• 에너지공학
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• 제10권1호
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• pp.24-32
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• 2001

본 축열탱크 열전달에 관한 실험적 연구는 국내에서 개발하고 있는 태양열 온수기용으로 현재 널리 이용되고 있는 탱크-코일 방식의 문제점을 해결하면서 열전달 효율이 높은 2중 축열탱크를 개발하기 위한 것이다. 2중 축열탱크의 용량은 100리터로서 수평 및 수직형으로 설치하여 실험이 가능하도록 설계.제작하였고 탱크내부의 온도는 길이방향 및 반지름 방향으로 각각 등간격으로 설치하여 측정하였고 집열매체의 입.출구온도를 동시에 측정하였다. 실험결과는 (1) 축열탱크의 형태에 관계없이 축열탱크와 열교환을 하는 열매체의 유량이 증가할수록 열전달량은 증가한다. (2) 축열탱크의 형태에 따른 탱크내부 물의 온도 상승속도는 수직형(b)인 경우가 가장 크고, 그 다음 수직형(a), 수평형의 순으로 나타났다. 따라서 이중탱크형의 축열탱크는 수평형 보다 수직형이 동일한 용량의 축열매체 온도를 신속히 상승시킬 수 있다. 아울러 열성층화에 의하여 고온의 축열매체를 이용할 경우 수직형 축열탱크가 더욱 우수한 결과를 나타낸다. (3) 축열탱크 열전달계수(UA) 값은 ( $T_{in}$ - $T_{out}$)/$\Delta$ $T_{m}$ 의 크기에 좌우되며, 열전달계수를 설치방법에 따라 비교하면 수직형(b)>수직형(a)>수평형의 순서로 나타났다.다.

• 해양환경안전학회지
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• 제17권4호
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• pp.413-418
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• 2011

최근 화석에너지의 남용으로 인한 지구온난화문제가 인류가 해결해야 할 지상과제로 대두되고 있으며, 본 연구는 이러한 에너지문제의 해결에 도움이 될 수 있는 고온축열탱크의 개발과 그 성능특성에 관한 내용이다. 지금까지 이에 관한 연구는 그다지 활발하지 않았으며, 특히 고온축열탱크에 관한 연구는 매우 드문 실정이다. 본 연구의 목적은 비교적 열물성이 양호하며 가격이 저렴한 물질인 MgO를 현열축열재로 사용하는 고온축열탱크의 개발이다. 이를 위하여 분말 상태의 MgO를 이용하여 축열벽돌을 제작하고, 실험적 방법을 통하여 MgO를 축열재로 사용하는 고온축열탱크의 성능특성에 관하여 연구하였다. 본 연구를 통하여 현열축열재인 MgO의 고온축열 및 방열성능을 확인하였다.

• 대한설비공학회:학술대회논문집
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• 대한설비공학회 2009년도 하계학술발표대회 논문집
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• pp.768-773
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• 2009

A numerical study has been performed to investigate the thermal Performance of Solar heating system with baffle type of storage tank by using the commercial code TRNSYS. As a result, the solar fraction depends strongly on the efficiency and heat loss coefficient of solar collector as well as the heating capacity of house and the water temperature supplied to the shower. In addition, the solar fraction has been basically ranked to higher level in baffle type of storage tank than typical type of single storage tank for the range of operation condition.

• 태양에너지
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• 제11권3호
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• pp.44-52
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• 1991

본 연구의 목적은 주거용 태양열 온수이용에 있어서 성층저장의 잠점을 평가하고 최적의 설계변수를 제시하되 실험이 아닌 시뮬레이션을 통한다는 것이다. 그 결과는 다음과 같으며 실험의 결과들과 잘 일치함을 보였다. 1. 탱크의 성층분활이 증가함에 따라서 태양부하율이 증가함을 보여 주었고 본 연구에서는 평균 10% 정도 증가함을 나타내었다. 2. 저장탱크의 높이 대 지름의 비가 3정도일 때가 태양부하율이 최대가 되었으며 그 이상이 되면 감소하는 경향을 나타내었다. 3. 집열기로 부터 저장탱크로 유입되는 온수의 유동율이 증가할 수록 완전혼합저장에서는 태양부하율이 증가하지만 성충저장에서는 유입율이 감소하는 것이 태양부하율을 증가시키는 결과가 되었다. 4. 이와 같은 결과로 성층축열시스템 전체적으로는 약 17%의 성능 향상을 기대할 수 있다.

• 한국가시화정보학회지
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• 제18권2호
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• pp.28-34
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• 2020

In this study, we numerically investigated the thermal stratification in solar seasonal thermal storage tanks. The vertical in/out flows were unsuitable for the thermal stratification in a large scale. The effect of an aspect ratio (AR) on the thermal stratification was investigated. When AR was less than 2, water adheres and flows along the upper wall due to buoyance and the surface effect. Thereafter, hot water flows down and a large scale vortex occurs in entire tank. For high AR, jet flows ejected from the inlet pipe impinges to the opposite wall and splits. The divided flows create two vortex flows in the upper and lower regions. These different flows strongly influence temperature and thermal stratification. The thermal stratification was evaluated in terms of the thermocline thickness and degree of stratification. Compared to ARs, the maximum degree of stratification was obtained with AR of 5 having the minimum thermocline thickness.

• 한국가시화정보학회지
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• 제19권3호
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• pp.99-105
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• 2021

In this study, the thermal stratification in solar seasonal thermal storage tanks was numerically simulated. The effects of the aspect ratio (AR) and inlet velocity on the thermal stratification in the diffuser type heat storage tank were investigated. The temperature distributions inside the tank were similar with velocity fields. Jet flows from opposite diffusers encountered each other at the tank center region. Thereafter, the downward flows occurred, and this flows strongly affected the thermal stratification. When AR was smaller than 2, these downward flows influenced a further distance and enhanced mixing inside the tank. Thermal stratification was evaluated by thermocline thickness and degree of stratification, and AR of 3 had the highest degree of stratification. The inlet velocity effect was expressed with the ratio (Re/Ri) of Reynolds and Richardson numbers. The second-order approximation was found for the relationship between the thermocline thickness and log Re/Ri.

• 한국항해항만학회지
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• 제35권5호
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• pp.365-370
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• 2011

최근 지구 온난화와 더불어 급격한 기후 변화 등으로 여름철 주간 냉방 수요가 급격히 증가하고 있다. 이에 따른 전력 수요량 또한 증가하고 있다. 이런 이유로 세계적으로 에너지 이용 효율 향상에 대한 관심이 높아지고 있고, 최근 국내 및 국외의 축냉시스템을 이용한 주간 전력 피크값을 최소화 하는 연구개발과 실제 적용 사례가 늘어나고 있다. 빙축열시스템의 경우 그 경제적 효과가 높아 그 관심이 높아지고 있는 추세이다. 축냉시스템은 주간 냉방에 사용하는 냉열을 야간에 만들어 탱크에 저장해 두었다가 그것을 낮에 이용함으로써, 갑작스런 부하 증가에 적절히 대응할 수 있는 등 여러 가지 장점을 갖고 있다. 본 실험에서는 슬러리아이스 생성을 위해 냉각표면에서 생성된 슬러리아이스를 분리시키기 위해 유체보다 밀도가 낮은 역전유동 물질을 삽입하여 역전 유동층을 형성하였으며, 역전유동층의 유동에 의해 관군으로 구성되어 있는 냉각튜브 표면에 빙부착이 심화되기 전에 얼음 입자를 분리시켜 수 내지 수십 미크론 단위의 슬러리아이스를 생성하도록 하였다.

• 태양에너지
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• 제10권3호
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• pp.3-12
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• 1990

본 실험연구에서는 탱크의 직경에 대한 높이의 비(H/D)가 3이고 유입 유량이 8LPM, 유입수의 온도와 기존 저장수와의 온도차, ${\Delta}T=30^{\circ}C$일때, 운동량교환을 최소화하여 가장 좋은 성층을 얻었고 또한 실험에서 사용한 유입구(Inlet Port)의 경우 수정 Richardson수(Modified Richardson Number), Ri가 0.004(Q=10LPM, ${\Delta}T=30^{\circ}C$) 이하의 값에서는 완전 혼합(Fully Mixing)이 발생하고 H/D가 작아질수록 혼합층의 두께($H^*/H$)가 증가하여 성층 축열에는 바람직하지 못하였다. 그리고 성층은 성층을 촉진시키기 위하여 Distributor를 사용했을 때가, Distributor를 사용하지 않은 유입구(Inlet Port)의 경우 보다 잘 형성되어 저장효율이 Distributor를 사용한 경우(Q=8LPM, ${\Delta}T=30^{\circ}C$, H/D=3)에 Distributor를 사용하지 않은 유입구(Inlet Port)의 최저효율 63%(Q=12LPM, ${\Delta}T=30^{\circ}C$, H/D=3인 경우)보다는 31% 정도, 최대효율 84%(Q=8LPM, ${\Delta}T=30^{\circ}C$, H/D=3인 경우)보다는 11% 정도 높은 95%까지 저장 효율을 증가시킬 수 있었다. 더 나아가서 단면이 균일한 원형 Distributor(A=D=Constant)의 경우에, 유량이 8LPM인 경우에 관내의 압력차가 작아 부분혼합(Partial Mixing)이 감소하여 안정된 성층을 얻을 수 있었다. 그리고, Distributor의 직경을 다음식과 같이 $$\frac{D}{D_L}=(\frac{x}{L})^{1/2}(1+\frac{fL}{2D})-\frac{fx}{2D_L}$$ 길이에 대하여 변화시켜 Distributor를 제작함으로써, 보다 안정된 열성층과 높은 열저장 효율을 얻을 수 있을 것으로 예상한다.

• 태양에너지
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• 제18권3호
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• pp.95-105
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• 1998

In this study, basic design data which were required for development of highly efficient ice storage system with low temperature latent heat were experimentally obtained. The ice storage system considered in this study was the one that has been widly used in the developed country and called the ice-on-coil type. Using the system, the ice storage performance for various design parameters which were the flow direction and the inlet temperature of the secondary fluid was tested. In addition, the timewise variation of the interface profiles between the solid and the liquid were visualized, and the heat transfer characteristics of the Phase Change Material(PCM) in the ice storage tank were Investigated. During the freezing processes in the ice storage tank with several vertical tubes, decrease of the heat transfer area and the heat resistance of the ice layer made the increasing rate of ice packing factor(IPF) less. The total freezing energy for the upward flow of the secondary fluid was higher than that for the downward flow. The average ice storage efficiency for the upward flow of the secondary fluid was higher than that for the downward flow.

• Journal of Advanced Marine Engineering and Technology
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• 제35권4호
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• pp.421-428
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• 2011

최근 지구 온난화와 더불어 급격한 기후 변화 등으로 여름철 주간 냉방 수요가 급격히 증가하여 이에 따른 전력 수요량이 증가하고 있다. 또한 주간 전력 피크로 인한 급격한 전력부하 상승은 전력 수급의 불균형을 가져 와 사회적 문제로 대두되고 있다. 이를 위해 개발된 축냉시스템은 전력사용량이 상대적으로 적은 심야시간에 냉열을 만들어 탱크에 저장해 두었다가 그것을 주간 냉방 전력 사용 피크시간에 이용함으로써, 냉동기의 용량이 작아지고 냉동기를 고효율로 운전할 수 있으며, 갑작스런 부하 증가에 적절히 대응할 수 있는 등 여러 가지 장점을 갖고 있다. 이로 인하여 주간전력 피크를 줄여주는 효과를 가진다. 축냉시스템 중 하나인 슬러리아이스형은 슬러리아이스가 과냉되지 않은 작은 입자형태를 갖고 있어 해빙특성이 뛰어나므로 부하변동에 빠르게 반응할 수 있으며, 그 저장과 재생 및 수송 분야에서 그 장점과 기능이 입증되었다. 본 실험에서는 슬러리아이스 생성 효율을 높이기 위하여 역전유동층을 이용하였다. 이러한 역전유동층은 냉각관 표면에 얼음 부착이 심화되기 전에 얼음 입자를 분리시켜 수 내지 수십 미크론 단위(0.1~0.001 mm)의 슬러리아이스를 생성하도록 하였다.