• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 한국신재생에너지학회 2011년도 춘계학술대회 초록집
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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.

• 대한전기학회:학술대회논문집
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• 대한전기학회 2007년도 제38회 하계학술대회
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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.

• 대한지리학회지
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• 제41권6호
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• pp.670-681
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• 2006

본 연구는 산림이 잘 보존되고 있는 경기도 구리시 동구릉 지역 내의 완사면 곡두부 지점에서의 호우시 지중수 유출과 지형형성 프로세스를 규명하고자 실시되었다. 본 연구 결과 'U자골' 곡두부의 경우 20mm 이하의 강우시에는 지하수위 변화가 거의 없었으나 곡두사면과 그 상부 지점에서는 총강우량과 강우강도에 의해서 지하수위가 크게 변화하고 있는 것으로 나타났으며, 그 변동 폭은 선행강우량과 그 경과시간, 그리고 강우지속시간과 밀접한 관계가 있는 것으로 확인되었다. 이러한 현상에 영향을 미치는 요인으로는 강우시 형성된 사면의 유출특성, 즉 지하수위 상승에 기인한 복귀류 발생과 'U자골' 곡두사면을 따라 빠르게 흐르는 측방류를 들 수 있으며 이러한 지중수의 흐름은 'U자골' 지형발달에 중대한 영향을 미친다. 사면 곡두부 지형은 지중수에 의해 변형되고 있음을 알 수 있다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제21권1호
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• pp.512-520
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• 2020

개방형 지중열교환기(SCW)는 수직 밀페형 지중열교환기에 비해 높은 용량과 효율을 갖고 있어 최근에 우리나라에서 많이 보급되고 있는 추세이다. SCW형 지중열교환기의 여러 설계 및 운전변수 중 블리딩 운전이 지중 열전도율, 보어홀 열저항 등 열성능 개선에 가장 효과가 큰 것으로 보고되고 있다. 본 연구에서는 SCW형 지중열교환기가 설치된 현장의 열응답시험 결과를 기반으로 블리딩해석 모델을 정립하고 블리딩율 및 지하수 유입수의 위치변화가 SCW형 지중열교환기 열성능에 미치는 영향을 수치해석을 통하여 고찰하였다. 해석결과 지하수가 지중열교환기 상부에서 유입될 경우 지중열교환기 순환수의 시간에 따른 온도증가는 블리딩율이 증가함에 따라 낮아지는 경향을 보였으며, 지중 열전도율은 30% 블리딩율에서 179% 증가하는 결과를 보였다. 반면에 지하수가 지중열교환기 하부에서 유입될 경우 지중열교환기 순환수는 지중과 먼저 열교환을 한 후 유입수와 하단에서 혼합되기 때문에 지중열교환기 순환수의 온도증가는 상부 유입의 경우보다 적으며 블리딩율이 약 10%를 초과하면 일정하게 유지되는 경향을 보였다.

• 한국방재학회:학술대회논문집
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• 한국방재학회 2010년도 정기 학술발표대회
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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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• 한국신재생에너지학회 2010년도 추계학술대회 초록집
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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.

• 한국전산구조공학회:학술대회논문집
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• 한국전산구조공학회 2011년도 정기 학술대회
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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.

• 한국지형학회지
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• 제17권1호
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• pp.29-38
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• 2010

외고개습지는 지리산국립공원내 아고산대의 산사면에 형성된 습지이다. 외견상으로 보아 외고개습지는 현재 잘 보존된 습지의 모습을 보여주고 있다. 대부분의 산지습지들이 고산지대의 정상부 등에 자리하고 있는데 비하여 외고개습지는 비교적 급경사의 산지사면으로부터 평탄한 계곡으로 전이되는 지점에 발달하고 있다. 외고개습지는 현재도 퇴적이 되고 있는 것으로 파악되며 퇴적층의 두께도 1m를 넘는 것으로 조사되었다. 기반암은 편마암과 편암으로 이루어져 있으며, 풍화에 강한 기반암층에 의한 불투수층 형성이 습지형성에 유리한 조건을 갖추고 있는 것으로 판단된다. 습지로부터 유출되는 하천수의 대부분은 습지에서 용출하는 지중수에 의존하고 있으며, 특히 갈수기의 경우 하천수의 전부는 지중수의 용출에 기인하고 있다. 풍수기에 내린 강수효과에 의해서 습지의 유출량은 크게 증가하고, 그와 더불어 지중수 용출량의 비중 또한 커진다.

• 한국GIS학회:학술대회논문집
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• 한국GIS학회 2010년도 추계학술대회
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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.

• 대한전기학회:학술대회논문집
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• 대한전기학회 2007년도 제38회 하계학술대회
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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.