• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 2010.11a
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• pp.119-119
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• 2010

무한 지속 가능한 지열 에너지를 활용한 공조시스템인 지열원 냉난방 시스템은 기존의 공조 시스템보다 열원이 안정적이기 때문에 높은 효율과 우수한 성능을 가지므로, 기후변화협약 대응의 주요수단으로서 기술개발과 보급이 증대되고 있다. 본 연구에서는 대수층 축열 지열원 열펌프 시스템에 대한 실증 연구를 통하여 대수층 축열 지열원 열펌프 시스템의 하절기 냉방 성능을 분석하였다. 대수층 축열 냉난방 시스템은 주입정과 양수정의 2개의 우물공이 설치되어 있으며, 겨울 난방 운전 중에 한 개의 우물공으로부터 지하수를 열펌프로 유입한 후 낮은 온도의 지하수를 타 우물공에 축열하고, 하절기에 겨울에 저온으로 축열된 우물공으로부터 지하수를 열펌프로 유입하여 온도가 증가된 지하수를 타 우물공에 주입한다. 즉, 계절별로 열펌프에서 생성된 냉수와 온수의 대수층 축열을 위하여 계절별로 주입정과 양수정이 바뀌게 된다. 본 연구의 대수층 축열 지열원 열펌프 시스템의 2009년 8월의 주요일자별 시스템 운전 중의 평균 냉방 열펌프 유닛 COP와 냉방 시스템 COP는 각각 4.7과 3.4이상의 우수한 성능을 나타냈다. 또한, 모든 일자에 대하여 외기온도가 $31.6^{\circ}C$서 $22^{\circ}C$까지 변화가 크게 나타났지만 열펌프 유닛 COP와 시스템 COP의 변화는 미소하였다. 이는 양수정으로부터의 지중 순환수가 운전기간 중에 $17.5^{\circ}C$로 일정하게 유지되었기 때문이다. 양수정과 주입정 사이에 5개의 관측공을 설치하였으며, 양수정 측에 인접한 관측공의 온도는 거의 변화가 없었으며, 단기간이지만 널리 사용되고 있는 수직밀폐형 시스템과 달리 지속적인 냉방운전 중의 양수 온도의 증가는 발생하지 않아 안정적인 성능을 나타냈다. 주입정에 인접한 모니터링 홀의 온도는 심도가 깊은 곳의 온도가 낮은 곳보다 높게 나타났다. 이는 냉방 운전 시 열펌프 유닛의 실외열교환기에서 지중 순환수가 냉매로부터 열을 취득하여 온도가 상승하면서 주입정측에 온열이 축열이 진행되었기 때문으로 분석되며, 하절기의 냉방 운전 시간이 증가할 경우 축열 효과는 더욱 증가할 것으로 예상된다. 양수정과 주입정 중간의 모니터링 홀의 온도는 2009년 8월 가동 중에 온도변화는 없었는데, 이는 양수정과 주입정 사이의 열간섭이 발생하지 않았기 때문으로 분석된다. 일자별로 운전 중의 열펌프 유닛 COP는 차이가 없었지만, 운전 및 정지 시간을 모두 포함한 시스템 소비전력과 냉방용량을 모두 합산하여 산정한 일일 평균 냉방 열펌프 유닛 COP와 냉방 시스템 COP는 일자별로 다소 차이가 발생하였는데, 이는 각 일자별로 열펌프 유닛 가동율의 차이로 인하여 열펌프 유닛 가동 전에 먼저 작동되는 지중순환펌프의 운전 소비전력의 차이와 열펌프의 단속운전 시의 열손실과 추거 소비전력의 차이 때문이다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2017.05a
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• pp.324-324
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• 2017

기후변화로 인하여 강우특성이 변화하여 기존 치수시설물의 설계능력을 초과하는 홍수사상이 빈발하고 있다. 특히, 도심지내의 하천변 저지대는 대표적인 침수취약지역으로 강우사상이 설계빈도를 상회하는 경우 침수피해를 입을 수 있는 지역이다. 기후변화로 인하여 강우특성이 변화하는 상황에서 기존 빗물펌프장의 치수능력 증대 또는 신규시설의 설치가 필요하지만, 부지확보의 어려움으로 신규사업의 진행이 어려움을 겪고 있는 상황이다. 이와 같은 문제점에 대비하여 기존 빗물펌프장 설계단계에서 고려하지 않고 있는 요소의 추가적인 검토가 필요하다. 빗물펌프장의 유수지 용량 설계단계에서는 유입되는 우수의 수문곡선과 펌프의 최대토출량을 비교하여 잔류하게되는 우량수문곡선을 적분하여 설계용량을 산정한다. 그러나, 빗물펌프장의 실제 운영단계에서는 유수지 내의 수위와 하천의 수위를 고려하여 단계적으로 펌프를 가동하기 때문에 설계단계의 가정과 차이가 발생하게 된다. 또한, 빗물펌프장은 넓은 부지에 유입구와 흡수정을 설치함에 있어서 배치에 따른 유수지내의 흐름특성을 고려하지 않고 있다. 흡수정 설계단계에서는 흡수정으로 유입되는 흐름 특성이 토출성능에도 영향을 미칠 수 있으므로 이에 대한 분석이 필요한 상황이다. 본 연구에서는 빗물펌프장의 유수지 및 흡수정 형상과 펌프운영 기준을 반영하여 2차원 수치해석을 수행하고 유수지내의 흐름특성을 재현하였다. 수치모의결과, 유수지 형상에 따라서 흐름특성이 상이하고 흡수정 인근의 흐름특성이 유수지와 흡수정 배치에 영향을 받음을 확인할 수 있었다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2017.05a
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• pp.325-325
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• 2017

빗물펌프장은 도시지역 저지대의 우수를 강제로 배출하여 제내지의 치수안전도를 향상시키기 위한 방재시설이다. 변화하는 기상조건에 맞추어 침수취약지역의 치수안전도를 유지 또는 향상시키기 위해서는 빗물펌프장 설계시 목표한 치수성능을 지속적으로 구현할 필요가 있다. 그러나, 펌프시설의 고속운전, 변화하는 펌프운영조건 등의 영향으로 펌프의 성능은 지속적으로 저하된다. 이와 같은 펌프성능의 주요원인은 펌프운영시 발생하는 공기연행이 주요 원인중 하나이다. 흡수정 설계단계에서는 와류에 의한 공기연행을 제어하기 위하여 흡입관경, 흡수정 벽면으로부터의 이격거리 등의 설계요소를 반영하고 있지만, 도심지역의 제한적인 공간특성으로 인하여 설계기준치를 만족하지 못하는 경우가 발생하게 된다. 설계시 흡수정 내에 형성되는 와류를 억제하기 위하여 흡수정의 벽면 모서리를 완만하게 시공하거나, 흡수정 내에 날개벽 또는 별도의 시설을 설치하는 방법을 채택하고 있다. 그러나, 이와 같은 와류방지시설은 고정된 설계조건에 대하여 성능구현이 가능하지만, 홍수시 흡수정 내의 흐름은 하천의 수위 및 유입되는 유량에 의하여 시시각각 변화하게 된다. 이와 같은 운영조건의 변화에 대응할 수 있는 방법을 제시하기 위하여 본 연구에서는 수면에 부유식 와류방지장치를 설치하고 이에 대한 성능을 3차원 수치모의를 통하여 재현한 후 정량적으로 분석하였다. 부유식 와류방지장치에 대한 성능검토결과, 다양한 운영조건에서도 부유식 와류방지장치가 유효한 와류저감효과를 구현하고 있는 것을 확인하였다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2015.05a
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• pp.208-208
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• 2015

다수의 양수정이 연결된 군정은 복수 개의 펌프와 상당한 길이의 관수로 구성된다. 이 때 펌프-관망 시스템의 생애주기 비용의 최소화를 위하여 재료비, 시공비 등이 고려된 초기비용과 양수정 가동을 위한 에너지비용으로 구성되는 운영비용을 최소화하기 위한 기법을 연구하였다. 이 두 가지 비용은 서로 반비례 하는 형상을 띄고 있다. 따라서 관망의 각 요소와 펌프의 종류 및 소요 동력을 감안하여 설계해야 한다. 가령, 직경이 커질수록 펌프가 제공해야 하는 양정이 줄어들어 소요 동력 비용은 줄어들지만 초기 설치비가 증가하므로 이들의 상관관계를 알아내어 적절한 균형을 찾아내야 할 것이다. 본 연구에서 고려한 최적화 결정변수는 관경과 펌프 사양이다. 펌프-관망 시스템 최적화의 제약 조건에는 별도의 지하수 관정 최적설계 기술로 도출된 관정들의 위치, 양수량 분포, 그리고 각 양수정의 수위이다. 최적화 기법으로는 유전자 방법을 사용하였다.

• Journal of Power System Engineering
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• v.16 no.1
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• pp.30-37
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• 2012

공기 양수 펌프는 재생 에너지 분야, 부식 및 마모 특성의 유체의 활용 등 높은 신뢰성과 낮은 유지보수 비용을 필요로 하는 분야에서 그 사용이 증대되고 있다. 본 연구에서는 소형 공기 양수 펌프의 성능 평가 및 기초 데이터를 얻기 위한 연구로, D=0.012~0.019m, L=0.933m인 배관의 침수 깊이(${\beta}$=0.55,0.60,0.65,0.70)에 따른 수치해석을 수행하였다. 수치 해석 및 실험 결과는 유사성을 뛰었으며, 펌프의 사양과 효율은 공기의 질량 유속 비, 침수 깊이 비와 양수 배관의 길이에 관한 함수로 나타났다. 그리고 최대 물과 공기 질량 유속의 비는 각 배관에서 서로 다른 침수 깊이의 비로 나타났으며, 공기 양수 펌프의 최대 효율이 발생되는 운전조건은 슬러그(slug)와 슬러그 교반 정도(slug-churn flow regime)에 따라 나타남을 알 수 있었다.

• Proceedings of the Korean Society of Precision Engineering Conference
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• 1993.04b
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• pp.181-184
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• 1993

일반적으로유압 장치를 사용하여 힘, 속도, 그리고 위치 등을 제어하는 경우 그 제어계의 설계, 제어방식의 선택에있어서는 최종 목표치의 정도, 응답성 등의 제어 성능을 고려함과 동시에 공업적으로는 가격, 동력효율 등이 중요한 설계인자로서 고려 되어 져야한다. 제어 방식응 벨브 제어와 펌프 제어 방식으로 크게 나뉘어 질 수 있으나, 벨브 제어방식에 있어서는 유압 서보벨브를 사용하여 출력 기구를 고정도로 직접 구도하는 것이 많으나 동력손실이 큰 편이며, 효율을 개선하기 위하여 압력 보상형 비례 전자 제어 벨브를 이용하는 것도 있으나, 소출력용으로서만 이용가능할 뿐이다. 이에 비하여 가변 용량형 펌프를 이용한 제어방식은 정도, 응답성은 다소 뒤떨어 지지만 효율이 양호하고 대출력 기구에 적용 가능하다는 점에서최근 주목의 대상으로되고 있다. 본 연구에서는 에너지의 효율적인사용이 가능한 전기. 유압 펌프 시스템을 설계하기위하여 먼저 각 신호전달 요소에 대한 동특성 및 정특성 실험을 행하여 시스템의 근사적인 모델링을 행하고 사판의 경사각을 제어함으로써 유압모터의 속도를 제어하는 시스템을 설계하여그 성능을 고찰하고자 한다.

• The KSFM Journal of Fluid Machinery
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• v.2 no.1 s.2
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• pp.128-138
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• 1999

• Journal of the KSME
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• v.25 no.5
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• pp.373-381
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• 1985

열펌프는 에너지 부존자원이 빈약한 우리나라에서는 에너지 이용 합리화 측면에서 볼 때 매우 중요한 장치라는 것은 재론의 여지가 없다. 선발 이용국가의 예를 거울삼아 끌질긴 선각자정 신에 의한 이용 기술 개발과 보급노력을 하므로서 그 결과 에너지절약 의식의 보급과 수많은 경험, 그리고 실적이 평가될 때 열펌프의 우수성이 뿌리 깊이 인식될 것이다. 열펌프의 특수성 으로 보아 연구개발 없는 국내 실용화와 보급노력은 실효를 얻기 어렵다고 본다. 현 단계에서 다소 석유가가 안정세에 놓여 있다고 하지만 열펌프에 대한 정부와 국민의 관심이 점차 제고될 수 있는 분위기가 조성된다면 장기적인 안목에서의 우리의 에너지절약 목표에 보탬이 될 수 있 으리라고 본다.

• Proceedings of the SAREK Conference
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• 2006.06a
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• pp.1238-1243
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• 2006

최근 열펌프 시스템 설치가 해마다 평균 10-30% 정도 꾸준히 증가하고 있다. IEA HP Annex 28, 29('열펌프 성능평가 기술', '열펌프 시장 현황 현안')등 국제공동연구를 통한 꾸준한 지열원 열펌프 시스템 응용분야의 발전은 기존의 지열원 시스템에 비해 비용과 더불어 보다 많은 에너지 절감효과를 가져왔다. 지열기술의 성공적 사용여부는 기술의 견실함, 설계기술의 개발, 기반시설설치, 히트펌프와 부품제조업자의 반응에 기인한다. 최근 주요 연구동향은 토양열전도 측정, 지열히트펌프 시스템 전주기 성능평가, 하이브리드 시스템의 초기비용 절감과 이러한 열펌프 시스템 설계방법분야 개발에 대해 초점이 맞춰지고 있다. 본 기술현안 보고서는 최근 국내외 연구동향을 정리하여 본다.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 2006.06a
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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.