• 대한설비공학회:학술대회논문집
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• 대한설비공학회 2008년도 동계학술발표대회 논문집
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• pp.39-44
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• 2008

The heat exchange between the Borehole Heat Exchanger(BHE) and the surrounding ground depends directly on ground thermal conductivity k at the certain site. The k is thus a key parameter in designing BHE and coupled geothermal heat pump systems. Currently, although a thermal hydraulic response test(TRT) is mostly used in practice, the thermal hydraulic TRT needs additional power and is generally time-consuming. A new, simple wireless P/T probe for a hi-speed k determination was introduced in this paper. This technique using a wireless P/T probe is less time-consuming and requires no external source of energy for measurement and predicts local thermal properties by measuring soil temperatures along the depth. Measured temperature data along the depth was analyzed. In order to verify the new technique for the determination of ground thermal conductivity, ground thermal conductivity k that calculated from the measured temperature data using a wireless P/T probe was compared with one obtained from conventional hydraulic TRT. When comparing the average k of two methods, the relative error was approximately 10%. As a result, the electronic TRT can replace the conventional hydraulic TRT method after carrying out the additional research on a lot of sites.

• 한국지반공학회논문집
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• 제30권4호
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• pp.93-99
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• 2014

최근 들어 경제적인 지열에너지 활용을 위하여 에너지 파일의 적용이 확대되고 있다. 특히 더 높은 열 교환 효율을 확보하고자 에너지 파일의 경우 통상적인 U자형 또는 W자형과 같은 라인형 지중 열교환기가 아닌 코일형 지중 열교환기를 매입하는 경우가 늘어나고 있다. 본 연구에서는 매립지 부지에 PHC 코일형 열교환기 형태의 에너지 파일을 설치하고 240시간 동안 현장 열응답 시험(thermal response test)을 실시하였다. 또한 현장에서 지층별로 시료를 채취하여 실내에서 현장 지층 물성으로 시료를 재조성한 후 비정상 탐침법(non-steady state probe method)을 이용하여 지층별 열전도도와 열확산계수를 측정하였고 등가의 열물성으로 환산하였다. 실험 결과 현장 열응답 시험에 의한 지반의 열전도도와 실내 탐침법으로 측정된 지반의 열전도도는 5%내에서 일치하였으며 아울러 지반의 또 하나의 중요한 설계인자인 등가 열확산계수의 측정방법도 제시하였다.

• 한국지열·수열에너지학회논문집
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• 제7권2호
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• pp.43-50
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• 2011

This paper presents how to analyze heat transfer characteristics of double-layered soils. Thermal response tests were conducted to measure the ground thermal conductivities of Joomunjin sand and double layered soils filled in a steel box of which the size is $5m{\times}1m{\times}1m$. Double-layered soils were composed of Joomunjin sand and Kaoline clay. Each thermal conductivity of Joomunjin sand and Kaloine clay was measured by using Heat Flow Meter considering different void ratio. The ground thermal conductivity of double-layered soils was 15% smaller than that of Joomunjin sand.

• 대한기계학회:학술대회논문집
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• 대한기계학회 2008년도 추계학술대회B
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• pp.2381-2384
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• 2008

The heat exchange between the Borehole Heat Exchanger(BHE) and the surrounding ground depends directly on ground thermal conductivity k at the certain site. The k is thus a key parameter in designing BHE and coupled geothermal heat pump systems. Currently, although a thermal hydraulic Response Test(TRT) is mostly used in practice, the thermal hydraulic TRT needs additional power and is generally time-consuming. A new, simple wireless probe for hi-speed k determination was introduced in this paper. This technique using a wireless probe is less time-consuming and requires no external source of energy for measurement and predicts local thermal properties by measuring soil temperatures along the depth. Measured temperature data along the depth was analyzed. As a result, the electronic wireless probe can replace the conventional hydraulic TRT method after carrying out the additional research on a lot of local heat flow, etc.

• 한국태양에너지학회 논문집
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• 제25권1호
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• pp.97-104
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• 2005

A one-dimensional heat transfer model for the vertical borehole system is derived in this study to predict the thermal behavior of the system and surrounding soil. In this model the U-tube is replaced with one effective tube of effective diameter which is surrounded by concentric grout region. All thermal resistances of borehole are counted in the grout region with effective thermal conductivity of grout. Effective thermal conductivity of grout and sand are calculated through parameter estimation. The validity of this model is accomplished through comparison of the predicted temperature profiles of the model with experimental data.

• 한국지반환경공학회 논문집
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• 제10권2호
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• pp.5-12
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• 2009

남극 세종기지 및 시베리아의 블라디보스톡에서 채취한 흙 시료에 대하여 지반공학적인 기본 시험 즉, 비중시험, 다짐시험, 입도시험, 온도변화에 따른 열전도율시험, 부동수분시험, 일축압축강도시험을 수행하였다. 또한 블라디보스톡시료에 대해 온도변화별 인장강도시험을 수행하였다. 일축압축강도시험과 인장강도 시험시 시료의 동결에 의한 부피의 팽창을 억제하면서 공시체를 만들어 온도 변화 및 함수비 변화에 따른 강도변화를 비교하였다. 열전도율 시험 결과 영하 상태에서 흙의 열전도율은 영상 상태에서의 그것보다 훨씬 높게 나타났다. 온도변화에 따른 부동수분시험 결과 부동수분은 $0{\sim}-5^{\circ}C$ 사이에서 급격히 감소하였으며, $-20^{\circ}C$까지도 부동수분이 존재하였다. 압축강도시험 결과 함수비 변화에 따라서 다양한 응력-변형률 곡선을 보였으며, 남극의 사질동결토는 동일 온도의 얼음보다 훨씬 큰 강도를 보였으나, 블라디보스톡의 점성동결토는 초기 영하상태에서는 얼음 보다 작은 강도를 보이다가 $-15^{\circ}C$ 이하에서 서서히 얼음 보다 큰 강도를 나타내기 시작하였다. 또한 온도저하에 따라 인장강도가 증가하였다.

• 아시안잔디학회지
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• 제23권2호
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• pp.229-240
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• 2009

여름철 고온 다습한 우리나라 기온에서 토양 온도와 수분은 잔디의 생리학적 변화를 초래하며, 특히 한지형 잔디생육은 우리나라 여름철 기후의 특이성에 많은 영향을 받는다. 본 실험은 크리핑 벤트그래스(Agrostispalustris Huds.)를 이용하여 고온의 조건에서 각기 다른 토양 수분함량 조건에서의 한지형 잔디생육을 관찰하였다. 구체적인 실험 방법으로는 수분함량과 온도에 따른 bentgrass의 생육 및 생리적 스트레스 반응을 평가하였다. 모의 USGA(United State of Golf Association) 그린 조건에서의 토양 온도 및 열 특성 실험 결과 수분이 거의 없는 건조 상태에서의 토양 온도는 $34^{\circ}C$로 발열 했을 때 토양 표면 온도가 $80^{\circ}C$까지 올라가는 것을 알 수 있었다. 반면, 과수분 조건에서 $34^{\circ}C$ 발열을 했을 때에는 건조 조건에 비해 상대적으로 $10^{\circ}C$가 낮은 것을 알 수 있었다. 실험 포장에서의 온도와 수분에 따른 열 특성 변화는 관수시기와 무관하게 처리구 모두에서 관수 후에 열전도도(thermal conductivity), 열 확산성(thermal diffusivity), 및 토양 온도가 증가하였다. 이는 수분이 공기에 비해 상대적으로 높은 열전도도를 갖기 때문으로 사료된다. 또한, 본 실험에서 관수 초기에는 과수분 조건에 비해 수분 결핍 조건에서 토양 온도의 증가를 보였으며, 시간이 지남에 따라 과수분 조건에서 더 높은 토양 온도의 증가를 확인하였다. 즉, 토양 온도는 과수분 조건에서 열전도에 의해 높아져 잔디의 생육에 영향을 미친다. 이는 잔디 표면부 온도가 높은 시각대의 과도한 관수는 여름철 잔디의 생육에 부정적 영향을 미치며, 소나기 등에 의한 일시 침수 시 지반배수의 불량은 잔디 생육에 치명적인 요인이 될 수 있다는 것을 의미한다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제26권4호
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• pp.15-26
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• 2010

폐타이어 파우더 혼합에 따른 동상억제 메커니즘을 규명하기 위해, 부동수, 열전도율, 동상실험 등 3종류의 실내실험을 수행하였다. 본 연구에서는 폐타이어 혼합에 따른 투수계수 변화에 주목하여 먼저 마동결토의 불포화 투수계수를 계산하였고 ice-impeding factor, 혼합토내 토립자와 폐타이어 단면적을 고려하여 동결토frozen fringe내의 온도변화에 따른 투수계수 특성을 분석하였다. 그 결과 흡수속도와 투수계수 사이에는 비례관계가 존재함을 확인하였고, 동상성 저하의 주된 원인은 폐타이어 파우더 혼합에 따른 부동수분량과 투수계수의 감소임을 알 수 있었다. 또한 폐타이어 파우더 혼합토 구성성분의 체적비를 이용하여 흙과 폐타이어 간극내의 수분량을 정량적으로 산출하였다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제26권4호
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• pp.5-14
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• 2010

본 연구에서는 새로운 동상 억제제로서 폐타이어 파우더의 활용가능성을 검토하기 위해 폐타이어 분말 혼합토와 미혼합토를 대상으로 3년간 일본 토마코마이에서 야외실험 수행하였다. 야외실험 결과, 폐타이어 파우더를 20% 혼합함에 의해 현저한 동상억제 효과가 발생함을 확인하였으며, 관련 동상억제 효과를 동상량, 동상율, 열전도율, 투수성, segregation potential 이론 등을 중심으로 정량적으로 검토하였다.

• 설비공학논문집
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• 제19권5호
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• pp.372-378
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• 2007

GHX (Geothermal Heat Exchanger) design which determines the performance and initial cost is the most important factor in ground source heat pump system. Performance of GHX is strongly dependent on the thermal resistance of soil, grout and pipe. In general, GHX design is based on the static simulation program. In this study, dynamic simulation has been peformed to analyze the variation of system performance for various GHX parameters. Line-source theory has been applied to calculate the variation of ground temperature. The averaged weather data measured during a 10-year period $(1991\sim2000)$ in Seoul is used to calculate cooling and heating loads of a building with a floor area of $100m^2$. The simulation results indicate that thermal properties of borehole play significant effect on the overall performance. Change of grout thermal conductivity from 0.4 to $3.0W/(m^{\circ}C)$ increases COP of heating by 9.4% and cooling by 17%. Change of soil thermal conductivity from 1.5 to $4.0W/(m^{\circ}C)$ increases COP of heating by 13.3% and cooling by 4.4%. Change of GHX(length from 100 to 200 m increases COP of heating by 10.6% and cooling by 10.2%. To study long term performance, dynamic simulation has been conducted for a 20-year period and the result showed that soil temperature decreases by $1^{\circ}C$, heating COP decreases by 2.7% and cooling COP decreases by 1.4%.