• 대한기계학회논문집B
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• 제38권11호
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• pp.907-914
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• 2014

본 연구는 센서식 및 프로그램식의 태양추적장치를 이용하여 집광형 태양전지의 발전효율을 증가시키는 연구를 진행하였다. 또한 집광형 태양전지에서 발생된 열은 히트파이프를 포함한 흡열기로 회수함으로써 온수나 난방에 사용할 수 있었다. 실험 결과 집광형 태양전지의 평균 전기효율은 16%, 히트파이프를 포함한 흡열기의 열효율은 62% 로 복합효율이 78%를 나타내었다. 태양위치에 따른 실시간 추적, 일몰 이후 난방장치의 동쪽방향 원상복귀, 원상복귀후 자동종료는 Simulink 프로그램으로 구현하였다. 히트파이프 유무, 집광비, 흡열기 입구 속도에 따른 집광형 태양전지 및 흡열기 온도를 해석하였으며 실험결과와 일치하였다.

• Journal of Advanced Marine Engineering and Technology
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• 제41권1호
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• pp.99-104
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• 2017

본 연구는 태양일사에 의하여 가열되는 온실상단에 고온의 태양잉여열을 축열조에 축열한 후 이를 이용하여 온실을 난방하는 히트펌프시스템의 실증연구에 관한 것으로 히트펌프시스템은 축열조를 구비하고, 각종 열교환을 위한 판형열교환기, 팬코일유닛 그리고 부가적인 에너지원으로 태양일사를 직접 집열할 수 있는 태양집열기로 구성되어 있다. 히트펌프시스템은 R410a냉매를 사용하며 일반적인 히트펌프시스템과 마찬가지로 외기열원만으로도 운전될 수 있으며, 온실내부의 설정온도에 따른 제어로직에 따라 외부조작없이 온실상단열의 축열운전, 외기공기에 의한 외기열원 및 축열조의 온수를 히트펌프의 작동 없이 난방하는 다수의 운전방식이 자동적으로 운전되도록 하였다. 개발된 축열식 히트펌프의 현장평가 성능실험을 위하여 제주시 조천리에 있는 $100m^2$ 크기의 온실에 설치하고 10월부터 12월까지 운전하였다. 실증연구 실험을 수행한 결과로써 외기열원을 이용하여 난방 할 경우 난방열량은 19.9 kW의 용량을 얻을 수 있었으며, 온실상단의 잉여열에 의하여 축열조의 온수로 히트펌프운전 없이 직접 난방 할 경우에 난방열량은 21.4 kW로 외기난방과 비슷한 난방용량을 나타내는 것을 알 수 있었다.

• Journal of the Korean Wood Science and Technology
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• 제2권2호
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• pp.32-34
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• 1974

본 논문은 1968년 과학기술처 Trust Fund에 의하여 실시된 연구로서 전남 지방에 있어서 최적합한 양송이 재배사를 구명하기 위하여 이미 구미에서 연구된 결과를 토대로 하여 우리나라의 기후적 조건과 경제적 조건을 고찰한 자연공기 순환법을 적용, 양송이 재배에 최적한 환경 조건과 이의 조절법을 구명코저 시상식재배사와 지하실에 구축한 태양열을 이용하는 태양열식 재배사를 본실험용으로 구축하고 전자에 대하여서는 외가의 온도의 영향을 받지 아니하는 측벽구조와 천정의 구조, 환기구의 위치 및 그 환기량등에 관하여 검토하였으며 후자에 관하여는 태양열 이용 효과에 대하여 검토하였다. 또한 동기에 있어서의 계속적 재배를 가능케 하기 위하여 양송이 재배사의 보온에 적합한 가열 장치에 대하여서도 검토하였다. 1. 실험용 지상식 양송이 재배사의 효과에 관하여는 이미 실험결과 및 그 분석에서 지적된 바 있거니와 그 측벽 및 천정의 구조는 재배사를 외계의 기상조건에서 격리하는데 충부한 효과가 있는 것으로 고려된다. 2. 반지하실에 구축한 실험용 태양식 양송이 재배사의 효과에 관하여는 실험결과 및 그 분석에 지적한 바와 같거니와 태양열을 이용하는데 있어 충분한 효과가 있는 것으로 고려된다. 그러나 이것을 농가에 적용하기 위하여는 다음과 같은 제점이 개선되어야 할 것으로 고려된다. 즉 (1) 태양식의 지붕과 천정은 실험용 지상식재배사의 그것과 동일히 하고, (2) 태양열 수열 장치는 적당히 제고되어야 할 것으로 고려된다. 3. 본 실험 연구에서 실시한 각조의 환기법중 GE-CV 및 VS-CV 환기법이 가장 효과적인 것으로 본다. 4. 측벽수치 및 지중 환기장치는 이미 지적한 바와 같이 농가용 양송이재배사의 자연환기법으로 실용적 가치가 충분하다. 그것은 이들 환기장치는 그 환기로를 통하여 사내에 유입되는 외기의 온도를 인공적으로 가열이나 또는 냉각하지 않고 사내 온도에 접근하지 않도록 조절하는 효과가 있기 때문이다. 지금 외온을 $X^{\circ}C$로 할때 각종 환기로에 의하여 흡수되는 온도 $Y^{\circ}C$를 X의 함수로 하는 실험식은 다음과 같이 회귀직선으로 표시된다. GP$\cdots$Y=0.9X-12.8 GE$\cdots$Y=0.96X-15.11 VS$\cdots$Y=0.94X-17.57 5. 재배사내에 유입되는 공기 및 사외로 배출되는 공기에 관한 실험식은 다음과 같이 회귀직선 및 지수곡선으로 표시된다. 5.1 배출속도 Ycm/sec.를 유입속도 Xcm/sec.의 함수로 하는 회귀직선식 GE-CV(50%)법$\cdots$Y=1.0X-1.65 GE-CV(100%)법$\cdots$Y=0.42X+2.03 VS-CV(100%)법$\cdots$Y=0.85X+0.96 5.2 배출량 $Ym^3$/hr.를 유출량${\times}m^3$/hr.의 함수로 하는 회귀직선식 GE-CV(50%)법$\cdots$Y=2.59X-10.88 GE-CV(100%)법$\cdots$Y=2.16X+26.53 5.3 상면 공기이동 속도 Ym/sec.를 배출공기 속도${\times}m$/sec.의 함수로 하는 회귀직선식 GE-CV(50%)법$\cdots$Y=0.5X+0.84 5.4 $CO_2$ 축적량 Y(%)를 상면공기이동속도 cm/sec.의 함수로 하는 회귀직선식 GE-CV(50%)$\cdots$Y=114.53-6.42X 5.5 $CO_2$ 축적량Y(%)를 배출공기량 $m^3$/hr.의 함수로 하는 지수곡선식 GE-CV(50%)$\cdots$Y=$127.18{\times}1.0093^{-x}$ 5.6 Natural ventilation system에 있어서 양송이 생육에 적합한 환경적조건을 마련하기 위한 환기구의 단면적은 재배사 전용적에 대하여 다음과 같은 비율로할 수 있다. GE(지중유입 환기구 단면적)$\cdots$0.3-0.5%(요조절) CV(천정배출 환기구 단면적)$\cdots$0.8-1.0% (요조절) 6. 본 연구에서 실험한 각종의 가열장치중 무압증기수 보이라도 사요할 수 있는 온수 보이라가 농가용 양송이재배사 가열장치로서, 그 효과면에 있어서나 또는 그 가격면에 있어서 최적합다하는 것이 확인되고 있다.

• 한국산림과학회지
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• 제9권1호
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• pp.1-44
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• 1969

이상(以上)과 같이 조사(調査) 또는 실험(實驗)한 결과중(結果中) 그 중요(重要)한 것을 요약(要約)하면 다음과 같다. 1. 실험용(實驗用) 지상식(地上式) 양송이 재배사(栽培舍)의 효과(効果)에 관(關)하여는 이미 실험결과(實驗結果)및 그 분석(分析)에서 지적(指摘)된 바 있거니와 그 측벽(側壁)및 천정(天井)의 구조(構造)는 재배사(栽培舍)를 외계(外界)의 기상조건(氣象條件)에서 격리(隔離)하는데 충분(充分)한 효과(効果)가 있는 것으로 고려(考慮)된다. 2. 반지하실(半地下室)에 구축(構築)한 실험용(實驗用) 태양식(太陽式) 양송이 재배사(栽培舍)의 효과(効果)에 관(關)하여는 실험결과(實驗結果)및 그 분석(分析)에서 지적(指摘)한 바와 같거니와 태양열(太陽熱)을 이용(利用)하는데 있어 충분(充分)한 효과(効果)가 있는 것으로 고려(考慮)된다. 그러나 이것을 농가(農家)에 적용(適用)하기 위(爲)하여는 다음과 같은 제점(諸點)이 개선(改善)되어야 할 것으로 고려(考慮)된다. 즉 (1) 태양식(太陽式)의 지붕과 천정(天井)은 실험용(實驗用) 지상식(地上式) 재배사(栽培舍)의 그것과 동일(同一)히 하고 (2) 태양열(太陽熱) 수열장치(受熱裝置)는 적당(適當)히 재고(再考)되어야 할 것으로 고려(考慮)된다. 태양열(太陽熱) 수열장치(受熱裝置)는 그림 40과 같이 하면 유효(有效)할 것으로 구상(構想)된다. 3. 본실험연구(本實驗硏究)에서 실시(實施)한 각종(各種)의 환기법중(換氣法中) G.E.-C.V. 및 V.S.-C.V. 환기법(換氣法)이 가장 효과적(效果的)인 것으로 본다. 4. 측벽수직(側壁垂直)및 지중(地中) 환기장치(換氣裝置)는 이미 지적(指摘)된 바와 같이 농가(農家) 양송이 재배사(栽培舍)의 자연환기법(自然換氣法)으로 실용적(實用的) 가치(價値)가 충분(充分)하다. 그것은 이들 환기장치(換氣裝置)는 그 환기로(換氣路)를 통(通)하여 사내(舍內)에 유입(流入)되는 외기(外氣)의 온도(溫度)를 인공적(人工的)으로 가열(加熱)이나 또는 냉각(冷却)하지 않고 사내온도(舍內溫度)에 접근(接近)하도록 조절(調節)하는 효과(効果)가 있기 때문이다. 지금 외온(外溫)을 $X^{\circ}C$로 할 때 각종(各種) 환기로(換氣路)에 의(依)하여 흡수(吸收)되는 온도(溫度) $Y^{\circ}C$을 X의 흉수(凶數)로 하는 실험식(實驗式)은 다음과 같이 회귀직선(回歸直線)으로 표시(表示)된다. $$G.P.{\cdots}Y=0.9x-12.8$$ $$G.E.{\cdots}Y=0.96x-15.11$$ $$V.S.{\cdots}Y=0.94x-17.57$$ 5. 재배사내(栽培舍內)에 유입(流入)되는 공기(空氣)및 사외(舍外)로 배출(排出)되는 공기(空氣)에 관(關)한 실험식(實驗式)은 각각(各各) 다음과 같이 회귀직선(回歸直線)및 지수곡선(指數曲線)으로 표시(表示)된다. (1) 배출속도(排出速度) Ycm/Sec를 유입속도(流入速度)${\times}$cm/Sec의 흉수(凶數)로 하는 회귀직선식(回歸直線式) G.E.-C.V.(50%)법(法) $${\cdots}Y=1.01x-1.65$$ G.E.-C.V.(100%)법(法)$${\cdots}Y=0.42x+2.03$$ V.S.-C.V.(100%)법(法)Y=0.85x+0.96 (2) 배출량(排出量) Y $m^3/hr$ 유출량(流出量) ${\times}m^3/hr$의 함수(凾數)로 하는 회귀직선식(回歸直線式) G.E.-C.V.(50%)법(法)$${\cdots}Y=2.59x-10.88$$ G.E.-C.V.(10%)법(法)Y=2.16x+26.53 (3) 상면(床面) 공기이동(空氣移動) 속기(速氣) Y m/Sec를 배출공기(排出空氣) 속도(速度)${\times}$m/Sec의 함수(凾數)로 하는 회귀직선식(回歸直線式) G.E.-C.V.(50%)법(法)$${\cdots}Y=0.54x+0.84$$ (4) $Co_2$ 축적량(蓄積量)Y(%)를 상면(床面) 공기이동(空氣移動) 속도(速度)${\times}$cm/Sec의 함수(凾數)로 하는 회귀직선식(回歸直線式) G.E.-C.V(50%)법(法)$${\cdots}Y=114.53-6.42x$$ (5) $Co_2$ 축적량(蓄積量)Y(%)를 배출(排出) 공기량(空氣量) $m^3/hr$ 함수(凾數)로 하는 지수곡선식(指數曲線式) G.E.-C.V.(50%)법(法) -$$y=127.18{\times}1.0093^{-X}$$ (6) natural vontilation system에 있어서 양송이 생육(生育)에 적합(適合)한 환경적조건(環境的條件)을 마련하기 위(爲)한 환기구(換氣口)의 단면적(斷面績)은 재배사(栽培舍) 전용적(全容積)에 대(對)하여 다음과 같은 비율(比率)로 할 수 있다. G.E. (지중유입환기구단면적(地中流入換氣口斷面績) $${\cdots}0.3-0.5%$$(요조절(要調節)) C.V. (천정배출환기구단면적(天井排出換氣口斷面績) $${\cdots}0.8-1.0%$$(요조절(要調節)) (7) 본연구(本硏究)에서 실험(實驗)한 각종(各種)의 가열장치중(加熱裝置中) 무압(無壓) 증기수(蒸氣水) 보이라로 사용(使用)할 수 있는 온수(溫水) 보이라가 농가용(農家用) 양송이 재배사(栽培舍) 가열장치(加熱裝置)로서, 그 효과면(効果面)에 있어서나 또는 그가격면(價格面)에 있어서 최적합(最適合)하다는 것이 확인(確認)되고 있다.

• 생물환경조절학회지
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• 제5권2호
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• pp.215-235
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• 1996

본 연구에서 수행한 Model 시뮬레이션에 의한 열환경 분석 기법은 지역별로 다양한 기상여건 하에서 대상온실의 난방 및 냉방부하를 보다 합리적으로 예측할 수 있을 뿐만 아니라 냉방이나 난방용 시스템의 결정을 비롯한 난방대책을 수립하고, 에너지 이용 전략의 수립이나 계절적인 작부계획 수립, 온실산업용 적지선정 등에 유익하게 활용될 수 있을 것이라 판단된다. 본 연구에서는 온실의 적극적인 환경조절 유형을 난방과 냉방의 두 가지로 대별하고, 난방 소요열량 산정을 비롯하여 야간의 보온 커튼효과, Heating Degree-Hour 산정 등 난방과 관련된 시뮬레이션은 동적 모형을 이용하여 시간별, 일별 및 월별로 검토하였으며, 환기를 비롯한 차광, 증발냉각시스템의 효과 분석은 정적모형을 이용하여 검토하였다. 특히 하절기 지하수와 같은 저온수를 직접 이용하거나 Heat Pump를 통하여 확보될 수 있는 저온수를 이용하여 온실의 피복면에 살수함으로서 확보할 수 있는 온실냉방효과를 검토하는 데는 1.2m$\times$2.4m 크기의 모형온실을 제작하여 기초실험을 수행함으로서 동절기의 수막시스템의 보온효과와 마찬가지로 하절기 냉방 효과를 거둘 수 있다는 가능성을 확인하였다. 본 연구에 활용된 온실의 수치 환경모형 중 난방관련 시뮬레이션용 동적 수치모형은 소기의 목적을 달성하는데 충분히 응용될 수 있는 이론모형이다. 이 이론모형이 범용성이 높은 것은 온실 내ㆍ외의 미기상 변화, 특히 난방이나 냉방이 본격적으로 요구되는 기간동안에 온도, 습도, 일사, 풍속 등의 미기상 인자들을 면밀하게 관찰하여 실측된 자료를 바탕으로 개발되었고, 다양한 자료에 의해 충분히 검정되었기 때문이다. 본 연구에서는 경남 진주지역의 어느 특정 기간(1987년)의 시간별 기상자료를 중심으로 온실의 열적 환경변화에 대한 수치모형 시뮬레이션을 실시하였으며, 아직 수치모형에 의한 시뮬레이션이 불가능한 일부 냉방효과를 검토하는 데는 모형 실험을 실시하였으며, 그 결과를 요약하면 다음과 같다. 1. 주간과 야간의 설정온도를 달리하고 다단계 변온조절방식으로 시뮬레이션을 행한 결과 난방 소요열량은 난방 설정온도에 따라 현저한 차이를 보였다. 특히 주간 설정온도에 비하여 야간 설정온도가 난방 소요열량에 예민하게 영향을 미치므로 야간의 설정온도 결정에 신중을 기해야 할 것으로 판단된다. 2. 기존의 Heating Degree-Hour 자료는 평균 외기온을 중심으로 임의의 설정온도에 대하여 산정된 값이므로 난방 소요열량에 대한 상대적인 비교수단은 되나 고려되는 기상인자의 제한과 설정온도의 임의성 때문에 실용성이 부족하다. 따라서 본 연구에서 제시된 것처럼 온실 주변의 제반 미기상 인자나 경계조건이 반영됨은 물론 작물의 생육상태 및 구체적인 설정온도까지도 고려하는 동적 수치모형으로 시시각각으로 예측된 실내기온을 중심으로 재배기간 동안의 난방열량을 적산함이 합리적이라 판단된다. 기존의 MDH 자료로 난방 설계를 할 경우에는 지나치게 과잉설계 될 가능성이 있다. 3. 산정된 난방 소요열량은 물론 커튼의 보온성능도 월별 기상여건에 따라 현저한 차이를 보이며, 시뮬레이션에 이용된 커튼의 경우 높은 보온효과를 보임으로서 년 평균 50% 이상의 난방 에너지를 절감할 수 있으며, 동절기 3-4개월의 집중 난방기에 에너지가 크게 절감됨을 발견할 수 있다. 4. 고온기 환기성능은 온실의 구조, 기상조건, 작물의 생육상태 등에 따라 다소의 차이가 있으나 환기율에 의해 크게 좌우되며, 시뮬레이션에 이용된 두 가지 농가보급형 온실 모두 환기율의 증가에 따른 실내기온의 강하 효과가 환기율이 1회/min 정도를 넘어서면서 급격히 둔화되는 현상을 보인다. 이는 기존에 권장되고 있는 적정 환기율인 1회/min 전후의 환기 시스템을 갖추는 것이 합리적임을 확인해 준다. 5. 작물이 성숙된 유리온실에서 외기의 상대습도가 50%인 쾌청한 주간동안 연속적으로 1회/min로 환기를 시킬 경우 실내기온 36.5$^{\circ}C$의 대조구에 비한 온도강하는 50% 차광만 했을 시 2.6$^{\circ}C$이고 효율 80%의 Pad ＆ Fan 시스템만 작동시 6.1$^{\circ}C$ 정도이며, 차광과 냉각시스템을 동시에 작동시는 약 8.6$^{\circ}C$로서 외기온보다 3.3$^{\circ}C$가 낮은 28$^{\circ}C$까지 실내온도를 낮출 수 있으나, 동일 조건하에서 외기의 상대습도가 80%로 높은 경우에는 Pad ＆ Fan시스템에 의한 온도강하가 2.4$^{\circ}C$에 불과하여 50% 차광하에서도 외기온 이하로 실내온도를 낮출 수 없음을 알 수 있다. 6. 하절기 3개월(6/1-8/31)동안 Pad ＆ Fan 시스템의 냉방효과($\Delta$T)는 설정된 작동 온도에 따라 다소 차이를 보일 것으로 예상되나 본 시뮬레이션에서 설정한 시스템의 작동 온도 27$^{\circ}C$에서 상대습도와의 상관관계는 대략 다음과 같았다: $\Delta$T= -0.077RH＋7.7 7. 전형적인 하절기 주간기상 하에서 경시적 냉방효과를 분석한 결과 환기만으로는 실내기온을 외기온 보다 5$^{\circ}C$ 높게 유지하는 정도가 고작이고, 차광이나 증발식 냉방시스템 만으로는 작물이 성숙한 단계에서조차도 외기온 이하로 떨어뜨리기가 어려우나 차광과 아울러 증발식 냉방을 병행할 경우에는 작물상태에 따라 다소 차이는 있지만 실내기온을 외기온보다 2.0-2.3$^{\circ}C$ 낮게 유지할 수 있음을 발견할 수 있다. 8. 일사가 차단된 27.5-28.5$^{\circ}C$의 외기온하에서 6.5-8.5$^{\circ}C$의 냉수를 온실 바닥면적 1$m^2$당 1.3 liter/min의 유량으로 온실표면에 살수했을 때 실내기온을 외기온보다 1$0^{\circ}C$ 낮은 16.5-18.$0^{\circ}C$ 정도로 낮출 수 있었다. 앞으로 살수 수온(T$_{w}$ )이나 외기온(T$_{o}$ ) 뿐만아니라 살수율(Q)에 따라 온실기온 (T$_{g}$ )에 미치는 상관 관계 T$_{g}$ = f(T$_{w}$ , Q, T$_{o}$ )를 구명하여 지하수 자체 또는 Heat Pump를 이용한 지하수온 이하의 냉수로 온실냉방의 가능성을 구명하는 것이 앞으로의 과제이다.