• 대한건축학회논문집:구조계
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• 제34권5호
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• pp.43-50
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• 2018

The temperature of underground water generally remains constant regardless of the season. therefore, it is possible to get plenty of energy if we use characteristics of underground water for both cooling and heating. This study evaluates efficiency of real size coaxial and U-tube type complex geothermal system which is combined with underground water well. This study also evaluates relative efficiency/adaptability through comparison with existing geothermal systems(vertical closed loop system, open loop system(SCW)). The heat exchange capacity of complex geothermal system according to temperature difference between circulating water and underground water shows very high significance by increasing proportionally. The temperature change of underground water according to injection energy, shows very high linear growth aspect as injection thermal volume heightens. As a result of evaluation of heat exchange volume between complex geothermal system and comparative geothermal system, coaxial type has 26.1 times greater efficiency than comparative vertical closed type and 2.8 times greater efficiency than SCW type. U-tube type has 26.5 tims greater efficiency than comparative vertical closed type and 2.8 times greater than SCW type as well. This means complex geothermal system has extremely outstanding performance.

• 지질공학
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• 제24권4호
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• pp.487-499
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• 2014

최근 지열에너지 활용 증가 추세와 더불어 지하수 부존량이 풍부한 지역에서 수직개방형의 효율이 더 높다는 연구결과가 제시됨에도 불구하고, 국내 지열냉난방시스템의 열교환 방식은 수직밀폐형 방식이 주를 이루고 있다. 따라서, 본 연구에서는 지하수 부존량이 풍부한 지역에서 수직개방형 방식의 효율성을 검증하기 위하여, 수리지질 및 열적 특성을 반영한 최적의 지열에너지 활용 방식을 수치 모의하였다. 1차 모의 결과, 지하수 부존량이 풍부한 지역에서 지열냉난방시스템을 활용하는 경우 수직밀폐형보다 지하수를 직접 이용하는 수직개방형이 더욱 효과적인 것으로 분석되었으며, 수직개방형 중에서는 SCW (standing column well)형 보다는 주입정과 추출정이 분리된 복수관정형에서 지반과 열교환을 통해 얻을 수 있는 주입수와 추출수의 온도차 (${\Delta}$)가 커 더욱 효율적인 것으로 나타났다. 2차 모의에서는 수직개방형 지열에너지 공급방식인 단일관정형, SCW형, 복수관정형을 대상으로 열 이송, 이격거리 및 유량, 지하수 수리경사 등을 고려한 최적의 활용 방식을 검토하였으며, 이를 바탕으로 지열냉난방시스템의 지중 열교환 방식 선정 시 활용할 수 있는 흐름도를 제시하였다. 본 연구결과 제시된 다양한 선정 기준을 기초로 실제 선정 시에는 전체 지열냉난방 시스템에 대한 COP (coefficient of performance) 계산 및 세부적인 타당성 검토가 필요할 것으로 판단된다.

• 지질공학
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• 제28권3호
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• pp.475-488
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• 2018

본 연구에서는 지하수 관정을 활용하고 밀폐형-개방형이 결합된 복합지열시스템(CWG 시스템)을 시설재배지에 적용하여 열원측 및 부하측의 열교환량과 투입된 전력량 대비 효율을 평가하였다. 또한, 운전 과정에서의 외기온도 및 시설재배지 온도를 평가하여 복합지열시스템 적용시의 냉난방 효과를 분석하였다. 냉방운전시 열원측 열교환량 평가결과, 약 235 L/min의 지하수가 유입되는 개방형에서 평균 90.0 kW/h, 약 85 L/min의 순환수가 유동하는 밀폐형에서 40.1 kW/h의 열교환량이 발생하였으며, 전체 열교환량은평균 130.1 kW/h로 분석되었다. 부하측에서 실질적으로 전달되는 열교환량은 평균 110.4kW/h로 평가되었다. 복합지열시스템의 냉방효율을 분석한 결과, 평균 EER는 5.63으로 분석되었다. 난방운전 시 열원측 열교환량 평가결과, 약 266 L/min의 지하수가 유입되는 개방형에서 평균 60.4 kW/h, 약 86 L/min의 순환수가 유동하는 밀폐형에서 22.4 kW/h의 열교환량이 발생하였으며, 전체 열교환량은 평균 82.9 kW/h로 분석되었다. 부하측에서 실질적으로 전달되는 열교환량은 평균 112.0 kW/h로 평가되었다. 복합지열시스템의 난방효율을 분석한 결과, 평균 COP는 3.92로 분석되었다. 외기온도와 CWG 시스템을 적용한 시설하우스 및 비교 시설하우스 내부온도와의 상관관계를 분석한 결과 30RT 용량의 CWG 시스템 하우스가 비교 하우스에 비해 외기온도 $20^{\circ}C$인 경우 $3.4^{\circ}C$, 외기온도 $25^{\circ}C$인 경우 $6.8^{\circ}C$, 외기온도 $30^{\circ}C$인 경우 $10.1^{\circ}C$, 외기온도 $35^{\circ}C$인 경우 $13.4^{\circ}C$의 온도가 저감되는 것으로 평가되었다. 이러한 결과를 볼 때, 본 시스템을 적용할 경우 일반적으로 외기온도가 $30^{\circ}C$ 이상을 보이는 여름철에 CWG 시스템을 적용하지 않은 시설재배지에 비해 약 $10^{\circ}C$ 이상의 냉방효과가 나타낼 수 있을 것으로 판단된다. 이와 같은 결과는 시설재배지의 복합지열시스템 설계에 활용될 수 있고, 다양한 조건에서의 시험성과와 종합하여 복합지열시스템의 냉난방 효과에 대한 보다 명확한 규명이 가능할 것으로 판단된다.

• 한국지열·수열에너지학회논문집
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• 제9권2호
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• pp.8-15
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• 2013

Recently, an interest in the use of renewable energy has been growing up due to the rise of raw material price, international oil price and depletion of fossil energy. Ground source heat pump system has a high efficiency by using the constant temperature of underground and various types of the systems have been installed and utilized in the building. there are few studies on the system performance factors in the SCW system. Furthermore, even though the performance of the system depends on the temperature of heat source, the research on their relationship is rare. In this research, in order to analyze the performance factor for the open-loop system the monitoring of the real building with the standing column well systems and the simulation with building model were conducted.

• 한국지열·수열에너지학회논문집
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• 제10권2호
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• pp.13-18
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• 2014

This paper proposes an optimum pipe material (PVC vs. PE) design & selection for open loop ground heat exchangers. Heat exchange efficiency and/or workability, and the need for trench insulation were investigated by comparing EWT (cooling mode) of each system. CFD simulations for the PVC and PE pipe with the same inner diameter show similar EWT. This is because the PVC pipe has a small thickness but a low thermal conductivity as compared to the PE pipe, and thus these two properties tend to offset each other. However, a hypothetically insulated pipe led to a meaningful drop of EWT. This means pipe insulation is of importance in performance of ground heat exchangers. From analyzing climate data and system operation, it is not advantageous to insulate trench pipes due to construction difficulties and ground temperature characteristics that are seasonally varied.

• 대한설비공학회:학술대회논문집
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• 대한설비공학회 2006년도 하계학술발표대회 논문집
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• pp.701-706
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• 2006

Groundwater heat pump systems are the oldest of the ground-souce systems and it has various type. Standing column well type are must be located in hard rock geology site and produce sufficient water for the conventional open loop system. These system are indirect type(the building circulating loop and ground water are intercept). Existence of the exchanger the foundation protect water quality to use of open loop. The design of open loop system are concern on the power requirements. An experimental study was analysis the extremely heating operation COP of ground water heat pump system. Operation efficiency of the 50RT systems shows that, COP $2.9{\sim}5.0$ in heating operation. And generally it shows 3.4.

• 설비공학논문집
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• 제21권8호
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• pp.468-474
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• 2009

Ground water source heat pump system is the oldest one of the ground source heat pump systems. Despite of this, little formal design information has been available until recently. The important design parameters for open system are the identification of optimum ground water flow, heat exchanger selection and well pump. In this study, the capacity of 50 RT system of two well type ground water heat pump system was used. As a result, static water level was -7 m and the level during the heating operation was -32 m, cooling operation was -40 m. The initial static water level recovered within 48 hrs. The temperature of ground water is $15.6^{\circ}C$ for heating season and $16.2^{\circ}C$ for cooling season and does not depend on the outdoor temperature. Operation efficiency of the system shows that, COP 3.1 for heating and COP 4.2 for cooling.

• 한국지하수토양환경학회지:지하수토양환경
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• 제17권6호
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• pp.23-32
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• 2012

This study was conducted to monitor microbial species dynamics within the aquifer due to long term operation of geothermal heat pump system. The species were identified by molecular biological methods of 16S rDNA. Groundwater sample was collected from both open (S region) and closed geothermal recovery system (J region) along with the control. J measured and control as well as S measured found Ralstonia pickettii as dominant species at year 2010. In contrast, Rhodoferax ferrireducens was dominantly observed for the control of S. In 2011, Sediminibacterium sp. was universely identified as the dominant species regardless of the monitoring places and type of sample, i.e., measured or control. The difference in the dynamics between the measured and the control was not critically observed, but annual variation was more strikingly found. It reveals that possible environmental changes (e.g. ORP and DO) due to the operation of geothermal heat recovery system in aquifer could be more exceedingly preceded to differentiate annual variation of microbial species rather than positional differences.

• 자원환경지질
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• 제46권3호
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• pp.267-278
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• 2013

동아프리카 열곡계는 천열수 금-은 광상을 배태하고 있는 것으로 알려져 있으며, 그 대표적인 예로서 에티오피아에 발달된 열곡대는 제 4기 복마그마 화산활동과 관련하여 광화작용이 수반된다. 주 에티오피아 열곡대의 형성과정 동안 발달된 대규모의 지루-지구 구조는 마그마의 관입과 열수유체의 순환을 위한 열린 공간을 제공하였다. 최근 들어, 에티오피아 열곡대 및 다나낄 함몰지 내 천열수형 광화작용이 보고되고 있어, 주 에티오피아 열곡대 내 대규모 열수변질대의 발달(샬라, 랑가노, 알라로베다)과 온천수에 대한 관심이 높아지고 있다. 온천수의 지표산출은 주로 비등천(샬라) 또는 간헐천(알라로베다)의 형태로 이루어지고 있으나, 일부 지역은 지하수면의 하강으로 폭발적인 비등과 분출이 관찰되지 않는다. 온천수의 지표 분출과 관련하여 주변 암석들은 주로 석영, 카올리나이트, 일라이트, 스멕타이트, 녹니석의 광물조합을 갖는 암석으로 변질되어 있다. 온천수는 중성 내지 약한 알카리(pH 7.88~8.83)의 특성을 보이고, 대체적으로 중탄산염 유체로 분류된다. 온천수 내 금과 은 및 기타 수반원소들의 함량은 상당히 낮으나, Se의 함량이 최대 26.7 ppm으로 나타났다. 반면에 온천수 주변 규질 퇴적물들은 Pb(최대 33 ppm, 샬라), Zn(최대 313 ppm, 샬라), Cu(53.1 ppm, 데마에고나), Mn(최대 0.18 wt%, 샬라) 등으로 다소 부화되어 있다. 결론적으로 온천수내 높은 Se 함량과 규질 암석내 Pb, Zn, Cu, Mn 이상 및 최근 천열수형 광화작용의 발견은 주 에티오피아 열곡대내 천열수형 광상의 부존 가능성에 관한 기대를 높인다.

• KIEAE Journal
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• 제17권3호
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• pp.119-124
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• 2017

Purpose: Groundwater heat pump (GWHP) system has high coefficient of performance than conventional air-source heat pump system and closed-loop type geothermal system. However, there is problem in long-term operation that groundwater raise at the diffusion well and reduced at the supply well. Therefore, it is necessary to accurately predict the groundwater flow, groundwater movement and control the groundwater level in the wells. In this research, in consideration of hydrogeological characteristic, groundwater level and groundwater movement were conducted analysis in order to develop the optimal design method of the two-well system using the pairing pipe. Method: For the optimum design of the two-well system, this research focused on the design method of the pairing pipe in the simulation model. Especially, in order to control the groundwater level in wells, pairing pipe between the supply well and diffusion well was developed and the groundwater level during the system operation was analyzed by the numerical simulation. Result: As the result of simulation, the groundwater level increased to -2.65m even in the condition of low hydraulic conductivity and high pumping flow rate. Consequently, it was found that the developed system can be operated stably.