• 한국태양에너지학회 논문집
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• 제38권5호
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• pp.37-47
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• 2018

The heating performance of a solar thermal seasonal storage system applied to a glass greenhouse was analyzed numerically. For this study, the gardening 16th zucchini greenhouse of Jeollanam-do agricultural research & extension services was selected. And, the heating load of the glass greenhouse selected was 576 GJ. BTES (Borehole Thermal Energy Storage) was considered as a seasonal storage, which is relatively economical. The TRNSYS was used to predict and analyze the dynamic performance of the solar thermal system. Numerical simulation was performed by modeling the solar thermal seasonal storage system consisting of flat plate solar collector, BTES system, short-term storage tank, boiler, heat exchanger, pump, controller. As a result of the analysis, the energy of 928 GJ from the flat plate solar collector was stored into BTES system and 393 GJ of energy from BTES system was extracted during heating period, so that it was confirmed that the thermal efficiency of BTES system was 42% in 5th year. Also since the heat supplied from the auxiliary boiler was 87 GJ in 5th year, the total annual heating demand was confirmed to be mostly satisfied by the proposed system.

• 한국태양에너지학회 논문집
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• 제38권5호
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• pp.63-74
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• 2018

The heating performance of a solar thermal seasonal storage system applied to a 1,320 m2 glass greenhouse was analyzed numerically, and the economic feasibility depending upon the number of boreholes was evaluated. For this study, the gardening 16th and 19th zucchini greenhouse of Jeollanam-do agricultural research & extension services was selected. And the heating load of the glass greenhouse selected was 1,147 GJ. BTES(Borehole Thermal Energy Storage) was considered as a seasonal storage, which is relatively economical. The number of boreholes was selected from 25 to 150. The TRNSYS was used to predict and analyze the dynamic performance of the solar thermal system. Numerical simulation was performed by modelling the solar thermal seasonal storage system consisting of flat plate solar collector, BTES system, short-term storage tank, boiler, heat exchanger, pump and controller. As a result of the analysis, when the number of boreholes was from 25 to 50, the thermal efficiency of BTES system and the solar fraction was the highest. When the number of boreholes was from 25 to 50, it was analyzed that the payback period was from 5.2 years to 6.2 years. Therefore it was judged to be the number of boreholes of the proposed system was from 25 to 50, which is the most efficient and economical.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제20권1호
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• pp.28-34
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• 2019

태양열은 지구에서 가장 풍부한 재생에너지 중의 하나이지만, 일반적으로 태양열이 풍부한 계절과 열부하가 큰 계절이 서로 달라 사용에 제한이 있다. 유럽과 캐나다에서는 하절기의 풍부한 태양열을 저장하고 그 열을 동절기 난방부하에 활용하여 에너지를 절감하는 태양열 계간축열시스템을 활용하고 있다. 최근 물탱크방식 및 지중축열방식의 태양열 계간축열시스템이 국내에 소개되어 실증연구가 활발히 진행 중이다. 본 연구에서는 연간 2,164 GJ의 난방부하를 가진 경기도 화성시의 유리온실 1개동에 $2,000m^2$의 평판형 태양열 집열기, $20,000m^2$의 지중 계간축열조를 사용하고 단기축열조를 사용하지 않는 보어홀 방식의 태양열 지중 계간축열시스템을 모델링하여, 운전제어조건에 따른 태양열 이용률을 평가하였다. 시간에 따른 태양열 지중 계간축열시스템의 동적성능예측을 위하여 TRNSYS 18 프로그램을 이용하여 시뮬레이션 하였다. 결과적으로 본 연구에서 제안한 태양열 지중 계간축열시스템은 태양열 집열과 지중 계간축열조 방열에 각각 차온 제어 하였을 때, 5년간 평균 약 60%의 태양열 이용률을 나타내었다. 본 연구에서 제안된 시스템은 태양열 지중 계간축열시스템의 구성과 제어방법을 단순화하고 성능을 확보하였다.

• 자원환경지질
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• 제51권1호
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• pp.67-76
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• 2018

본 연구는 해외 친환경에너지타운에서 보어홀 지중열 저장(BTES) 기술을 활용한 융복합 열에너지 공급 시스템의 3가지 사례로서 캐나다의 ADEU(Alexandra District Energy Utility) 및 DLSC(Drake Landing Solar Community)와 덴마크의 Brædstrup Solpark를 조사하였다. 이들 지역 냉난방 시스템들은 효율과 지속가능성을 높이기 위하여 다중 에너지원을 활용하고 있다. ADEU는 리치몬드시에서 726 개의 지중열교환기로 이루어진 지열필드 및 천연 가스 백업 보일러를 이용한 대규모 지역에너지 공급을 위해 개발되었다. 그리고 캘거리시 인근 Okotoks에 위치한 DLSC는 여름철에 풍부한 태양열 에너지를 144 개의 지중열교환기를 통하여 지중에 저장하고 겨울철 난방을 위해 각 주택에 열에너지를 분배하는 계간축열 방식의 지역난방 시스템이다. Brædstrup Solpark 지역난방 시스템은 태양열, 히트 펌프, 보일러 플랜트 및 계간축열을 위한 48 개의 지중열교환기로 구성되며 다중 에너지원을 이용하여 열을 저장한다. BTES 시추공의 심도와 축열량은 지하수 유동과 지반의 열물성에 따라 영향을 많이 받는다. 이러한 시스템들은 경쟁력 있는 에너지 가격으로 장기적인 에너지를 공급함으로서 신뢰성과 경제성을 평가 받았다. 그리고 ADEU와 Brædstrup Solpark는 서비스 영역 확장을 위한 장기 에너지 공급 계획을 기반으로 확장이 진행중이다. 본 조사를 통하여 이러한 시스템들은 사회 경제적인 이익 뿐만아니라 환경적인 관점이 설계에 반영되어 있는 것을 알 수 있었다. 국내에서도 이러한 프로젝트를 실시하기 위해서는 지방 정부 또는 관련 기관의 에너지 정책 지원 뿐만아니라, 관리 기관 설치를 통한 장기적인 협력이 필요하다.