• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 한국신재생에너지학회 2009년도 추계학술대회 논문집
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• pp.556-560
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• 2009

개별 대수층에 냉수와 온수를 저장하여 수자원과 냉난방 열원으로 활용하는 방안에 대한 평가를 지열-지하수 부정류 모델링을 통해 수행하였다. 저장 및 회수 가동 시간이 증가함에 따라서 각각의 대수층 내에 온열과 냉열이 축열되는 현상이 확인되었으며, 지하수 유동에 의해 축열된 수체가 지하수 흐름방향으로 이동하는 현상을 확인 하여 지하수 유동이 축열 정도를 결정하는 요인이 될 수 있음을 확인하였다. 설정된 모델에 대하여, 두 개의 개별 대수층 사이의 열 간섭은 거의 없는 것으로 나타났다. 주입과 양수의 가동 횟수가 증가되면, 대수층 축열 효과는 증대되는 것으로 나타났다. 열-지하수 모델링을 통한 온도 예측은 실제 냉난방의 효율성을 결정짓는 수온을 정량적으로 계산할 수 있는 유용한 기술로 평가됨과 더불어, 수자원의 지하 저장을 통해 효율적으로 물을 확보하고 관리할 수 있는 방안이 될 수 있을 것으로 기대된다.

• 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.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 한국신재생에너지학회 2006년도 춘계학술대회
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• pp.455-458
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• 2006

본 연구는 자연에너지를 이용하는 모든 냉 난방기술 중에서 에너지효율이 가장 높은 것으로 알려져 있으며 에너지 자원이 부족하고 에너지비용이 높은 상황에서 반드시 필요한 기술인 지하수를 이용한 건물의 냉 난방을 수행하는 스탠딩컬럼웰 지열히트펌프 기술을 운영함에 따른 지하수에 미치는 환경영향을 평가하기 위해 수행되었다. 즉 스탠딩컬럼웰을 적용한 지열히트펌프 시설이 가동되고 있는 주변지역의 지하수질 및 지하수위의 변화를 평가하기 위하여 지하수 환경영향평가를 실시하였다. 연구결과, 히트펌프의 유입수 및 유출수, 그리고 주변 지역의 수질은 지하수 수질기준 및 공업용수, 생활용수 수질기준에 적합한 안정적인 수질을 나타내었으며, 시설 운영에 따른 지하수 오염은 거의 없는 것으로 판단된다. 또한 지열히트펌프에 이용되는 4개의 양수정에 의한 주변 지역의 지하수위 변화등의 영향을 예측하기 위하여 취수가 없는 상태와 양수정당 취수량을 $50m^3/day$로 증가시켰을 경우를 가정하여 지하수두를 분석한 결과 취수량을 증가시켰을 경우 지하수두가 약2,.2m 감소하는 것으로 나타나 조사지역내의 지하수 거동은 양수정 가동조건과 주변지역에 분포되어 있는 정천의 취수량 변화에 따라 민감하게 반응하는 것으로 나타났다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2006년도 학술발표회 논문집
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• pp.1885-1889
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• 2006

제주지역은 대륙과 해양을 연결하는 요충지로서 한라산을 중심으로 동서사면은 $3{\sim}5^{\circ}$의 완만한 경사를 이루고 있다. 연평균 강우량은 1,975mm로서 국내 최다우 지역이나 제주도의 지질 특성상 도내 대부분의 지역이 투수성이 높은 다공질 현무암으로 구성되어 있는 관계로 지표수의 발달이 미약한 반면 지하수가 풍부하게 부존되어 있으며 기저지하수, 준 기저지하수, 상위지하수, 기반암지하수로 이루어져 있다. 최근 우리나라의 교토의정서 비준으로 인한 온실가스 감축이 불가피함에 따라 대체 재생가능한 에너지를 이용한 풍력발전시대가 도래하고 있으며, 제주 행원풍력발전단지에 설치된 총 15기 발전장치의 현실성과 경제성 입증을 통해 제주지역의 풍력에너지를 이용한 지하수 취수시스템을 제안하였다. 본 연구는 제주, 고산, 서귀포, 성산포지역에 대한 제주지방기상청 연평균 풍속자료$(2004{\sim}2005)$를 통하여 대상지역내 적용 가능한 로터(Roter), 나셀(Nacelle), 타워(Tower), 발전기를 포함한 발전장치를 선정하였으며, 공기역학적(Aerodynamic)특성에서 전기에너지로 변환한 풍력에너지를 지하수 취수시스템으로 적용하기까지의 전력공급절차를 도출하였다. 또한 생산되어진 풍력에너지 용량에 적용 가능한 수중.육상모터펌프를 산정하여 '제주도 지하수개발.이용시설 설치 및 관리기준(2004)'에서 제시한 구조도를 바탕으로 대상지역내 지하수위를 고려한 지하수 취수시스템을 도시하였다. 제주도는 지형 및 지질적인 특성상 수자원을 지하수에 의존할 수밖에 없는 특수한 지역이므로 2002년말 통계를 살펴보면 생활용, 공업용, 농업용으로 각각 57만$m^2$, 11만$m^2$, 56만$m^2$를 포함한 1일 최대 124만$m^2$의 지하수를 사용하고 있다. 따라서 풍력에너지를 이용한 지하수 취수시스템을 도입하여 재생가능한 에너지이용 효과와 세계인이 공감하는 청정한 관광자원으로 활용 가능할 것이라 판단된다.

• 지질공학
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• 제23권1호
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• pp.29-36
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• 2013

스크린 공막힘에 의하여 채수량이 감소된 지하수 관정은 여러 방법을 통하여 재생시켜주면 지하수 채수량을 개선시켜 관정의 수명을 연장할 수 있다. 본 논문에서는 화약이나 압축 유체를 사용하는 기존의 공막힘 재생기술을 대신할 수 있는 고전압 펄스 방전에 의한 지하수 관정 스크린 공막힘의 재생법에 대하여 연구하였다. 본 기술은 수중에 삽입된 전극에 순간적으로 고전압의 전기에너지를 주입하여 이 때 전극 사이에서 발생하는 고온, 고압의 플라즈마의 팽창력에 의하여 발생하는 수중 충격파를 이용하는 기술로, 기존 기술 대비 취급이 용이하며 구조가 간단하고 충격압의 크기 조절이 용이하다는 장점을 갖는다. 본 연구에서는 축전기 방전형 펄스 발생장치를 사용하여 약 200 J의 전기에너지를 수중에 삽입된 전극에 순간적으로 주입함으로써 전극으로부터 6 cm 떨어진 곳에서 약 10.7MPa의 수중 충격압을 얻었다. 이 충격압의 크기는 축전기의 충전 전압을 바꿔줌으로써 손쉽게 조절이 가능하였으며, 다양한 전압에서의 실험을 통하여 방전 전류의 첨두치와 선형적인 관계를 갖고 있음을 알았다. 또한 지하수 관정에 사용되는 스크린과 유사한 시료에 대한 모의실험을 통하여 이 기술을 이용한 지하수 관정의 세척 가능성을 확인하였다.

• 한국지하수토양환경학회지:지하수토양환경
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• 제14권6호
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• pp.95-100
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• 2009

본 연구에서는 녹색정화를 국내에 적용할 때 고려해야 할 핵심요소 중 가장 중요한 부문인 에너지사용량 최소화 방안을 다루고자 하였다. 우선적으로 국내 정화사업 사례조사를 통해 어떤 정화공법이 상대적으로 에너지 소모가 많은 지를 조사한 결과, 열탈착법과 양수-처리법이 포함된 지중처리방식이 에너지 소모량이 크고 토양세척법의 경우 상대적으로 소모량이 적다는 것을 알 수 있었다. 또한 정화조치시 에너지를 효율적으로 사용하고 화석연료 소비를 최소화하기 위해서는 i) 정화시설의 에너지 사용 최적화, ii) 에너지 저소비 정화공법의 적용, iii) 재생에너지의 사용 등이 필요하다고 판단되었다. 그리고 녹색정화를 위해 재생에너지를 사용할 경우 경제적 유인제도(보조금 지급 등)와 같은 정책을 적극적으로 적용할 필요가 있다.

• 한국지하수토양환경학회지:지하수토양환경
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• 제14권3호
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• pp.22-31
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• 2009

최근 에너지 위기와 지구 온난화의 영향으로 국내에서 건물의 냉난방에 지열에너지를 비롯한 재생에너지의 사용이 증가하고 있다. 지열히트펌프시스템은 지금까지 지구상에서 가장 환경친화적인 냉난방 공조설비의 하나로 알려져 있다. 그러나 지열히트펌프시스템의 설치 및 운영이 토양 지하수환경에 미칠 수 있는 몇 가지 영향들에 대한 보고가 있다. 이들 영향으로는 주로 지열히트펌프시스템의 부적절한 설치, 운영 및 폐쇄와 관련된다. 본 논문에서는 지열히트 펌프시스템이 토양 지하수환경에 미칠 수 있는 영향에 관하여 고찰하였다.

• 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.

• 한국환경과학회:학술대회논문집
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• 한국환경과학회 2004년도 봄 학술발표회 발표논문집
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• pp.324-328
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• 2004

본 연구에서는 활성탄을 염화철로 표면 처리한 염화철처리 활성탄을 사용하여 지하수중의 ${NO_3}^{-}$－/-N 제거 가능성과 그 제거에 미치는 영향을 검토하고자 한 것으로 다음과 같은 결론을 얻었다. 1) 조제된 염화철 코팅 활성탄의 표면을 SEM으로 분석한 결과를 보면 활성탄의 표면에 염화철이 코팅되어 있는 것을 확인할 수 있었다. 2) 통수유속이 0.5~4 BV $hr^{-1}$/로 낮을 경우는 질산성 질소 파과시점이 비슷하였으며, 통수유속이 커질수록 활성탄의 비표면적에 접하는 시간이 짧아져서 파과시점이 짧아진 것으로 사료된다. 3) 연속컬럼 실험(3.1 L)에서 통수량 약 82 L까지는 ${NO_3}^{-}$/-N의 파과시점이 나타나지 않았으며 재생액의 농도가 0.5 M-KCl에서는 약 9 L, 1 M-KCl에서는 약 7 L의 재생액이 사용되었고, 재생 후 각각의 파과시점은 약 53 L, 59 L로 유지되었다. 1 M-KCl의 재생액을 사용하여 재생하였을 경우 두번째 재사용과 재생부터 총 질산성 질소 제거량은 약 1,531~l,357 mg/kg, 탈착량은 약 1,526~1,306 mg/kg으로 일정하였다.