른 고음용 스피커의 특성변화에 관해 실험하였다. 그리고, 스피커의 진동에 의한 펌프(pump) 역할을 이용하는 냉각용 구멍을 뚫어 스피커의 특성변화를 검토하였다. 실험대상으로는 직경 25mm의 돔(Dome)형 진동판을 가진 고음용 스피커와 이 스피커의 후면 중심부에 구멍을 뚫어 열 방출구가 형성된 3종의 시료를 대상으로 특성변화를 비교$\cdot$측정하였다. 여기에서, 사용된 시료는 국내 Y사의 판매용 고음용 스피커로 제품의 원 상태인, 구멍이 없는 것을 기준시료로 하고, 이와 동일한 제품들의 후면에 각각 직경 5mm, 10mm, 15mm의 구멍을 가공하여 비교시료로 하였다. 기준 및 비교시료의 스피커 특성을, 한국산업규격 KS C 6027의 측정법에 따라, 입력 1W 상태에서 기준시료의 사양을 측정하였고[1], 입력을 0.5W, 1W, 2W, 4W, 8W, 16W로 가하여, 시료별 입력증가에 따른 스피커의 주파수 응답특성, 임피던스(Impedance), 조화 왜(Harmonic Distortion)의 변화율 측정을 통해 스피커의 특성변화 정도를 검토하였다. 향후, 본 연구의 결과는 고음용 스피커의 특성 열화에 대한 예측 및 개선 방안을 제시하는 기본 자료로 활용이 가능할 것으로 사료된다.용하여 현금흐름예측을 할 수 있는 Model을 제시하였다. 특히 건설공사의 현금흐름 예측의 중요한 요소인 Cash-Out에 대하여, 공사비 구성요소인 자재, 노무, 중기, 외주, 경비등 각 Resource의 보할(Weights)을 실 공사원가에 따른 보할의 변화와 Resource들의 Time Lag를 적용 기존 연구자의 Model과 다른 Model을 제시하였다. 또한 기존 연구자들의 Model과 비교하여 편리성, 정확도 및 신뢰성이 높은 Model임도 증명하였다.세대까지도 발현수준이 유지될 것으로 판단된다. 이러한 연구결과는 계통으로 확립된 형질전환 동물에 부여된 새로운 유전형질은 지속적으로 후대로 유전될 수 있음을 제시한다.잖⨀瘀Ā퀇Āゑ잖⨀Ā퀇Ԁ￿™잖⨀䌀Ā퀇ĀꄏĀꀏꄏĀꀏ₱?⨀Ā Ԁ￿䂱?⨀ऀĀ耀Ā삱?⨀؀Ā Ā?⨀ጀĀ耀Ā?돀ꢘ?⨀硩?⨀ႎ?⨀?⨀넆돐쁖잖⨀쁖잖⨀/ࠐ?⨀焆덐瀆倆Āⶇ퍟ⶇ퍟ĀĀĀĀ磀鲕좗?⨀肤?⨀⁅Ⴅ?⨀쀃잖⨀䣙熸ጁ↏?⨀

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발전소 폐열을 이용한 농업시설용 히트펌프시스템의 난방 성능 분석 (Heating Performance Analysis of the Heat Pump System for Agricultural Facilities using the Waste Heat of the Thermal Power Plant as Heat Source)

  • 강연구;강석원;백이;김영화;장재경;유영선
    • 생물환경조절학회지
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    • 제26권4호
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    • pp.317-323
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    • 2017
  • 쓰레기 소각장이나 산업체의 폐열을 농업에 활용한 사례는 몇몇 있었다. 그러나 온배수를 농업에 활용한 사례는 전무하였으며, 치어, 종패 등을 양식하는 수산업이 대부분이었다. 본 연구에서는 화력발전소의 온배수(폐열)를 열원으로 이용하는 120 RT 규모의 냉난방시스템을 제주특별자치도 서귀포시 안덕면 소재의 $5,280m^2$ 아열대 작물(망고) 재배온실에 설치, 10월에서 다음해 2월까지 약 5개월 동안 난방을 실시하여 난방에너지 비용 절감 효과 등 분석하였다. 난방에너지 비용 절감효과는 면세경유에 대하여 87%이였으며, 또한 발전소의 온배수를 에너지원으로 재활용함으로서 62%의 이산화탄소 배출 저감 효과를 얻었다. 본 연구를 계기로 2015년에 해수가 수열에너지 분야로 재생에너지에 포함되었다. 해수의 표층의 열을 히트펌프를 사용하여 변환시켜 얻은 에너지라는 수열에너지 분야의 기준과 범위를 볼 때, 이는 온배수가 재생에너지에 포함되었다고 말해도 과언이 아닐 것으로 사료된다. 그 이유는 온배수도 해수임에도 불구하고 온도가 일반 해수보다 $7{\sim}8^{\circ}C$ 높아, 일반 해수를 히트펌프의 열원으로 이용하는 것보다 온배수를 열원으로 이용했을 때 히트펌프의 성능이 높기 때문이다. 또한 같은 해 농식품부의 폐열 재이용 시설 지원 사업이 발표되어, 발전소 온배수뿐만 아니라 산업체와 소각장의 폐열을 농업에 활용하면 지원을 받을 수 있게 되었다. 이 사업에 의하여 2015년 당진시, 하동군, 제주시, 곡성군이 선정되었으며, 2016년 태안군, 서귀포시 등이 선정되어, 2016년 말 곡성군과 제주시가 공사를 완료, 농업에 폐열을 활용하고 있으며(제주시는 발전소, 곡성군은 산업체 폐열을 이용하고 있음), 기타 지역은 추진 중이다.

외피의 Passive Design 요소와 신재생에너지를 적용한 생물안전 밀폐시설의 에너지 시스템 개선방안 연구 (A Study on the Energy Improvement Plan of using Passive Design with Exterior Envelopes and Renewable Energy for Bio Safety Labotratory)

  • 황지현;범도;홍진관
    • 설비공학논문집
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    • 제26권10호
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    • pp.491-496
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    • 2014
  • In general, the entire air supply of a bio-safety laboratory (BSL) should be exhausted on the outside to ensure bio-safety, and the air conditioning system should always be operated to maintain a difference in the room pressure. As a result, the annual energy consumption of such a building is approximately five or ten times higher than that of an office building of the same magnitude. Thus, this study applies an actual operating system that targets BSL. The energy consumption is analyzed using the Energy Plus V8.0 program (an energy analysis program), and five kinds of cases that depend on the energy consumption of the basic BSL system are also analyzed. As a result, the energy consumption in Case 1 (basic system) is of 324.95 GJ. When the basic system of Case 1 is compared to that in Case 2 (basic system+passive design with exterior envelopes), an annual energy savings of is 6.9% is achieved. For Case 3 (basic system+Photovoltaic, PV) 12.7% is achieved, and for Case 4 (Solar Geothermal Hybrid System of renewable energy, SGHS) 49.5% is achieved. If a passive design with exterior envelopes and renewable energy system (PV+SGHS) is combined, as in Case 5, the energy consumption would be 118.15 GJ. Therefore, when this last system is compared to a basic system, the passive design with exterior envelopes and renewable energy system (PV+SGHS) can reduce energy consumption by 63.6%.

열교환기에서 부식이 열전달에 미치는 영향에 관한 연구 (A Study of The Effect of Corrosion on Heat Transfer in a Heat Exchanger)

  • 권현민;권정태
    • 한국산학기술학회논문지
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    • 제20권9호
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    • pp.227-232
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    • 2019
  • 심층수와 표층수의 온도 차이를 이용하는 히트펌프 시스템이나 해수열원 발전시스템(OTEC)의 열교환기는 해수의 염분에 의하여 발생하는 열교환기의 표면 위에서의 부식 현상에 의하여 열전달 성능이 저하된다. 본 연구는 이중관식 열교환기 실험을 통하여 부식시간에 따른 열전달저하를 실험하고 분석한 내용을 제시한다. 이러한 연구는 고가의 티타늄 열교환기를 대체하기 위하여 알루미늄에 전착 코팅을 하여 제작된 코팅 관을 통해 수행되었다. 코팅 두께 10, 15, $20{\mu}m$의 알루미늄 관 및 티타늄 관을 각각 6주, 12주, 18주씩 가속 부식시킨 후에 이중관 열교환기 실험을 통하여 코팅 두께 및 부식 시간에 따른 열전달의 변화를 측정하고 분석하였다. 코팅이 얇을수록 더 빠르게 블리스터 현상이 발생하였다. $15{\mu}m$의 코팅 관의 경우 12주 부식까지는 좋은 열전달 성능을 보였으나, 18주 부식의 경우에서 열전달 성능의 감소를 보였다. 연구결과로부터 본 실험 조건에서는 $20{\mu}m$의 두께로 코팅된 알루미늄관이 티타늄을 대체할 수 있는 열전달 성능을 가질 수 있음을 확인하였다. 또한, 부식 시간에 따른 부식 열저항의 증가에 대한 고찰을 통하여 향후 부식 열저항 모델 개발의 방법론을 제시하였다.

상지상식 멤브레인 액화천연가스 저장탱크의 안전성 향상 방안 (A study on the safety improvement of above ground membrane LNG storage tank)

  • 이승림;김한상
    • 에너지공학
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    • 제21권4호
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    • pp.339-345
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    • 2012
  • 최근 안정성 및 경제성 측면에서 완전방호식 LNG 저장탱크(full-containment LNG storage tank)의 대안으로 검토되고 있는 멤브레인 LNG 저장탱크(membrane LNG storage tank)에 대해서 정량적 위험성 평가 방법(QRA; Quantitative Risk Analysis)과 유한요소해석법(FEM; Finite Element Method)을 통하여 안전성 평가를 수행하였다. 본 논문에서는 유한요소해석법(FEM)을 통한 구조안전성 평가에서 140,000 $m^3$ 저장용량을 갖는 LNG 저장탱크의 두 가지 모델은 저장탱크 시스템에 대한 강도 안전성과 누출 안전성 측면에서 해석한 결과에 의하면 모두 안전한 것으로 평가되었다. 또한, 고장수목분석(FTA; Fault Tree Analysis)을 통하여 멤브레인 LNG 저장탱크에 안전성을 강화하기 위해 설계 초기모델에 안전장치로서 멤브레인 바닥부의 충격흡수장치(impact absorber structure), 1차 멤브레인 저장 파손 시 콘크리트 외부탱크(outer tank) 코너부(corner part)의 열충격(thermal stress)을 감소시킬 수 있는 열보호장지(secondary barrier) 및 펌프 낙하 시 안전장치로서 펌프캐쳐(pump catcher)를 보완하고 평가하였다. 결론적으로 개선된 멤브레인 LNG 저장탱크는 안전성 측면에서 완전방호식 LNG 저장탱크와 대등하다는 결론을 도출할 수 있었다.

복합 미생물 배양기의 제어시스템 개발 (Development of control system for complex microbial incubator)

  • 김홍직;이원복;이승호
    • 전기전자학회논문지
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    • 제27권1호
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    • pp.122-126
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    • 2023
  • 본 논문에서는 복합 미생물 배양기의 제어시스템을 제안하였다. 제안하는 제어시스템은 복합 미생물 배양기의 제어부, 통신부, 전원부, 제어시스템 등으로 구성된다. 복합 미생물 배양기의 제어부는 아날로그 신호와 디지털 신호의 변환, LCD 패널을 이용한 디스플레이, 수위센서, 온도센서, pH 농도센서 등과 같은 센서들의 신호 제어를 하도록 설계 및 제작한다. 사용하는 수위센서는 기존 수위센서가 거품과 같은 이물질 등으로 인해 측정이 어려운 문제점을 해결하고자 직진성이 우수한 IR 레이저 방식을 사용하여 정확한 수위 측정이 가능하도록 설계 및 제작한다. 온도센서는 열 저항 원리를 사용하여 측정함으로써, 높은 정확도와 누적 저항 오차가 없도록 설계하여 사용한다. 통신부는 2개의 LAN 포트와 1개의 RS-232 포트로 구성하여 복합 미생물 배양기에서 사용되는 LCD 패널, PCT 패널, 로드셀 컨트롤러 등의 신호를 제어부에 전달할 수 있도록 설계 및 제작한다. 전원부는 제어부와 통신부가 원활하게 동작할 수 있도록 24V, 12V 5V 등 3개의 전압 공급 단자로 구성하여 전원을 공급하도록 설계 및 제작한다. 복합 미생물 배양기의 제어시스템은 PLC를 사용하여 pH 농도센서, 온도센서, 수위센서 등의 센서값과 배양에 사용되는 써큘레이션 펌프, 써큘레이션 밸브, 로터리 펌프와 인버터 로드셀 등의 동작을 제어한다. 제안된 복합 미생물 배양기의 제어시스템의 성능을 평가하기 위하여 공인인증기관에서 실험한 결과는 수위 측정감도의 범위가 -0.41mm~1.59mm로, 물 온도의 변화 폭이 ±0.41℃로 현재 상용으로 판매되는 제품들 성능보다 우수한 성능으로 동작됨이 확인되었다. 따라서, 본 논문에서 제안한 복합 미생물 배양기의 제어시스템의 효용성이 입증되었다.

지속가능 온실 냉난방을 위한 강변여과수 취수 및 회수시스템 개발 (Development of Riverbank Filtration Water Supply and Return System for Sustainable Green House Heating and Cooling)

  • 조용;김대근;김형수;문종필
    • 한국유체기계학회 논문집
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    • 제15권2호
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    • pp.20-29
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    • 2012
  • The green house on the waterfront is air-conditioned by a water-source heat pump system with riverbank filtration water. In order to supply riverbank filtration water in alluvium aquifer, the riverbank filtration facility for water intake and recharge, two pumping wells and one recharge well, has been constructed. The research site in Jinju, Korea was chosen as a good site for riverbank filtration water supply by the surface geological survey, electrical resistivity soundings, and borehole surveys. In the results of two boreholes drilling at the site, it was revealed that the groundwater table is about 3 m under the ground, and that the sandy gravel aquifer layer in the thickness of 6.5 m and 3.5 m occurs at 5 m and 7 m in depth below the ground level respectively. To prevent the recharge water from affecting the pumped water which might be used as heat source or sink, the distance between pumping and recharge wells is designed at least 70 m with a quarter of recharged flow rate. It is predicted that the transfer term, the recharge water affects the pumping well, is over 6 months of heating season. Hydrogeological simulation and underground water temperature measurement have been carried out for the pumping and recharge well positions in order to confirm the capability of sustainable green house heating and cooling.

열펌프와 잠열축열을 이용한 온실 난방시스템의 열특성과 시뮬레이션 모델개발 (Thermal Energy Characteristics and Simulation Model Development for Greenhouse Heating System with Heat Pump and Latent Heat Storage)

  • 노정근;송현갑
    • Journal of Biosystems Engineering
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    • 제26권6호
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    • pp.553-562
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    • 2001
  • The greenhouse heating system with heat pump and latent heat storage was built for development of simulation model and validation. The computer simulation model for the system to predict temperature of air, soil surface and cover film in the greenhouse were developed and its validity was justified by actual data. From the analysis of experimentally measured and the simulation output, following results were obtained. 1. The expected values of inside air temperature for the greenhouse with a heat pump and a latent heat storage system were very much close to the experimental values at the error range of 1.0$\^{C}$. 2. The expected values of soil surface temperature fur the geenhouse with a heat pump and a latent heat storage system were very much close to the experimental values at the error range of 1.0$\^{C}$. 3. The expected values of thermal energy flow fur the greenhouse with a heat pump and a latent heat storage system were very much close to the experimental values at the error range of 167.2kJ/m$^2$h. 4. Heat lass value of day time was found to be larger than that of night time as much as 1.11 time. 5. At day time. the inside air temperature was shown to be higher than the set point of 7.0$\^{C}$. At night time, the inside air temperature was controlled in order to maintain higher temperatures than the set point.

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선형열원법에 의한 지중유효열전도도와 보어홀 전열저항 해석 (Analysis of Effective Soil Thermal Conductivities and Borehole Thermal Resistances with a Line Source Method)

  • 이세균;우정선;노정근
    • 한국태양에너지학회 논문집
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    • 제30권4호
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    • pp.71-78
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    • 2010
  • Investigation of the effective soil thermal conductivity(k) is the first step in designing the ground loop heat exchanger(borehole) of a geothermal heat pump system. The line source method is required by New and Renewable Energy Center of Korea Energy Management Corporation in analyzing data obtained from thermal response tests. Another important factor in designing the ground loop heat exchanger is the borehole thermal resistance($R_b$). There are two methods to evaluate $R_b$ : one is to use a line source method, and the other is to use a shape factor of the borehole. In this study, we demonstrated that the line source method produces better results than the shape factor method in evaluating $R_b$. This is because the borehole thermal resistance evaluated with the line source method characteristically reduces the temperature differences between an actual and a theoretical thermal behaviors of the borehole. Evaluation of $R_b$ requires soil volumetric heat capacity. However, the effect of the soil volumetric heat capacity on the borehole thermal resistance is very small. Therefore, it is possible to use a generally accepted average value of soil volumetric heat capacity($=2MJ/m^3{\cdot}K$) in the analysis. In this work, it is also shown that an acceptable range of the initial ignoring time should be in the range of 8~16hrs. Thus, a mean value of 12 hrs is recommended.