• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 2011.05a
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• pp.193-193
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• 2011

현재까지 대부분의 지열원 열펌프 시스템에 관한 연구는 열펌프 유닛과 지중열교환기에 대해 개별적으로 수행되었으며, 열펌프 유닛과 지중열교환기 설계 및 최적화의 공통변수인 지중순환수 유량에 따른 시스템 전체에 대한 연구성과는 매우 미미한 실정이다. 본 연구에서는 현재 국내에서 인증되어 보급되고 있는 물매물 지열원 열펌프 유닛의 성능 자료를 분석하고, 지중순환수 유량 변화에 따른 물대물 열펌프 유닛의 성능 실험 및 지중열교환기 형상에 관한 설계 및 분석을 수행하여 지열원 열펌프 시스템 최적화에 관한 기반 기술 확보하고자 하였다. 현재 국내의 물대물 지열원 열펌프 유닛의 냉방 및 난방 조건에서의 최소 인증 COP는 각각 4.1과 3.45이다. 다양한 용량 및 성능을 갖는 국내 인증 물대물 지열원 열펌프 유닛에 대한 정량적 성능 분석을 위하여 3.5kW(1RT) 용량당의 지중순환수 유량과 COP를 고찰하였다. 냉방운전시 3.5kW 단위 용량당 열펌프 유닛의 지중순환수 유량은 10.73에서 18.52LPM을 나타냈으며, 난방운전에는 10.41에서 18.16LPM을 나타냈다. 이때, 냉방 COP는 4.1에서 5.4의 값을 나타냈으며, 난방 COP는 각각 3.5에서 4.2를 나타냈다. 인증 열펌프 유닛에서 지중순환수 유량과 열펌프 유닛의 냉난방 성능은 일정한 경향성을 나타내지 않았다. 지중순환수 유량에 따른 지열원 열펌프 유닛과 시스템의 성능을 정량적으로 분석하고자 지중순환수 유량 변화에 따른 물대물 지열원 열펌프 유닛 성능 실험을 수행하고 이를 기반으로 지중열교환기를 설계 및 분석하였다. 냉난방 각 운전모드에서 ISO 13256-2 규격과 NRGT 101 규격을 기준으로 지중순환수와 부하측 유량 6LPM 에서 36LPM 사이에서 변화시키며 성능 실험을 수행하였다. 냉방 및 난방모드 모두 유량이 증가함에 따라 열펌프 유닛 COP가 증가하였으나, 유량 증가에 따른 열펌프 유닛 COP 증가율은 감소하였다. 지중순환수 유량이 18LPM 이상에서는 COP 상승폭은 미소하였다. 기존문헌의 부하 산정자료와 열펌프 유닛 실험 성능 데이터를 이용하여 지식경제부 고시 2009-332호에 준하여 수직밀폐형 지중열교환기를 설계하고 순환펌프 소요동력을 이용하여 시스템 COP를 분석하였다. 지중열교환기 설계 시 국내에서 가장 많이 사용되고 있는 상용지중열교환기 설계프로그램인 GLD 프로그램을 사용하였다. 지중순환수와 부하측 2차 유체 유량 증가 시에 열펌프 유닛 COP 증가율 대비 시스템 COP 증가율은 감소하였으며, 난방모드에서는 일정 유량 이상에서는 열펌프 유닛 COP는 증가하였으나, 시스템 COP는 감소하였다. 또한, 지중순환수 유량 증가에 따라 지중열교환기 길이가 증가하였으며, 냉난방시의 지중열교환기 길이차이가 증가하였다. 지열원 열펌프 시스템의 고효율화 및 시공비 절감을 통한 경제성 확보를 위해서는 지열원 열펌프 유닛 성능과 지중열교환기 형상 공통 변수인 지중순환수 유량을 함께 고려하여 시스템을 설계하여야한다.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 2010.06a
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• pp.173-173
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• 2010

This thesis identified basic design elements (Sustainable Yield, Temperature of Groundwater, Depth of Well, Separation Distance between wells) regarding installation of Standing Column Well, Geothermal Heat pump System by dynamic analysis.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 2009.11a
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• pp.576-580
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• 2009

This thesis identified basic design elements(Sustained Yield, Depth of Well, Separation Distance between wells) regarding installation of Standing Column Well, Geothermal Heat pump System by dynamic analysis.

• Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers B
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• v.29 no.3 s.234
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• pp.306-313
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• 2005

The performance of a regenerative pump is affected by many parameters, especially blade shape of impeller, leakage flow in the clearance and head losses at the inlet & outlet. An impeller with J-shape blade was designed and 5 times scale up model was tested at similarity conditions to evaluate the performance. Performance variations with clearance change were executed. The amounts of leakage flow through the clearance were estimated using the one-dimensional leakage flow models and analysis. Main leakage flow is generated through the gap between the impeller and casing. The inlet & outlet head losses were also estimated. Such corrections are very important to evaluate the final performance of the impeller and pump. Cavitation test was also performed at 1,200 rpm. NPSH of the regenerative pump was obtained and growth of cavity within blades was visualized.

• Proceedings of the Korean Society of Propulsion Engineers Conference
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• 1999.10a
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• pp.9-9
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• 1999

액체로켓 엔진의 분사기와 연소실 설계에 사용될 재생냉각형 칼로리미터의 냉각유로를 설계하였다. 사용할 펌프의 수두는 5기압이며 이로써 끓는점 아래에서 작동할 수 있고 동시에 넓은 냉각 면적을 가지는 유로의 형상을 결정하였다. 유로에서의 압력강하와 온도분포는 전산유동해석에 의하여 구하였고 열부하는 기존의 연소 해석과 1차원해석에 의한 결과를 적용하였다. 해석결과로서 유로의 폭이 4mm에서 2.5mm까지 2단계로 줄었다가 다시 2단계로 늘어나는 냉각유로를 설계하였으며 이 때 높이는 2mm로 일정하게 유지하였다. 유량 변화에 의한 레이놀즈 수는 1.9$\times$$10^4$, 2.4$\times$$10^4$, 2.9$\times$$10^4$이며 세 경우 모두 주어진 펌프수두 이내의 압력강하를 보였으나 온도상승과 성능상의 여유를 고려하여 레이놀즈 수 2.4$\times$$10^4$인 경우를 최종 설계안으로 결정하였다.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 2007.06a
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• pp.466-469
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• 2007

Heat pumps are used for air-conditioning systems in commercial buildings, schools, and factories because of low operating and maintenance costs. These systems use the earth as a heat source in heating mode and a heat sink in cooling mode. Ground heat exchangers are classified by a horizontal type and vertical type according to the installation method. A horizontal type means that a heat exchanger is laid in the trench bored in 1.2 to 1.8 m depth. And a vertical type is usually constructed by placing small diameter high density polyethylene tube in a vertical borehole. Vertical tube sizes range from 20 to 40 mm nominal diameter. Borehole depth range between 100 and 200 m depending on local drilling conditions and available equipment. In this study, to evaluate the performance of single u-tube with bentonite grouting, single u-tube with broken stone grouting and double n-tube bentonite grouting of vertical ground heat exchangers, test sections are buried on the earth and experimental apparatus is installed. Therefore the heat transfer performance and pressure loss of these are estimated.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 2010.06a
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• pp.198.1-198.1
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• 2010

The goal of this study is to measure and compare the performance of solar heat pump for room and hot water heating. To accomplish the goal, solar heat pump with alumium roll bond type evaporator and indoor heat exchanger(condenser) was built and fully instrumented with thermocouples and pressure transducers etc. The test results showed that the COP(coefficient of performance) of HFC-134a($CF_3CH_2F$) were higher than those of CFC-12($CF_2Cl_2$). One "stratospherically safe" new refrigerant is 1,1,1,2-tetrafluoroethane(HFC-134a), which is thermodynamically similar to CFC-12 and considered to be a potential direct replacement for CFC-12 in air-conditioning and refrigeration applications. The solar heat pump system for room heating was designed to show the best efficiency that the room temperature make $18{\sim}20^{\circ}C$ and $23{\sim}25^{\circ}C$ in the southern part of South Korea during November, December, and January.

• The KSFM Journal of Fluid Machinery
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• v.6 no.2 s.19
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• pp.29-33
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• 2003

The periphery pump (or regenerative pump) has been generally applied in the automotive fuel pump due to their low specific speed (high heads and small flow rate) with stable performance curves. In this study, the performance prediction of side channel type periphery pumps has been developed. The prediction of the circulatory flow rate is based on the consideration of the centrifugal force field in the side-channel and in the impeller vane grooves. For the determination of performance curve (head-flow rate), momentum exchange theory is used. The effects of various geometric parameters and loss coefficients used in the performance prediction method on the head and efficiency are discussed, and the results were compared with experimental data.

• Proceedings of the KSME Conference
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• 2002.08a
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• pp.581-584
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• 2002

The periphery pump(or regenerative pump) has been generally applied in the automotive fuel pump due to their low specific speed(high heads and small flow rate) with stable performance curves. In this study, the performance prediction of side channel type periphery pumps has been developed. The prediction of the circulatory flow rate is based on the consideration of the centrifugal force field in the side-channel and in the impeller vane grooves. For the determination of performance curve(head-flow rate), momentum exchange theory is used. The effects of various geometric parameters and loss coefficients used in the performance prediction method on the head and efficiency are discussed and the results were compared with experimental data.

• Proceedings of the SAREK Conference
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• 2009.06a
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• pp.946-951
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• 2009

The research aims to study a new, optimum and renewable energy application method that can cover the minimum energy and operation costs within a range of school budgets. By deriving the optimum application method, it is expected to maximize the cooling/heating and water heating energy saving efficiencies for educational facilities. Therefore, this research carried out a study on the new/renewable energy utilization technique diffusion expansion method and the optimum method. As a result, the first optimum plan was introduced with the multi-type geothermal heat pump 174kW + solar heat collector $94\;m^2$ + highly efficient electronic cooling/heating device (EHP) 249.4kW. On the other hand, the second optimum plan was induced as the multi-type geothermal heat pump 255.2kW + highly efficient electronic cooling/heating device (EHP) 168.2kW.