• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 한국신재생에너지학회 2010년도 추계학술대회 초록집
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• pp.123.2-123.2
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• 2010

본 논문에서는 2008년 4월 이후 지열원 열펌프가 설치되어지는 현장에 시험공의 지중열전도도를 현장열응답법을 이용하여 측정하였으며, 그간에 측정된 지중열전도도를 이용하여 전국의 지중온도 및 지중열전도도의 산포도를 정리하였다. 지중열교환기의 심도가 150m일 때 지중온도 분포는 약 $12.0{\sim}19^{\circ}C$의 넓은 분포를 보였으나 대부분의 지중온도가 $15.0{\sim}17.0^{\circ}C$의 범위에 분포하였으며, 지중열전도도의 경우도 마찬가지로 1.50 ~ 9.00 W/mk 값으로 아주 넓은 분포를 보였으나 2.30 ~ 2.90W/mk 값이 가장 많이 나타냈다.

• 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.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 한국신재생에너지학회 2010년도 춘계학술대회 초록집
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• pp.167.1-167.1
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• 2010

본 연구에서는 수직 밀폐형 지중열교환기 뒤채움용 그라우트의 종류와 첨가재 종류, 지중열교환기 파이프 단면에 따른 지중열교환기의 성능을 비교 평가하기 위해 현장 시험 시공과 현장 열응답 시험을 수행하였다. 뒤채움용 그라우트재는 벤토나이트와 시멘트를 사용하였으며 첨가제로는 천연규사와 흑연을 적용하였다. 지중열교환기 파이프 단면은 일반적으로 시공되는 U-loop 파이프 단면과 파이프 사이의 열간섭 효과를 최소화 한 3공형 파이프 단면이 적용되었다. 시멘트-천연규사 그라우트재가 벤토나이트-천연규사 그라우트재 보다 큰 지중 유효열전도도를 보이고 흑연을 첨가한 그라우트는 시멘트와 벤토나이트 모두에서 천연규사만 첨가하였을 때 보다 지중 유효열전도도가 높게 나타났다. 3공형 파이프 단면의 경우 단면에 따른 영향을 비교하기 위해 그라우트는 시멘트-천연규사와 벤토나이트-천연규사를 사용하였으며 지중 유효열전도도 측정결과 각각 3.64 W/mK, 3.40 W/mK으로 일반 U-loop 파이프 단면을 사용하였을 때 보다 높게 나타났다.

• 한국방재학회:학술대회논문집
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• 한국방재학회 2010년도 정기 학술발표대회
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• pp.91.1-91.1
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• 2010

본 연구에서는 수직 밀폐형 지중 열교환기를 현장 시험시공하고 현장 열응답 시험을 수행하여 보어홀과 지반의 유효열전도도를 측정하였다. 뒤채움용 그라우트재는 벤토나이트와 시멘트가 고려되었으며 첨가제로는 천연규사와 흑연을 사용하고, 지중 열교환기 파이프 단면은 일반적으로 시공되는 U-loop 파이프 단면과 파이프 사이의 열간섭 효과를 최소화 한 3공형 파이프 단면이 착용되었다. 시멘트-천연규사 그라우트재가 벤토나이트-천연규사 그라우트재 보다 큰 유효열전도도를 보이고 흑연을 첨가한 그라우트는 시멘트와 벤토나이트 모두에서 천연규사만 첨가하였을 때 보다 유효열전도도가 높게 나타났다. 3공형 파이프 단면의 경우 단면에 따른 영향을 비교하기 위해 그라우트는 시멘트-천연규사와 벤토나이트-천연규사를 사용하였으며 유효 열전도도 측정결과 각각 3.65 W/mK, 3.40 W/mK으로 일반 U-loop 파이프 단면을 사용하였을 때 보다 높게 나타났다.

• 지질공학
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• 제22권2호
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• pp.233-241
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• 2012

이 연구의 목적은 현장의 지중열교환기에서 조건별 지중열전도도, 유속, 유량 및 파이프관내 압력을 측정하고, 이들 시험자료들을 분석하여 지열응용의 효율성을 평가하는데 있다. 규정에 따라 현장측정 장비를 설치한 후 3가지 다른 경우에서 각각 열전도도를 얻었다. 2차와 3차 경우의 결과를 바탕으로, 동일한 암반 지중하에서 다른 깊이(506 m, 151 m), 다른 파이프관경(65 mm, 30 mm)별 얻어진 열전도도는 각각 k=2.9, k=2.8로 크게 차이가 나지 않았다. 4차 경우는 2차 경우와 같은 조건의 심도 지중하에서도 이중관일 경우에는 열전도도가 k=2.5로 크게 차이 나지 않았다. 이러한 결과는 지열이용 시, 같은 지질일 경우 깊이가 중요한 변수가 될 수 있음을 보여 주고 있다. 또한 이 시험에서 얻은 물의 유속과 물의 유량 측정값 및 열전도도를 시뮬레이션 분석한 결과, 지열시스템의 운영 시 심도 506 m 지열공 한개가 심도 151 m 지열공 3개 운영보다 더 경제적임이 확인되었다. 비슷한 지중열전도도 환경에서 0.8 m/sec로 같은 유속일 경우 약 4배의 유량($9.3{\sim}9.8m^3/d$, $2.3{\sim}2.5m^3/d$)의 차이를 보였다. 특히 대도시 건물 밀집형 지대 또는 지가가 비싸서 간접비가 많이 발생하는 대도시 지역에서는 훨씬 더 경제적일 것으로 판단된다.

• 대한설비공학회:학술대회논문집
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• 대한설비공학회 2005년도 동계학술발표대회 논문집
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• pp.161-166
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• 2005

The objectives of this paper are to estimate the ground thermal conductivity by ground heat exchangers in two different places - Chooncheon and Wonjoo, and to analyze the effect of ground thermal conductivity on the ground thermal diffusivity and the size of the ground heat exchanger. In Chooncheon area, a single-U type HDPE pipe (25mm diameter) with borehole diameter of 150mm, length of 150m is installed. In Wonjoo area, a single-U type HDPE pipe (40mm diameter) with borehole diameter 150mm, length of 200m is installed. It is found that the ground thermal conductivities are estimated as 2.69 $W/m^{\circ}C$ and 2.99 $W/m^{\circ}C$ in Chooncheon and Wonjoo, respectively. It is also found that the ground heat exchanger size is reduced by 8.6% with 25% increase of ground thermal conductivity, and increase by 11.8% with 25% decrease of ground thermal conductivity.

• 에너지공학
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• 제19권3호
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• pp.143-150
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• 2010

선형열원 해석은 열원 주위가 완전히 균일한 매질로 이루어져 있다는 가정 하에 성립되는 해석이나 실제 보어홀 시스템의 경우 그라우팅 영역은 주위토양과 매우 다른 열물성치를 가진 물질로 이루어져 있다. 본 연구에서는 이러한 그라우팅 영역이 선형열원 해석에 어떠한 영향을 미치는가를 연구하였다. 연구방법으로는 먼저 수치모델을 개발하고 이 수치모델에 의하여 시간에 따른 보어홀 유체온도를 생성한 후 이 유체온도를 선형열원법에 이용하여 지중열전도도와 보어홀 전열저항을 구하며 이렇게 구한 해를 수치모델의 입력조건과 비교함으로서 그 차이점을 규명한다. 이러한 해석결과 선형열원법의 해인 지중열전도도와 보어홀 전열 저항은 수치모델 입력조건에 비해 대략, 86%와 91%의 수준으로 나타났다. 선형열원 해로부터 수치모델의 입력조건을 역산해 나가는 Chart법이 본 연구에서 개발되었으며 시험용 보어홀의 열응답시험 결과와 비교해 본 결과 이 Chart법은 신뢰성이 있는 것으로 나타났다. 그라우트 영역의 열물성치를 변화시켜가며 선형열원해의 특성이 어떻게 변하는지도 검토하였다.

• 대한기계학회:학술대회논문집
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• 대한기계학회 2008년도 추계학술대회B
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• pp.2381-2384
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• 2008

The heat exchange between the Borehole Heat Exchanger(BHE) and the surrounding ground depends directly on ground thermal conductivity k at the certain site. The k is thus a key parameter in designing BHE and coupled geothermal heat pump systems. Currently, although a thermal hydraulic Response Test(TRT) is mostly used in practice, the thermal hydraulic TRT needs additional power and is generally time-consuming. A new, simple wireless probe for hi-speed k determination was introduced in this paper. This technique using a wireless probe is less time-consuming and requires no external source of energy for measurement and predicts local thermal properties by measuring soil temperatures along the depth. Measured temperature data along the depth was analyzed. As a result, the electronic wireless probe can replace the conventional hydraulic TRT method after carrying out the additional research on a lot of local heat flow, etc.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 한국신재생에너지학회 2011년도 춘계학술대회 초록집
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• pp.195.2-195.2
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• 2011

The borehole heat exchanger of Geothermal Heat Pump (GHP) system should be sustainable and cost effective for long term operation. To guaranty the performance of the system thermal Response Tests (TRTs) with simple recommended procedures have been applied in many countries. Korea government developed a standard TRT procedure in order to control the quality on GHP projects. In the TRT procedure interpretation method has a rule that data set has to be interpreted by the line source model(LSM). The LSM employes some assumptions that surrounding medium is homogeneous and the line source is infinite and constant heat flux, however real ground condition is unisotropic and heterogeneous, and showing regional or local ground water flows in many cases. We need to develope improved evaluation models to estimate accurate ground thermal conductivity with respect to geological and influence of ground water because current TRT standard test procedure has limitations to be applied for every locations and system. This study surveyed the uncertainty of the thermal parameters from the interpretation method considering different evaluation period. The interpretation of 208 TRT data sets represents limitations of LSM application that some obtained ground thermal conductivities are statistically unstable and convergence time of ground thermal conductivity over test period shows trends responding the length of test period. This evaluation study will be helpful to provide some effective procedure for the thermal parameter estimation and to complement current TRT standard procedure.

• 대한설비공학회:학술대회논문집
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• 대한설비공학회 2008년도 하계학술발표대회 논문집
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• pp.776-781
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• 2008

A ground heat exchanger in a GSHP system is an important unit that determines the thermal performance of a system and its initial cost. The Size and performance of this heat exchanger is highly dependent on the thermal properties. A proper design requires certain site-specific parameters, most importantly the ground effective thermal conductivity, the borehole thermal resistance and the undisturbed ground temperature. This paper is part of a research project aiming at constructing a database of these site-specific properties, especially ground effective thermal conductivity. The objective was to develop and evaluation method, and to provide this knowledge to design engineers. To achieve these goals, thermal response tests were conducted using a testing device at nearly 150 locations in Korea. The in-situ thermal response is the temperature development over time when a known heating load imposed, e.g. by circulating a heat carrier fluid through the test exchangers. The line-source model was then applied to the response test data because of its simplicity. From the data analysis, the range of ground effective thermal conductivity at various sites is $1.5{\sim}4.0\;W$/mK. The results also show that the ground effective thermal conductivity varies with grouting materials as well as regional geological conditions and groundwater flow.