• 한국지열·수열에너지학회논문집
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• 제16권3호
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• pp.8-16
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• 2020

This paper presents the heating performance analysis results of a ground-source heat pump (GSHP) system using hybrid ground heat exchanger (HGHE). In this paper, the HGHE refers to the ground heat exchanger (GHE) using both a surface water heat exchanger (SWHE) and a vertical GHE. In order to evaluate the system performance, we installed monitoring sensors for measuring temperatures and power consumption, and then measured operation data with 4 different load burdened ratios of the HGHE. During the entire measurement period, the average heating capacity of the heat pump was 37.3 kW. In addition, the compressor of the heat pump consumed 9.4 kW of power, while the circulating pump of the HGHE used 6.7 kW of power. Therefore, the average heating coefficient of performance (COP) for the heat pump unit was 4.0, while the system including the circulating pump was 2.7. Finally, the parallel use of SWHE and VGHE was beneficial to the system performance; however, further researches are needed to optimize the design data for various load ratios of the HGHE.

• Journal of Advanced Marine Engineering and Technology
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• 제40권6호
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• pp.453-457
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• 2016

발전 플랜트, 석유 화학 플랜트, 단위 공장과 같은 다양한 산업 플랜트에서, 사용 후 스팀이나 잉여 스팀을 이용하여 온수나 급탕수를 만드는 시스템의 수요가 증가하고 있다. 스팀을 사용하여 온수를 제조하는 장치인 컴팩트 스팀 유닛(Compact Steam Unit, 이하 CSU)가 에너지 재활용 측면에서 좋은 대안이 되고 있다. 본 연구에서는 고압 CSU 개발을 위한 기초 연구로서, CSU의 핵심 부품인 열교환기로 기존 판형 열교환기 대신 하이브리드 열교환기를 적용하여 위해, 실험적인 방법으로 하이브리드 열교환기의 전열 특성을 파악하고자 하였다. 실험 결과, 온수측과 냉수측 사이의 열 평형은 ${\pm}5%$ 이내를 만족하였다. 레이놀즈 수가 증가함에 따라, 총괄 열전달 계수는 선형적으로 증가하였으며, 채널 유속 0.5 m/s 이상에서 총괄 열전달 계수는 개발 목표치인 $5,524W/m^2K$를 초과하였다. 레이놀즈 수가 증가함에 따라, 압력 강하 또한 증가하였으며, 단위 길이당 압력 강하값은 유속 0.5 m/s에서 50 kPa/m 이하였다.

• Journal of Advanced Marine Engineering and Technology
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• 제41권4호
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• pp.296-301
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• 2017

발전 플랜트, 석유 화학 플랜트, 단위 공장과 같은 다양한 플랜트에서 사용 후 스팀이나 잉여 스팀을 이용하여 온수나 급탕수를 생산하는 시스템의 수요가 증가하고 있다. 컴팩트 스팀 유닛(Compact Steam Unit, 이하 CSU)은 이러한 (폐)스팀 등을 이용하여 온수와 급탕수를 생산하는 시스템으로서 에너지 재활용 측면에서 매우 좋은 대안이 되고 있다. 본 연구에서는 CSU의 핵심 기자재 중 하나인 열교환기를 기존 판형 열교환기에서 성능이 개선된 하이브리드 판형 열교환기를 사용하였고, 개선된 온도 조절 밸브 및 제어 시스템 등으로 새로운 형태의 CSU(1,600 kW급)를 구성하여, CSU의 성능 시험을 수행하였으며 시험 결과를 CSU의 상용화를 위한 자료로 삼고자 하였다. 실험 결과, 1차측(고온측, 스팀)과 2차측(저온측, 냉수) 사이의 에너지 밸런스는 ${\pm}0.77%$ 이내였으며, CSU의 성능 평가 요소 중 가장 중요한 2차측 냉수 출구 온도 편차는 $(0{\sim}0.3)^{\circ}C$ 이었다.

• 대한기계학회논문집B
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• 제38권1호
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• pp.31-39
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• 2014

연료전지와 가스터빈의 하이브리드 시스템의 성능은 시스템 구성방법에 따라 영향을 많이 받는다. 본 연구에서는 용융탄산염연료전지(MCFC)와 가스터빈을 터빈간접가열방식으로 모사하여 성능을 예측하였다. 하이브리드 시스템의 설계파라미터의 변화에 따른 성능의 경향을 나타내었다. 그리고 MCFC 단독 운전시의 설계조건에 미치는 영향을 최소화하는 가장 합리적이고 실현가능한 하이브리드 시스템의 설계 조건을 구현하였다. 경제성 평가를 통해 MCFC단독 시스템 대비 하이브리드 시스템의 경제적 이점을 평가하였다.

• 한국지열·수열에너지학회논문집
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• 제14권4호
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• pp.43-52
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• 2018

This paper presents the cooling performance analysis results of a ground-source heat pump (GSHP) system using hybrid ground heat exchanger (HGHE). In this paper, the HGHE refers to the ground heat exchanger (GHE) using both a vertical GHE and a surface water heat exchanger (SWHE). In order to evaluate the system performance, we installed monitoring sensors for measuring temperatures and power consumption, and then measured operation data with 4 different load burdened ratios of the hybrid GHE, Mode 1~Mode 4. The measurement results show that the system with HGHE mainly operates in Mode 1 and Mode 2 over the entire measurement period. The average cooling coefficient of performance (COP) for heat pump unit was 5.18, while the system was 2.79. In steady state, the heat pump COP was slightly decreased with an increase of entering source temperature. In addition, the parallel use of SWHE and VGHE was beneficial to the system performance; however, further research are needed to optimize the design data for various load ratios of the HGHE.

• 설비공학논문집
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• 제26권5호
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• pp.240-246
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• 2014

A fault detector was developed for heat exchangers of a hybrid heat pump (HP) for household. The proposed detector can be applied directly to raw operating data. It is to monitor a tracking error between a measured saturation temperature and its state observer. The observer was estimated from a state-space model simulating dynamics of a heat exchanger. The real hybrid HP was substituted with a dynamic simulator that implemented two-phased heat transfer and was validated by experimental data. And artificial fault data were generated using the simulator. Diagnosing the data showed the following. The residual calculated from the state observer error shows a relatively robust consistency with respect fouling level. The fault detector is practically useful because it detects a threshold fouling beyond which the performance starts to deteriorate significantly.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 한국신재생에너지학회 2006년도 추계학술대회
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• pp.202-205
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• 2006

최근 지열원 열펌프 시스템 설치가 해마다 평균 10-30%젓도 꾸주히 증가하고 있다 주요 연구동향은 토양열전도 측정, 지열히트펌프 시스템 전주기 성능평가 하이브리드 시스템의 초기비용 저감과 이러한 지열원 열펌프 시스템 설계방법분야 개발에 대해 초점이 맞춰지고 있다. 특히 국내에서 현재 시공되어진 많은 시스템들이 부실시공의 문제에 노출되고 있으며 이러한 시점에서 현재의 저가 입찰제도 보다는 외국 사례와 같은 성능확인 제도로의 전환 및 많은 연구가 필요하다. 성능확인제도는 사전 성능 예측과 사후 성능 확인 검증으로 구성되며 본 기술현안 보고서는 최근 국내외 연구동향 및 사전 성능 예측과 사후 성능 검증 관하여 정리하여 본다.

• 대한기계학회논문집B
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• 제35권3호
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• pp.229-235
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• 2011

본 연구는 암모니아/물 혼합냉매를 이용한 압축/흡수식하이브리드 히트펌프 개발에 관한 연구이다. 히트펌프 사이클은 증기압축식과흡수식을 혼합한 개념으로 이단압축기, 흡수기, 재생기, 과열냉각기, 용액열교환기(SHX), 용액펌프, 정류기, 기액분리기 등으로 구성되어 있다. 압축/흡수식 히트펌프는 상변화 열교환과정에서 높은 온도구배를 이용하여 $90^{\circ}C$ 이상의 고온을 제조하기 위한 목적으로 고안되었다. 특히 흡수기에서의 응축과정은 비열변화로 인하여 온도변화에 비선형성이 뚜렷한데, 시스템 성능 최적화를 위하여는 흡수기의 설계가 중요하다. 본 연구에서는 다수의 판형열교환기로 흡수기를 구성하였는데 열교환기의 용량, 형태, 배치에 따른 성능특성을 실험적으로 관찰하였다.

• 설비공학논문집
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• 제23권1호
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• pp.38-46
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• 2011

The hybrid defrost process combined with hot-gas bypass defrost and electric heater defrost was experimentally evaluated about its defrost performance in the fin-tube evaporators of household refrigerators. Also the hybrid defrost process was compared with only electric heater defrost process. The defrost efficiency of the hybrid defrost process was shown two times higher than electric heater defrost process. The defrost time of the hybrid defrost process was shorten about 10%~50% than electric heater defrost process. Thermal shock after defrost process was decreased about 50% for the case of the hybrid defrost. It was found that energy consumption ratio of defrost process was reduced up to 7.4% compared with 22.4% of electric heater defrost at the condition of $25^{\circ}C$ ambient temperature.

• 설비공학논문집
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• 제25권7호
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• pp.406-412
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• 2013

A hybrid heat pump is under development with the goal of utilizing 120% of primary energy resources. A plate heat exchanger is added between the compressor and air-cooled condenser of an ordinary heat pump to heat water. For successful operation of the heat pump, it is necessary to develop a control algorithm under various operating conditions. As a virtual test bed for that purpose, a dynamic model has been developed, to simulate its dynamic behavior. It was modeled in transient one-dimensions, with varying phase lengths considered. The model was implemented in Matlab and Simulink. Simulation results were effectively applied to design a control algorithm. They also provided physical insight into how to design and operate the system.