• 한국태양에너지학회 논문집
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• 제27권4호
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• pp.43-49
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• 2007

This study is conducted to improve the efficiency of a thermal storage tank. The thermal storage tank was designed to store heat energy that obtained from the solar or the others heat sources. However, it has difficulties in storing heat with nonuniform temperature through the entire tank with respect to the vertical direction, This study is focused on the thermal stratification to improve thermal comfort for the resident in house. To enhance temperature stratification of the tank, a distributor was designed and installed in the middle of the storage tank vertically. The vertically designed distributor could supply the return water with stratified temperature in the storage tank with respect to the height. The water velocity from the distributor hole is the same with the other outlet in the distributor. However, gravity effect on the flow in the storage tank is much higher than that of the velocity effect due to that Froude Number is less than 1. During the heat charging process in the storage tank, temperature maintained with little difference with respect to the height. However the charging process takes long time to get a effective temperature for the heating or hot water supply because of all of water in the storage tank needs to be heated.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제22권4호
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• pp.56-66
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• 2021

본 연구에서는 가축분뇨 처리시설의 호기성 액비화 과정에서 발생하는 열을 회수하기 위한 폐열회수 시스템을 고안하여 시스템을 구성하는 요소 장치의 성능을 분석하였다. 또한, 회수된 열의 활용 가능성을 확인하였다. 실험 설정을 위해 가축분뇨 처리시설의 액비 발효조에서 발생하는 발효열을 확인하였다. 호기성 액비화를 위한 발효조의 온도가 균일성을 나타낸 특성과 34.5 ~ 43.9 ℃의 범위에서 운영되는 점을 고려하여 실험 온도 수준을 35, 40, 45 ℃로 설정하였다. PE 및 STS 파이프로 구성된 복합열교환기는 53.5, 65.6, 74.4 MJ/h 열에너지를 회수하고, 5 RT 용량의 히트펌프는 95.6, 96.1, 98.9 MJ/h 열에너지를 축열 하였으며, 이때 히트펌프의 난방성능계수는 4.53, 4.62, 4.65이었다. 발효조의 온도를 45 ℃로 가정한 열교환기의 최대 온수 생산능력을 급탕량 산정 방법으로 비교했을 때 56 360 kcal/day의 에너지 공급량을 확인하였다. 축열조와 연계된 FCU의 온풍 난방능력은 20.8 MJ/h, 에너지 이용효율은 96.1 %였다. FCU의 온풍으로 퇴비를 건조하였을 때 초기함수율 50.5 %에서 건조 후 함수율 45.8 %로 4.7 % 감소함을 확인할 수 있었다.

• 한국농업기계학회:학술대회논문집
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• 한국농업기계학회 2017년도 춘계공동학술대회
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• pp.118-118
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• 2017

지구 온난화에 따른 환경변화로 인하여 최근 10년('02~'11)간 여름의 일수는 4일, 겨울 일수는 16일 각각 증가하였다. 현재 육계사 내의 고밀도 밀집사육으로 인하여 고온스트레스로 하절기 육계의 폐사율이 증가하고 있는 실정이다. 2016년 폭염으로 닭 406.1천수, 오리 15.7천수, 메추리 70천수, 돼지 8천수가 폐사하였다. 이에 혹서기 가축이 약430만수가 폐사하였으며 피해 보상금액 128억원 소요되었다. 본 연구에서는 하절기 고온스트레스 경감과 폐사율 저감을 위해 계사 냉난방 공조와 냉온 음용수 급수를 병행할 수 있는 고효율 환경 개선 시스템을 개발하여 고온스트레스 저감 및 생산성 향상에 목적이 있다. 계사 냉난방 공조 및 냉온음용수 급수 병행 시스템 설계요인을 분석하고 냉난방 공조부하, 냉온수 생산 부하를 고려한 시스템 용량 산정하고 히트펌프, 축열조, 냉난방 및 냉온수 분배장치 등 구성요소로서 공조 및 냉온음용수 급수시스템을 설치하였다. 시스템 용량은 공기-물 히트펌프(10kW,1대), 축열조(10톤), 음용수조(2톤), 열교환기(열교환량,5만kcal/h), 물순환펌프(250W,2대) 및 팬코일유닛(1만kcal/h,4대)으로 시스템 모니터링 및 제어 시스템 개발하여 계사 내 환경, 시스템 성능에 대한 실시간 모니터링을 통하여 저장하였다. 조사항목으로 위치별 온습도, 체중, 사료섭취량, 페사율 등을 조사 분석하였다. 연구결과 계사의 내부온도는 시험구에서는 평균 $25.3^{\circ}C$를 나타내었고 대조구에서는 평균 $28.1^{\circ}C$로서 $2.8^{\circ}C$ 높게 나타났으나 상대습도는 시험구 76.2%, 대조구 75.0%로 큰 차이가 없었다. 냉수급여에 따른 계사 높이별 내부온도는 상하의 온도차가 $4.5^{\circ}C$로 크게 차이가 났다. 육계의 음수량은 혹서기 냉수를 급여한 시험구에서 일일 23.2L, 대조구에서는 21.5L를 섭취하였다. 일일 사료섭취량은 냉수를 급여한 시험구에서 937g, 대조구에서는 725g을 섭취하였다. 사료섭취량은 냉수를 급여한 시험구가 212g 많이 섭취하였으며 사료요구율은 시험구는 1.86, 대조구는 1.91로서 시험구가 낮게 나타났다. 체중은 냉수를 급여한 시험구가 359g 많았으며 증체량은 냉수를 급여한 시험구에서 495g, 대조구에서는 392g으로 나타났다. 폐사율은 냉수를 급여한 시험구에서 84%가 폐사율을 줄일 수 있었다.

• 설비공학논문집
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• 제27권4호
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• pp.213-219
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• 2015

A thermal storage tank with internal heat exchange coils is commonly used in solar thermal systems with a collector area below $100m^2$. The coils are installed in the lower part of the tank because the temperature of the upper part of the tank can drop if the outlet temperature of the collector becomes lower than the upper temperature of the tank, which is a kind of temperature reversal. As an alternative to the well-mixed storage tank with lower coil only, we have proposed a tank with lower and upper coils and have achieved superior thermal stratification in the tank, which results in increased collector efficiency and solar fraction. But, the phenomenon of temperature reversal was often observed in the tank when the load or solar radiation changed rapidly. In the present work, revised control was successfully applied, i.e., to heat only the lower coil using a three way valve if temperature reversal occurs and to operate the collector at a low flow rate when the quality of solar radiation is not good.

• 대한설비공학회:학술대회논문집
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• 대한설비공학회 2009년도 하계학술발표대회 논문집
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• pp.1288-1293
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• 2009

The TES (Thermal Energy Storage) cooling system utilizing cheaper off-peak electricity has been applied just for building air-conditioning currently and causes limitation of usage rate and inefficiency of national resources utilization. In this regard, more says the necessity to apply TES system in industrial cooling system which is longer using period and wider usage. In this study, we will approve the technical and economical improvement in efficiency of industrial cooling system applied TES system by utilizing cheaper off-peak electricity and it will attribute the promotion of TES system and stabilization of supply and demand of electric power by proving the necessity to develop more efficient industrial cooling system by combining TES system.

• 설비공학논문집
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• 제28권9호
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• pp.361-366
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• 2016

As an alternative of well-mixed storage tank with lower coil only, we have proposed a tank with lower and upper coils and verified a superior thermal stratification in a tank, which results in increased collector efficiency and solar fraction. But the phenomenon of temperature reversal was often experimentally observed in the tank, so a revised control was successfully applied which is to heat only lower coil using three way valve if temperature reversal occurs and to operate the collector with low flow rate when the condition of solar radiation is not good. In the present study, using TRNSYS we compared the existing lower heating and the proposed lower and upper heating with a control preventing temperature reversal. The results showed that the proposed method has an increase of collector efficiency by 5.1% and solar fraction by 3.2%.

• 대한기계학회논문집B
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• 제40권9호
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• pp.605-612
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• 2016

본 연구에서는 캡슐형 빙축열시스템에 적용되는 다양한 형상들을 가지는 아이스 볼에 대한 복합열전달 해석들을 수행하였다. 형상은 구 형상과 열전달 표면적을 넓힐 수 있도록 설계한 3가지 다른 형상을 포함하여 총 4가지 형상을 고려하였다. 볼 주위의 유동은 레이놀즈 수 300의 층류 유동으로, 볼 외부와 내부의 강제대류 및 자연대류를 고려하여 시뮬레이션을 수행하였다. 상용해석 코드인 ANSYS- FLUENT를 사용하여 비정상 열유동 해석을 수행하였다. 볼의 형상이 열전달에 미치는 영향을 고찰하여, Bone, Dimple, Hole, Sphere 형태 순으로 열전달 효율이 좋음을 확인하였다. 전체해석 기간 동안에 캡슐 내부 유체의 평균온도 차이는 최대 $0.9^{\circ}C$정도였다. 대용량 시스템의 경우 축열조 내에 30만개 이상의 캡슐이 들어가므로 캡슐 형상이 시스템 효율에 미치는 영향이 중요함을 확인하였다.

• 생물환경조절학회지
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• 제28권4호
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• pp.420-428
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• 2019

본 연구에서는 고설 딸기 관부(크라운부) 난방시스템을 전기 온수 보일러, 축열조, 순환 펌프, 관부난방 배관(백색 연질 PE관, 관경 16mm) 및 온도 제어반으로 구성하였다. 관부(크라운부) 난방의 경우 난방 배관을 딸기 관부에 최대한 밀착될 수 있도록 설치하고 배관 위치를 원예용 고정핀으로 고정하였다. 또한 관부 난방시스템의 에너지 효율을 증진하기 위해 축열조 온수 온도를 $20{\sim}23^{\circ}C$, 관부 온도를 $13{\sim}15^{\circ}C$로 관리하였다. 관부난방은 전기 온수보일러를 이용하여 $20{\sim}23^{\circ}C$의 온수를 축열조에 저장하고 순환펌프를 제어하기 위한 온도 센서를 딸기의 관부에 최대한 근접하여 설치하고 온도를 감지함으로써 관부(크라운부)를 집중적으로 난방하는 방식이다. 시험 온실의 난방 처리는 공간 난방 $4^{\circ}C$ + 관부난방(처리 1), 공간 난방 $8^{\circ}C$ (대조구), 공간 난방 $6^{\circ}C$ + 관부난방(처리 2)로 처리하였다. 각 난방처리는 온실 1동에 딸기를 980주를 심었으며, 재배방법은 표준재배법에 준해서 재배하였다. 난방 에너지 소비에 대한 비교시험은 2017년 11월 8일부터 2018년 3월 30일까지 수행되었다. 소비된 누적 전력량은 등유 사용량으로 환산하였고, 등유 소비량은 공간난방 $8^{\circ}C$(대조구)의 경우 1,320L(100%), 공간난방 $4^{\circ}C$ + 관부난방의 경우 928L(70.3%), 공간난방 $6^{\circ}C$ + 관부난방의 경우 1,161L (88%)로 계측되었다. 공간난방 $4^{\circ}C$ + 관부난방(처리 1) 및 공간난방 $6^{\circ}C$ + 관부난방(처리 2)은 $8^{\circ}C$ 공간난방(대조구)에 비해 생육 저하, 수확시기의 지연 등이 없이 비슷하게 딸기 수확이 가능하였으며, 29.7% 및 12%의 난방 에너지가 절감되는 것으로 분석되었다.

• 에너지공학
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• 제5권2호
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• pp.115-122
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• 1996

망초를 이용한 저온 잠열축열시스템에서 핀을 설치한 전열관에서 방열과정중의 열전달 특성을 살펴보았다. 잠열물질의 과냉각과 상분리를 방지하기위해 3.0 wt% $Na_2$B$_4$O$_{7}$10$H_2O$와 2.2 wt% acrylic acid sodium sulfate가 조핵제 및 증점제로 사용되었다. 축열조는 높이가 530 mm, 직경이 74 mm이고 열전달관은 높이가 480 mm, 직경이 13.5 mm인 이중관으로 되어있으며 열전달 유체로는 물을 사용하였다. 축열재로부터 열을 치수하는 방열과정에서 열회수율은 열전달 유체의 유입온도와 유량에 크게 의존하였다. 핀이 설치되지 않은 전열관과의 비교실험을 통하여 핀에 의한 열전달 촉진은 얇은 핀의 경우에는 열전달계수의 증가가 미미하였지만 두꺼운 핀을 사용한 경우에는 같은 조업조건에서 열전달계수가 약 60% 정도 증가하였다. 실험적으로 결정된 총괄 열전달계수는 핀이 없는 경우에는 약 150-260 w/$m^2$K이었고 두꺼운 핀을 사용한 전열관에서는 230-530 W/$m^2$K정도였다. 총괄 열전달계수의 크기와 핀에 의한 전열면적을 기준으로 한 핀의 효율은 두꺼운 핀의 경우에는 약 0.26, 얇은 핀의 경우에는 0.05 정도로 계산되었다.다.

• 생물환경조절학회지
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• 제9권3호
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• pp.166-170
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• 2000

자연열(태양열)을 효율적으로 이용하기위해 1999년부터 2000년 까지 2년간 상면적이 100$m^2$인 3동의 유리온실에 각기 다른 집열시스템을 설치하였다. 즉, 집열면적과 경사도가 각각 24$m^2$, 50$^{\circ}$로서 현재 시판되고 있는 태양열 집열기(평판형, Solar hart Inc.)를 이용하는 방법, 직경과 송풍량이 각각 1m, 2.5m$^{-3}$.m$^{-2}$ .min로서 라디에이터가 부착된 2개의 유동팬을 천장부에 설치하고 천창을 밀폐한 후 온실상부의 열을 집열하는 방법, 온실의 중도리 전부를 물이 순환되는 각관 (75x45x3t, 1m 간격x10줄x온실길이 12m=120m)으로 설치하여 집열하는 방법 등으로 하였다. 각 동마다 지하에 26톤의 저수 능력을 갖는 D2000xW1500xL8600의 축열조를 설치한 후 중간을 막아 저온수조와 고온수조로 구분하였고, 수조 중간 1.5m 높이에 통수로를 내어 일정량의 물(약 15톤)이 지속적으로 순화될 수 있도록 하였다. 최저기온 9$^{\circ}C$로 설정하여 1,000$m^2$를 공간 난방할 경우 난방연료 절감율은 태양열 집열기, 유동팬 및 각관에서 각각 7%, 19%, 28%로 나타났다. 태양열 집열기를 이용하는 대부분의 농가에서는 40~50$m^2$ 정도의 집열면적을 갖는 집열기를 이용하고 있는데 이 경우 년간 난방연료 절감율은 14% 정도로서 경제성이 없으며, 유동팬도 집열효율에 비해 제작, 설치 및 유지비가 과다하게 소요되므로 경제성이 없다. 각관의 경우 관 자체의 자재비나 설치비에 추가부담이 적으면서 집열효율이 비교적 높기 때문에 관의 부식, 골조 표면적 증가에 의한 시설내 차광 증가, 중도리의 각형 구조로 인한 강도저하 등의 문제가 해결되면 집열 방법으로 고려될 수 있을 것이다.