• 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.

• Proceedings of the KIEE Conference
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• 2007.07a
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• pp.2074-2075
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• 2007

본 연구에서는 침수된 저압 지중함에서 발생될 수 있는 누전 사고시 지중함내의 접지조건이 주변의 대지전위분포에 미치는 영향을 고찰하였다. 저압 지중함 실증실험장을 설계 구축하였으며 3가지 접지조건의 경우에 대해 대지전위 측정 실험을 실시하였다. case 1과 case2와 같은 실증실험을 통해 저압 지중함에 설치되어 있는 접지선은 저압 지중함에서 대지전위 분포에 거의 영향이 없음을 확인하였으며, case 3과 같은 실증실험을 통해 저압 지중함 철재틀에 접지단자를 본딩 할 경우 저압 지중함 주변의 대지전위 상승이 거의 발생되지 않음을 확인하였다. 따라서 저압 지중함 철재틀에 접지단자를 본딩 할 경우 혹시 발생될 수 있는 지중함의 누전에 의한 감전사고를 매우 효과적으로 방지할 수 있을 것이다.

• Journal of the Korean Geographical Society
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• v.41 no.6 s.117
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• pp.670-681
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• 2006

The purpose of this study is to clarify the behavior of subsurface water flow during rainfall on the hillslope in the Dongguneung experimental basin. As a result of the study, the following conclusions were obtained. Under the total rainfall of 20mm, there were no groundwater level changes. However, it was found that total rainfall amount and rainfall intensity were important factors to change groundwater level in hilly slope. Also the rainfall duration and preexisted rainfall amount were important factors to change it on the head hollow. To analyze the modification of 'U-shaped Gol' landform, the pattern of return flow and through flow have to check during storm events. The microgeomorphic change of head hollow is based on the pattern of subsurface water flow.

• Journal of the Korea Academia-Industrial cooperation Society
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• v.21 no.1
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• pp.512-520
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• 2020

Recently, the applications of the standing column well (SCW) ground heat exchanger (GHX) have increased significantly in Korea as a heat transfer mechanism of ground source heat pump systems (GSHP) because of its high heat capacity and efficiency. Among the various design and operating parameters, bleeding was found to be the most important parameter for improving the thermal performance, such as ground thermal conductivity and borehole thermal resistance. In this study, a bleeding analysis model was developed using the thermal response test data, and the effects of bleeding rates and bleeding locations on the thermal performance of anSCW were investigated. The results show that, when the ground water flows into the top of anSCW, the time variation of circulating water temperature decreased with increasing bleeding rate, and the ground thermal conductivity increases by as much as 179% with a 30% bleeding rate. When the ground water flows into the bottom of the SCW, the circulating water temperatures become almost constant after the increase in the beginning time because the circulating water exchanges heat with the ground structure before mixing with the ground water at the bottom.

• 한국방재학회:학술대회논문집
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• 2010.02a
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• pp.91.2-91.2
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• 2010

지면-대기상의 관계에서 지중온도와 토양수분의 역할이 중요함에도 불구하고 이들 변수의 다양한 시공간적 변동성, 관측자료의 한계, 관련자료 및 이해 부족 등으로 인하여 아직까지 체계적인 연구가 이루어지지 못하고 있다. Idso 등(1975)에 의해 처음 토양수분과 지중온도에 대한 연구를 시작으로 Lakshmi 등(2003)은 지중온도가 토양수분과 역의 관계를 가짐을 도출하였으며 이를 이용한 선형회귀분석을 수행하여 토양수분을 예측하였다. 기존연구를 바탕으로 본 연구에서는 설마천 타워(Flux tower)에서 기록된 지중온도와 토양수분 자료를 이용하여 사계절에 따른 상관관계를 분석하였다. 조사기간 동안 토양수분은 봄부터 가을까지의 경우 지중온도가 강한 음의 상관계수를 가지는 반면 겨울의 경우 지중온도와 강한 양의 상관계수를 가지는 것으로 판단이 되었다. 즉, 계절에 따라 지중온도와 토양수분의 관계가 차이가 있음을 알 수 있다. 또한, 본 연구에서 토양수분에 대한 지중온도의 계절별 선형적 관계를 도출하였으며 지표상의 물 에너지 순환에 대한 보다 나은 이해를 줄 것으로 사료된다.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 2010.11a
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• pp.122.1-122.1
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• 2010

수평형 지중열교환기의 지중온도 및 지중열전도도를 분석하기 위해서 경기테크노파크 화단에 수평형 지중열교환기를 설치하였다. 수평형 지중열교환기는 수평 길이 50m, 폭 2.7m, 깊이 2m에 파이프 규격 30mm, 파이프 길이 400m 1본을 매설하였다. 2009년 7월부터 2010년 5월까지 총 7회에 걸쳐 현장열응답방식을 이용하여 지중열전도도를 측정하였다. 측정결과를 분석해보면 수평형 지중열교환기의 지중온도는 계절적인 영향을 많이 받았으며, 지중열전도도는 계절적인 요인과는 무관하게 $1.51{\pm}0.1W/mk$ 범위에서 잘 일치함을 보였다. 이러한 결과로서 수평형 지중열교환기의 현장열응답시험은 현장설치 조건을 모두 반영한 결과를 도출할 수 있을 것으로 판단된다.

• Proceedings of the Computational Structural Engineering Institute Conference
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• 2011.04a
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• pp.157-160
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• 2011

본 연구에서는 광섬유 센서 기반 스마트 모니터링 시스템이 지중 열전도도 측정에도 효율적으로 적용될 수 있는지를 분석하였다. 이를 위해 광섬유 온도센서를 이용하여 지반의 열전도도를 측정할 수 있는 열응답 시험기가 개발되었다. 개발된 열응답 시험기는 기존의 RTD(Resistance Temperature Detector) 온도 센서 외에 광섬유 센서의 한 종류인 FBG(Fiber Bragg Grating) 센서도 실시간적으로 측정할 수 있는 시스템으로 구성되어 있다. 개발된 장비의 적용성 검증을 위하여 주문진 표준사를 이용하여 모형토조 내에 일정한 간극비에 맞추어 시료가 조성되었으며 지중열교환기는 U자형 파이프가 사용되었다. 20시간동안 열응답 시험을 통하여 광섬유 센서와 RTD 센서를 동시에 이용하여 온도값을 측정하여 표준사의 열전도도 값을 산출하였다. 그 결과 모형실험을 통한 열전도도 값은 탐침법을 통해 얻어진 열전도도 값과 선형 열원 모델(line source model) 해석해와 거의 유사하게 나타났으며 광섬유 센서와 RTD 센서와의 온도차는 0.1~0.3$^{\circ}$로써 유사한 값을 나타내었다. 따라서 본 연구에서 개발된 광섬유 기반 열응답 시험기는 지반의 열전도도를 측정하는데 효과적으로 사용될 수 있음을 알 수 있었으며 향후 지열시스템 가동에 따른 지중열 교환기의 손상도 평가 및 경보시스템 개발을 위해 지중열교환기의 거동을 실시간으로 모니터링 하는데 있어서도 효과적으로 사용될 수 있을 것으로 생각된다.

• Journal of The Geomorphological Association of Korea
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• v.17 no.1
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• pp.29-38
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• 2010

Oegogae wetland is sub-alpine wetland which is formed in piedmont area in Jirisan National Park. Apparently Oegogae wetland seems to be well-protected wetland. Most alpine wetlands are located in the summit area, but Oegogae wetland is located in piedmont area which is transitional zone between the steep slope and relatively flat valley bottom. Oegogae wetland is active in terms of sedimentation and exceeds 1m in depth. Penetration tests show that composing material is soft such as peat and organic-rich sediment. Basal rock of the basin is gneiss and gneissic schist in general, which is good for the formation of wetland because those rocks are easy to form low permeability layer. Baseflow from the wetland takes control of the most of stream flow during the wet season and this is especially true during the dry season. Precipitation during the wet season increases water content and base flow from the wetland.

• Proceedings of the Korean Association of Geographic Inforamtion Studies Conference
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• 2010.09a
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• pp.59-61
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• 2010

본 논문은 U-City의 지하시설물 관리 등 원격 지중시설물 계측 및 지반조사정보의 원격계측 등 지중 토목계측 서비스를 위해서 필요한 지중무선통신기술에 대한 기술적 특성에 대해 서술하고, 지중무선통신기술 중 가장 효과적인 자기장통신기술(Magnetic Field Area Network, MFAN)에 대한 분석과 이를 이용한 지중계측 서비스모텔에 대해 연구한 결과를 정리하였다. 향후, 시설물 관리, 방재, 에너지의 효율적 분배, 공사현장의 안전관리 등 다양한 용도로 지중무선통신이 활용될 것으로 예상되며, 지중무선통신을 통해 수집되는 데이터는 GIS와 연계를 통해 효과적인 지중모니터링 시스템이 개발될 수 있을 것이다.

• Proceedings of the KIEE Conference
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• 2007.07a
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• pp.36-37
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• 2007

지중배전설비의 시공품질 향상과 정전을 감소시키기 위해 지중설비의 시공과정을 동영상으로 촬영하여 내실 있는 시공을 유도하고, 촬영된 영상 자료를 편집하여 국산 3D GIS 기반의 DB에 저장할 수 있도록 하였다. 평상시엔 개인용 컴퓨터로 설비점검 스케줄에 따라 관리하다가, 돌발적인 정전이 발생하면 시공당시의 정보를 조회하여 신속히 대응할 수 있는 지중배전설비 시공관리시스템을 연구 개발하였다.