• 한국지반공학회논문집
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• 제29권10호
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• pp.49-56
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• 2013

최근 들어 경제적이고 친환경적인 에너지 활용을 위하여 지열에너지 필요성이 증대되고 있다. 지반의 열전도도(ground thermal conductivity)와 보어홀 열저항(borehole thermal resistance)은 지열 히트펌프 시스템(geothermal heat pump system)의 설계 과정에서 매우 중요한 변수이다. 본 논문에서는 일반 수직밀폐형에서의 U, W 타입의 지중 열교환기(ground heat exchanger)를 매립지 지반에 설치한 후 100시간 연속 운전 조건으로 현장 열성능 실험(thermal performance test)을 수행하였다. 또한 보어홀 열저항 산정 모델들을 이용하여 열효율을 산정한 후 이를 실험값과 비교하였다. 실험 결과 기존에 주로 적용되고 있는 shape factor(SF) 모델보다 multi-pole과 equivalent diameter(EQD) 모델이 계측값과 잘 일치하였다.

• 대한기계학회논문집B
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• 제39권9호
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• pp.719-726
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• 2015

전열량을 늘리는 손쉬운 방법은 전열면적을 크게 하는 것이다. 본 연구에서는 세로와 가로 방향 튜브 핏치의 비(Pt/Pl)가 1.03인 광폭 루버 핀 시료의 습표면 j와 f 인자를 실험을 통하여 구하고 Pt/Pl=0.6인 일반 루버 핀 시료와 비교하였다. 동일 소비동력에서 광폭 루버 핀 시료의 전열성능이 일반 루버 핀 시료보다 1열에서 평균 16%, 2열에서 평균 29%, 3열에서 평균 38% 크게 나타났다. 이 증가량은 핀 면적의 증가량 (2.17배)에 비하면 현저히 작은데 이는 광폭 루버 핀 시료의 열전달계수와 핀 효율이 일반 루버 핀 시료의 값들보다 작기 때문이다. 핀 핏치가 j와 f 인자에 미치는 영향이 크지 않았다. 또한 튜브 열수가 증가할수록 j와 f 인자는 감소하였다. 실험 데이터를 기존 상관식과 비교하였다.

• 한국전산유체공학회지
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• 제9권3호
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• pp.49-56
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• 2004

A heated and expanded helium is used to pressurize liquid propellants in propellant tanks of propulsion system of liquid propellant launch vehicles. To produce a heated and expanded helium, an hot-gas heat exchanger is used by utilizing heat source from an exhausted gas, which was generated in a gas generator to operate turbine of turbo-pump and dumped out through an exhaust duct of engine. Both experimental and numerical approaches of hot-gas heat exchanger design were conducted in the present study. Experimentally, siliconites - electrical resistance types - were used to simulate the full heat condition instead of an exhausted gas. Cryogenic heat exchangers, which were immersed in a liquid nitrogen pool, were used to feed cryogenic gaseous helium in a hot-gas heat exchanger. Numerical simulation was made using commercially utilized solver - Fluent V.6.0 - to validate experimental results. Helically coiled stainless steel pipe and stainless steel exhausted duct were consisted of tetrahedron unstructured mesh. Helium was a working fluid Inside helical heat coil and regarded as an ideal gas. Realizable k-』 turbulent modeling was adopted to take turbulent mixing effects in consideration. Comparisons between experimental results and numerical solutions are Presented. It is observed that a resulted hot-gas heat exchanger design is reliable based on the comparison of both results.

• 설비공학논문집
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• 제25권3호
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• pp.156-163
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• 2013

Ground Source Heat Pump (GSHP) systems utilize geothermal energy as a thermal source or sink, for heating, cooling and domestic hot water. It is well known that GSHP is environmentally friendly, and saves energy dramatically. For this reason, many investigative researches have been conducted on commercial and governmental buildings. However, studies on residential GSHP are few, because of the small capacity and cost. In this study, we experimented with the characteristic performance of heating, cooling and seasonal performance factor for a residential GSHP system, which consisted of two 180 m deep u-tube ground heat exchangers, a heat pump and measurement instruments. The installed capacity of the heat pump was 5RT, and the conditioning area was $62.23m^2$. From the experimental results, the cooling COP of the heat pump was 4.13, and the system COP was 3.51, while the CSPF was 3.32. On the other hand, the heating COP of the heat pump was 3.87, and the system COP was 3.39, while the HSPF was 3.39. Also, in-situ cooling COP and capacity were 93.7% and 96.4% compared with the EWT certification data, respectively, and that of heating were 98.3% and 95.7%, respectively.

• 융합정보논문지
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• 제9권12호
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• pp.147-156
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• 2019

동심 이중관에서 기본유체 물과 나노입자 산화알미늄의 혼합인 나노유체를 적용한 대향유동을 유한체적법의 수치적 방법으로 열전달 특성을 규명하였다. 고온유체는 내부 원형관으로 흐르며 열을 외부 환형관으로 흐르는 저온유체로 전달한다. 고온유체와 저온유체의 체적유량 및 나노입자의 체적농도를 변수로 두어 열전달 및 유동 특성을 조사했다. 결과는 나노입자의 체적농도와 체적유량의 증가함에 따라 열전달 성능이 증가함을 보였다. 외부와 내부 관 모두에서 나노유체인 경우가 기본유체보다 나노입자의 체적농도가 8%일 때 나노유체가 열전달 성능이 최대 17% 증가하는 것을 확인했다. 또한 기본유체에 비해 환형관의 대류열전달 계수는 최대 31% 증가함을 보였으며 열교환기의 유용도는 약 20%가 상승함을 확인하였다. 하지만 나노입자의 체적농도가 8%일때 마찰인자가 최대 136% 커지는 것을 확인하였다.

• 대한설비공학회:학술대회논문집
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• 대한설비공학회 2006년도 하계학술발표대회 논문집
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• pp.657-662
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• 2006

The present paper dealt with an experimental study of condensation heat transfer coefficients with refrigerant R-22, R-407C and R-410A, and was focused on pressure gradient and heat transfer coefficient in horizontal tube-in-tube heat exchangers using inner diameter of 4 mm, 3 mm and 2 mm in a 16.91 mm tube and length of 3,000 mm. Experiments were performed at inlet saturation temperature of 35 to $45^{\circ}C$ and mass flux ranges from 200 to $600 kg/m^2s$. The pressure gradient with inner tube diameter of 4.0 mm is higher 2.5 times than that of 8.0 mm. In tube-in-tube HEX, the pressure gradient of R-410A were lower than those of R-22 and R-407C. The condensation heat transfer coefficients increased with mass flux increase, but they decreased with saturation temperature increased. Condensation heat transfer coefficients of R-410A were a little higher than those of R-22 and R-407C. The condensation heat transfer coefficients of tube-in-tube HEX were about 40% higher than those of double tube HEX.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제20권9호
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• pp.227-232
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• 2019

심층수와 표층수의 온도 차이를 이용하는 히트펌프 시스템이나 해수열원 발전시스템(OTEC)의 열교환기는 해수의 염분에 의하여 발생하는 열교환기의 표면 위에서의 부식 현상에 의하여 열전달 성능이 저하된다. 본 연구는 이중관식 열교환기 실험을 통하여 부식시간에 따른 열전달저하를 실험하고 분석한 내용을 제시한다. 이러한 연구는 고가의 티타늄 열교환기를 대체하기 위하여 알루미늄에 전착 코팅을 하여 제작된 코팅 관을 통해 수행되었다. 코팅 두께 10, 15, $20{\mu}m$의 알루미늄 관 및 티타늄 관을 각각 6주, 12주, 18주씩 가속 부식시킨 후에 이중관 열교환기 실험을 통하여 코팅 두께 및 부식 시간에 따른 열전달의 변화를 측정하고 분석하였다. 코팅이 얇을수록 더 빠르게 블리스터 현상이 발생하였다. $15{\mu}m$의 코팅 관의 경우 12주 부식까지는 좋은 열전달 성능을 보였으나, 18주 부식의 경우에서 열전달 성능의 감소를 보였다. 연구결과로부터 본 실험 조건에서는 $20{\mu}m$의 두께로 코팅된 알루미늄관이 티타늄을 대체할 수 있는 열전달 성능을 가질 수 있음을 확인하였다. 또한, 부식 시간에 따른 부식 열저항의 증가에 대한 고찰을 통하여 향후 부식 열저항 모델 개발의 방법론을 제시하였다.

• 대한기계학회논문집B
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• 제40권11호
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• pp.737-744
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• 2016

인쇄기판형 열교환기는 집적도가 높고 구조적으로 견고하여 차세대 초임계 이산화탄소 발전 사이클용 열교환기로 각광받고 있다. 본 논문에서는 열원측과 열침측의 채널 크기가 상이한, 획기적인 형태의 인쇄기판형 열교환기에 대한 수치적 연구 결과를 보고한다. 초임계 이산화탄소를 작동유체로 하는 인쇄기판형 열교환기에 대해서 형상변수에 따른 전열성능을 해석하였으며, 그 결과 열원 혹은 열침측의 채널 직경이 증가함에 따라 유속 감소에 의해 전열성능이 단조적으로 감소하는 것을 확인하였다. 채널간격의 경우 열교환기의 전열성능에 크게 영향을 미치지 않는 것으로 나타났다. 또한 수력직경이 동일할 경우 채널 단면의 모양은 전열성능에 괄목할 만한 영향을 미치지 않는 것으로 나타났다.

• 생물환경조절학회지
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• 제26권4호
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• pp.317-323
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• 2017

쓰레기 소각장이나 산업체의 폐열을 농업에 활용한 사례는 몇몇 있었다. 그러나 온배수를 농업에 활용한 사례는 전무하였으며, 치어, 종패 등을 양식하는 수산업이 대부분이었다. 본 연구에서는 화력발전소의 온배수(폐열)를 열원으로 이용하는 120 RT 규모의 냉난방시스템을 제주특별자치도 서귀포시 안덕면 소재의 $5,280m^2$ 아열대 작물(망고) 재배온실에 설치, 10월에서 다음해 2월까지 약 5개월 동안 난방을 실시하여 난방에너지 비용 절감 효과 등 분석하였다. 난방에너지 비용 절감효과는 면세경유에 대하여 87%이였으며, 또한 발전소의 온배수를 에너지원으로 재활용함으로서 62%의 이산화탄소 배출 저감 효과를 얻었다. 본 연구를 계기로 2015년에 해수가 수열에너지 분야로 재생에너지에 포함되었다. 해수의 표층의 열을 히트펌프를 사용하여 변환시켜 얻은 에너지라는 수열에너지 분야의 기준과 범위를 볼 때, 이는 온배수가 재생에너지에 포함되었다고 말해도 과언이 아닐 것으로 사료된다. 그 이유는 온배수도 해수임에도 불구하고 온도가 일반 해수보다 $7{\sim}8^{\circ}C$ 높아, 일반 해수를 히트펌프의 열원으로 이용하는 것보다 온배수를 열원으로 이용했을 때 히트펌프의 성능이 높기 때문이다. 또한 같은 해 농식품부의 폐열 재이용 시설 지원 사업이 발표되어, 발전소 온배수뿐만 아니라 산업체와 소각장의 폐열을 농업에 활용하면 지원을 받을 수 있게 되었다. 이 사업에 의하여 2015년 당진시, 하동군, 제주시, 곡성군이 선정되었으며, 2016년 태안군, 서귀포시 등이 선정되어, 2016년 말 곡성군과 제주시가 공사를 완료, 농업에 폐열을 활용하고 있으며(제주시는 발전소, 곡성군은 산업체 폐열을 이용하고 있음), 기타 지역은 추진 중이다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제17권3호
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• pp.716-723
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• 2016

전열 촉진관은 흡수식 냉동기에 널리 사용되고 있다. 본 연구에서는 흡수식 냉동기의 재생기에 주로 사용되는 평활관, 리브 튜브, 코류게이트 튜브, 플로랄 튜브에 대하여 관 내측 열전달계수 및 마찰계수를 측정하였다. 실험 결과 열전달계수 및 마찰계수는 코류게이트 튜브에서 가장 크게 나타나고 다음으로 리브 튜브에서 크게 나타났다. 한편 플로랄 튜브의 열전달계수 및 마찰계수는 평활관 값과 4% 내에서 일치하였다. 이로부터 플로랄 튜브의 열전달 및 압력손실 특성이 수력직경으로 적절히 표현될 수 있음을 알 수 있다. 실험 데이터로부터 코류게이트 튜브와 리브 튜브의 B(e+)와 g(e+) 상관식을 구하였는데 코류게이트 튜브의 B(e+)와 g(e+)는 기존 상관식의 예측치와 20% 내에서 일치하였다. 본 연구 결과는 고온 영역에서 재생기용 전열촉진관의 관 내측 열전달 계수 및 마찰계수 산정에 활용될 수 있을 것이다.