• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 한국신재생에너지학회 2007년도 춘계학술대회
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• pp.460-465
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• 2007

유출지하수는 지하공간이 깊고 넓게 분포하는 건물에서 자연적으로 유출되어 배출되는 낮은 심도의 지하수이다. 본 연구에서는 신축된 교회건물에서 유출되는 지하수를 열원으로 밀폐형태와 개방형태의 열교환기를 활용하여 각각 5RT급 히트펌프시스템을 난방모드로 운전한 결과를 정리하였다. 실험은 난방순환수의 온도를 $43{\sim}49$ $^{\cdot}C$ 범위에서 제어하면서 진행하였으며, 시스템 COP에 있어서 밀폐형은 $4.12{\sim}4.75$, 개방형은 $3.42{\sim}3.98$의 범위에서 측정되었다. 이는 기존의 지열히트펌프시스템의 COP와 대동 소이한 우수한 성능이라고 판단된다. 또한 펌프동력을 제외한 히트펌프 자체 난방COP에 있어서 밀폐형은 $4.69{\sim}5.81$, 개방형은 $4.38{\sim}5.43$의 범위에서 나타났다. 유출지하수의 온도가 겨울철에도 약 $12{\sim}14^{\cdot}C$를 유지하므로 히트펌프와 시스템전체의 COP가 매우 우수한 값을 나타내고 있음이 확인되었다.

• 대한전기학회:학술대회논문집
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• 대한전기학회 2006년 학술대회 논문집 정보 및 제어부문
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• pp.105-107
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• 2006

유출지하수나 지료수를 열원으로 하는 지열히트펌프의 기초자료로 활용하기 위하여 Pond Loop형 열교환기를 설계, 제작하여 유동이 없는 수조 내에서 수조의 온도가 변화함에 따라 일정한 열교환기 입구온도를 유지하면서 열전달량을 측정하였다. 그 결과 수조를 Heat Source로 사용하는 경우 5,500${\sim}$4,500 kcal/h의 열량이 전달되었고, 수조를 Heat Sink로 사용할 경우 5,200${\sim}$3,500 kcal/h의 열량이 전달되었다. 또한 열교환기 관내 유속이 증가함에 따라 열전달량이 증가하는 경향성을 확인할 수 있었고, 이는 동시에 열교환기 입출구의 차압을 증가시킴을 알 수 있었다. 열교환기의 설계단계애서 사용하였던 열전달관계식으로 구한 총괄열전달계수, U와 실험값을 통해 유추한 U값을 비교 한 결과 실험에 의해 유추된 U값이 24${\sim}$27% 설계치 보다 크게 나타났다. 본 연구를 통하여 유출지하수 뿐만 아니라 하수 및 하천수를 이용한 지열히트펌프의 기초자료를 확보할 수 있었다.

• 신재생에너지
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• 제2권2호
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• pp.86-93
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• 2006

유출지하수나 지표수를 열원으로 지열히트펌프의 지초자료로 활용하기 위하여 Pond Loop형 열교환기를 설계, 제작하여 유동이 없는 수조 내에서 수조의 온도가 변화함에 따라 일정한 열교환기 입구온도를 유지하면서 열전달량을 측정하였다. 그 결과 수조를 Heat Source로 사용하는 경우 $5,500{\sim}4,500kcal/h$의 열량이 전달되었고 수조를 Heat Sink로 사용할 경우 $5,200{\sim}3,500kcal/h$의 열량이 전달되었다. 또한 열교환기 관내 유속이 증가함에 따라 열전달량이 증가하는 경향성을 확인할 수 있었고 이는 동시에 열교환기 입출구의 차압을 증가시킴을 알 수 있었다. 열교환기의 설계단계에서 사용하였던 열전달관계식으로 구한 총괄열전달계수, U와 실험값을 통해 유추한 U값을 비교한 결과 실험에 의해 유추된 U값이 $24{\sim}27%$ 설계치보다 크게 나타났다. 본 연구를 통하여 유출지하수 뿐만 아니라 하수 및 하천수를 이용한 지열히트펌프의 기초자료를 확보할 수 있었다.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 한국신재생에너지학회 2006년도 춘계학술대회
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• pp.445-450
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• 2006

유출지하수나 지표수를 열원으로 하는 지열히트펌프의 기초자료로 활용하기 위하여 Pond Loop형 열교환기를 설계, 제작하여 유동이 없는 수조 내에서 수조의 온도가 변화함에 따라 일정한 열교환기 입구온도를 유지하면서 열전달량을 측정하였다. 그 결과 수조를 Heat Source로 사용하는 경우 $5,500{\sim}4,500kcal/h$의 열량이 전달되었고, 수조를 Heat Sink로 사용할 경우 $5,200{\sim}3,500 kcal/h$의 열량이 전달되었다. 또한 열교환기 관내 유속이 증가함에 따라 열전달량이 증가하는 경향성을 확인할 수 있었고, 이는 동시에 열교환기 입출구의 차압을 증가시킴을 알 수 있었다. 열교환기의 설계단계에서 사용하였던 열전달관계식으로 구한총괄열전달계수, U와 실험값을 통해 유추한U값을 비교한 결과 실험에 의해 유추된 U값이 $24{\sim}27%$ 설계치보다 크게 나타났다. 본 연구를 통하여 유출지하수 뿐만 아니라 하수 및 하천수를 이용한 지열히트펌프의 기초자료를 확보할 수 있었다.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 한국신재생에너지학회 2006년도 추계학술대회
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• pp.15-19
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• 2006

유출지하수나 지표수를 열원으로 하는 지열히트펌프의 Pond Loop형 열교환기를 개발하기 위하여 미국에서 상용화된 Slim-Jim 열교환기와 본 연구에서 자체설계, 제작한 Pond-loop type의 열교환기를 유동이 없는 유출수조 내에서 수조온도가 변화함에 따라 일정한 열교환기 입구온도를 유지하면서 열전달량의 변화를 측정하였다. 그 결과 유출수를 Heat Source로 사용하는 경우 Slim-Jim에서는 $8,000{\sim}11,000 kcal/hr$의 열량이 전달되었고, 자체 제작한 열교환기에서는 $11,000{\sim}16,000kcal/hr$의 열량이 전달되었다. 유출수를 Heat Sink로 사용할 경우 Slim-Jim에서는 $2,500{\sim}7,000 kcal/h$의 열량이 전달되었고, 자체제작한 열교환기의 경우, $6,800{\sim}14,00 kcal/hr$의 열량이 전달되었다. 측정된 열전달량을 바탕으로 총괄열전달계수를 구한 결과 Slim-Jim 열교환기의 경우 $210{\sim}340 kcal/hr\;m^2{\circ}C$, 자체개발한 열교환기의 경우 $350{\sim}590 kcal/hr\;m^2{\circ}C$로 나타나 자체 개발한 열교환기의 열전달 성능이 비교적 우수함을 입증하였다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2010년도 학술발표회
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• pp.1996-2000
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• 2010

국내 시설원예 면적은 2005년 기준 52,022ha에 달하고 있으며 약 23%에 해당하는 12,000ha는 겨울철에 난방기를 가동하여 원예작물을 생산하고 있다. 농업용 난방기의 보급은 가온재배 면적의 증가와 더불어 급신장하고 있어 농업용 면세유 중 경유 공급액 약 9,260억원 중 62%에 해당하는 1,350,000톤이 시설원예 난방에 사용된 것으로 추산되고 있다. 지속적인 유가 상승으로 시설재배 농가의 경영이 악화되고 있어 최근 히트펌프를 이용한 냉난방시스템에 대한 연구가 수행되고 있다. 시설원예 냉난방에 사용되는 히트펌프의 열원은 다양하게 적용할 수 있으나 강변에 위치하고 있는 시설원예단지의 경우 연 중 풍부한 유량과 안정적인 수온을 얻을 수 있는 강변여과수는 매우 매력적인 열원이다. 본 연구에서는 시범지역으로 남강댐 하류에 위치하고 있는 진주지역의 시설원예단지와 낙동강 유역의 구미지역 시설원예단지의 두 곳에 대하여 1일 $1,000m^3$의 강변여과수 개발에 대한 조사를 수행하였다. 육안 및 현장여건에 대한 조사를 수행하고 인근 지하수 사용현황에 대한 조사를 실시하였다. 진주지역의 경우 일부 농가에서 지하수를 사용하고 있었으나 1일 8~10시간 취수에 최대 취수량은 약 $120m^3$ 정도였다. 반면, 구미지역의 경우 1999년 구미첨단원예농단 조성사업의 일환으로 양액재배에 농업용수를 공급할 목적으로 지하수 개발이 실시되었으며 최근 인근 국화축제를 개최하는 지역에서 신규로 지하수를 개발하여 사용 중이었다. 전기비저항 탐사를 실시한 결과 진주지역은 지하 약 6~17m 지점에 대수층이 존재하는 것으로 판단되었고, 구미지역은 지하 약 10~20m 지점에 대수층이 존재할 가능성이 있지만 지하 20m 지점부터는 대수층의 가능성이 높은 것으로 판단되었다. 두 지역에 각각 두 공을 시추하여 조사한 결과, 구미지역의 경우 수면높이가 지하 약 10m이고 각각 2.5m와 4.6m의 모래자갈층을 형성하고 있어 $1,000m^3$/일의 취수량 개발이 원활하지 않을 것으로 판단되었다. 한편, 진주지역은 수면높이가 지하 약 3m이고 각각 3.5m와 6.5m의 모래자갈층을 형성하고 있어 $1,000m^3$/일의 취수량 개발이 가능할 것으로 판단되었다. 현장 시추조사 및 기존관정 조사결과, 구미지역에 비하여 진주지역이 지하수 물량 확보가 상대적으로 용이하고 신규 굴착 가능지점이 다수 분포하고 있어 연구지점으로 활용하는데 유리할 것으로 판단되었다. 따라서 진주지역에 여과수열원 확보를 위해 2곳의 양수관정을 설치하고 히트펌프를 이용하여 시설원예의 냉난방을 실시할 예정이다.

• 한국지반환경공학회 논문집
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• 제10권7호
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• pp.93-101
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• 2009

스탠딩 컬럼웰(Standing Column Well) 히트펌프시스템은 지하수의 열교환으로부터 지열에너지를 생산한다. 모의지열펌프시스템(SHPS)을 제작하고 이를 이용하여 변화하는 토양의 온도를 관찰하고, bleeding 실험 후 SHPS 내에서 토양 미생물의 양과 종의 변화를 파악하였다. 이와 같은 실험을 통해 토양의 온도 변화와 수분의 변화에 의해 토양 내 미생물의 전반적인 양은 감소하였고, 종의 개체수가 감소함을 볼 수 있었다. 열원으로 사용되는 지하수의 성상분석을 통해 사용 전 후의 특성을 파악하고, 지하수 시료를 생활용수 기준으로 수질 분석 하였다. 그 결과 지하수의 수질 자체가 매우 양호하여 지하수 오염은 일어나지 않은 것으로 파악되었다. 또한 지하수 시료의 경우에도 지하수 내 존재하고 있는 미생물의 종과 양의 변화를 파악하여, 열원으로 사용 전 후의 미생물의 종과 양이 변화 한다는 것을 알 수 있었다. 지하수의 온도가 2-3도 증가함에 따라 미생물의 양이 90% 정도 늘어났으며, 토양에 비해 종의 변화는 크지 않음을 확인할 수 있었다.

• 설비공학논문집
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• 제27권4호
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• pp.207-212
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• 2015

The use of groundwater and ground_heat is one of the ways to use natural and renewable energy, and it has been considered as a technology to reduce greenhouse gas emissions and increase energy-saving. There are a few researches on the optimum design for the open-loop geothermal system. In this study, to develop the optimal design method numerical simulation of the open-loop geothermal system with two-wells was performed by a groundwater and heat transfer model. In this paper, a study was performed to analyze the system performance according to well distance and pumping flow rate. In the result, average heat exchange rate and heat source temperature were calculated and it was found that they were dependent on the pumping rate.

• 대한설비공학회:학술대회논문집
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• 대한설비공학회 2006년도 하계학술발표대회 논문집
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• pp.701-706
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• 2006

Groundwater heat pump systems are the oldest of the ground-souce systems and it has various type. Standing column well type are must be located in hard rock geology site and produce sufficient water for the conventional open loop system. These system are indirect type(the building circulating loop and ground water are intercept). Existence of the exchanger the foundation protect water quality to use of open loop. The design of open loop system are concern on the power requirements. An experimental study was analysis the extremely heating operation COP of ground water heat pump system. Operation efficiency of the 50RT systems shows that, COP $2.9{\sim}5.0$ in heating operation. And generally it shows 3.4.

• 플랜트 저널
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• 제10권2호
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• pp.28-37
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• 2014

히트펌프는 연소를 동반하지 않기 때문에 화석연료의 연소과정에서 발생하는 이산화탄소($CO_2$)의 배출을 억제함과 동시에 산업체 폐수, 배증기, 냉각수, 지하수, 하수 등 이미 존재하는 다양한 열을 회수할 수 있다는 장점이 있다. 한국지역 난방공사에는 파주, 고양삼송, 광교 열병합발전소에 폐열회수 조건 및 경제성 등을 고려하여 기기 냉각수 폐열을 열원으로 활용하는 히트펌프를 설치하여 운영하고 있다. 본 논문은 최근 건설된 150 MW급 광교 열병합발전소를 대상으로 상용 프로그램인 THERMOFLEX를 활용하여 기기 냉각수 폐열을 이용한 5 Gcal/h 용량의 히트펌프 설치 위치가 발전소 성능에 미치는 영향에 대해 연구하였다. 총 3가지 경우에 대해 히트펌프의 위치에 따른 성능의 영향을 살펴보았는데, 그 결과 지역 난방수 가열기 전단에 히트펌프를 설치한 경우가 전기출력 감소에도 불구하고 열출력 증가량이 커서 발전소 총효율에서 가장 유리한 것으로 확인되었다.