열에너지 저장 암반공동의 형상 및 레이아웃 설계 가이드라인

박도현,박의섭,Park, Dohyun,Park, Eui-Seob 한국암반공학회 2015 터널과지하공간 Vol.25 No.2

열에너지 저장은 고온 또는 저온의 잉여 열에너지를 저장하여 수요 발생 시 사용하기 위한 기술로서 에너지의 수요와 공급 사이의 불균형을 해소하고, 이를 통해 에너지 시스템의 효율을 향상시킬 수 있다. 특히 간헐적인 신재생에너지 자원을 열에너지 형태로 변환하거나 저장함으로써 에너지 믹스에서 신재생에너지의 비중을 제고할 수 있으며, 이를 위해서는 열에너지 저장 장치와의 조합이 반드시 필요하다. 지하 암반공동을 이용한 열에너지 저장은 높은 건설비용이 수반되어 그 활용이 제한적이지만, 대규모의 열에너지를 장기간 저장할 수 있는 가장 현실적인 방법이다. 또한 기후조건에 따라 외부로의 열손실이 영향을 받는 지상의 열저장소와는 달리, 열저장 지하 암반공동은 장기 운영 시 주변 암반의 히팅에 따른 열손실의 감소를 기대할 수 있다. 본고에서는 열저장 암반공동의 형상 및 다중배치 설계 시 고려해야 할 주요 인자들을 소개하고, 저장공간의 설계에 대한 가이드라인을 제안하였다. Thermal energy storage (TES) is a technology that stores surplus thermal energy at high or low temperatures for later use when the customer needs it, not just when it is available. TES systems can help balance energy demand and supply and thus improve the overall efficiency of energy systems. Furthermore, the conversion and storage of intermittent renewable resources in the form of thermal energy can help increase the share of renewable resources in the energy mix which refers to the distribution of energy consumption from different sources, and to achieve this, it is essential to combine renewable resources with TES systems. Underground TES using rock caverns, known as cavern thermal energy storage (CTES), is a viable option for large-scale, long-term TES utilization although its applications are limited because of the high construction costs. Furthermore, the heat loss in CTES can significantly be reduced due to the heating of the surrounding rock occurred during long-term TES, which is a distinctive advantage over aboveground TES, in which the heat loss to the surroundings is significantly influenced by climate conditions. In this paper, we introduced important factors that should be considered in the shape and multiple layout design of TES caverns, and proposed guidelines for storage space design.

수리역학 연계해석을 이용한 누수로 인한 터널 구조물 및 지반 거동의 분석

박도현,Dohyun Park 한국암반공학회 2023 터널과지하공간 Vol.33 No.4

Water leakage in tunnels is a defect that can affect tunnel stability and the ground movement by changing the stress and pore water pressure of the surrounding ground. Long-term or large-scale water leaks may lead to damage of tunnel structure and the surrounding environment, such as tunnel lining instability and ground surface settlement. The present study numerically investigated the effects of water leakage on the structural stability of a tunnel and the ground behavior. The tunnel was assumed to be under undrained conditions for preventing the inflow of the surrounding water and leaks occurred in the concrete lining after completion of the tunnel construction. A coupled hydro-mechanical analysis using a TOUGH-FLAC simulator developed in Python was conducted for assessing the leakage induced-behavior of the tunnel structure and ground under different conditions of the amount and location of water leak. Additionally, the effect of hydro-mechanical coupling terms on the results of coupled response was investigated and discussed.

2단 변속기 전기자동차를 위한 응답 제한 모터의 변속 제어

박도현(Dohyun Park),양리위에(Liyue Yang),김남욱(Namwook Kim) 한국자동차공학회 2019 한국자동차공학회 부문종합 학술대회 Vol.2019 No.5

동적계획법을 활용한 전기차 주행 속도 최적화

박도현(Dohyun Park),이윤호(Yunho Lee),Lyu Shaowen,김남욱(Namwook Kim) 한국자동차공학회 2022 한국자동차공학회 부문종합 학술대회 Vol.2022 No.6

차량동력계 데이터 해석을 통한 아이오닉 EV의 배터리 파라미터 추정

박도현(Dohyun Park),김남욱(Namwook Kim) 한국자동차공학회 2018 한국자동차공학회 부문종합 학술대회 Vol.2018 No.6

확률론적 해석에 기반한 다중 열저장공동의 적정 이격거리 분석

박도현(Dohyun Park),김현우(Hyunwoo Kim),박정욱(Jung-Wook Park),박의섭(Eui-Seob Park),선우준(Choon Sunwoo) 한국암반공학회 2014 터널과지하공간 Vol.24 No.2

다중 열저장공동은 열에너지의 대규모 저장, 열적 성능 향상을 위한 높은 종횡비의 저장소 설계에 활용될 수 있다. 또한 긴 터널형의 단일공동이 열생산 및 주입을 위한 지상설비와의 연결에 적합하지 않은 경우, 길이를 줄인 다중 암반공동의 활용을 고려할 필요가 있다. 다중 열저장공동 활용시 공동간의 이격거리는 저장공간 설계시 고려해야 하는 주요 설계인자 중 하나이며, 정량적인 안정성 평가기준을 토대로 적정 이격거리가 산정되어야한다. 본 논문에서는 대규모 열에너지 저장을 위한 다중 암반공동 계획시 공동간 이격거리를 결정하기 위한 수치해석적 접근법에 대해 기술하였다. 다중 암반공동의 안정성 평가를 위해 기존의 결정론적 접근법과 달리 확률밀도에 의해 입력 매개변수의 불확실성을 정량적으로 고려할 수 있는 확률론적 해석기법을 이용하였으며, 집단열수공급을 위한 다중 암반공동의 개념모델 설계에 적용하였다. 본 적용을 통해 확률론적 해석기법이 다중 암반공동의 이격거리 산정을 위한 의사결정 도구로서 유용하게 활용될 수 있음을 확인할 수 있었으며, 결정론적 해석결과와의 비교 분석으로부터 결정론적 접근법 적용시 안정성 평가기준을 신중히 설정할 필요가 있는 것으로 검토되었다. Multiple thermal energy storage (TES) caverns can be used for storing thermal energy on a large scale and for a high-aspect-ratio heat storage design to provide good thermal performance. It may also be necessary to consider the use of multiple caverns with a reduced length when a single, long tunnel-shaped cavern is not suitable for connection to aboveground heat production and injection equipments. When using multiple TES caverns, the separation distance between the caverns is one of the significant factors that should be considered in the design of storage space, and the optimal separation distance should be determined based on a quantitative stability criterion. In this paper, we described a numerical approach for determining the optimal separation distance between multiple caverns for large-scale TES utilization. For reliable stability evaluation of multiple caverns, we employed a probabilistic method which can quantitatively take into account the uncertainty of input parameters by probability distributions, unlike conventional deterministic approaches. The present approach was applied to the design of a conceptual TES model to store hot water for district heating. The probabilistic stability results of this application demonstrated that the approach in our work can be effectively used as a decision-making tool to determine the optimal separation distance between multiple caverns. In addition, the probabilistic results were compared to those obtained through a deterministic analysis, and the comparison results suggested that care should taken in selecting the acceptable level of stability when using deterministic approaches.

MIMO 시스템에서 COMB 방식의 파일럿 구조에 직교코드를 이용한 긴 채널추정

박도현(Park DoHyun),강은수(Kang EunSu),한동석(Han DongSeog) 한국방송·미디어공학회 2010 한국방송공학회 학술발표대회 논문집 Vol.2010 No.11

본 논문은 MIMO 시스템에서 Comb 방식의 파일럿 구조를 이용한 채널 추정에 관해서 논의한다. 기존의 채널 추정은 시간영역에서 정해진 구간의 평균 이용하여 계산량이 아주 작은 방법을 사용한다. 본 논문은 각각의 안테나에 존재하는 파일럿에 직교코드를 넣어 기존의 알고리듬 보다 긴 채널 추정을 가능하게 하였다. 제안된 알고리듬은 컴퓨터 시뮬레이션을 통해 기존 방식보다 긴 채널을 추정함을 알 수 있다.

열에너지 저장을 위한 지하 암반공동 내 열성층화 거동에 대한 수치해석적 연구

박도현(Dohyun Park),김형목(Hyung-Mok Kim),류동우(Dong-Woo Ryu),최병희(Byung-Hee Choi),선우춘(Choon Sunwo),한공창(Kong-Chang Han) 한국암반공학회 2012 터널과지하공간 Vol.22 No.3

Using a computational fluid dynamics (CFD) code, FLUENT, the present study investigated the thermal stratification behavior of Lyckebo storage in Sweden, which is the very first large-scale rock cavern for underground thermal energy storage. Heat transfer analysis was carried out for numerical cases with different temperatures of the surrounding rock mass in order to examine the effect of rock mass heating due to periodic storage and production of thermal energy on thermal stratification and heat loss. The change of thermal stratification with respect to time was quantitatively examined based on an index of the degree of stratification. The results of numerical simulation showed that in the early operational stage where the surrounding rock mass was less heated, the stratification of stored thermal energy was rapidly degraded over time, but the degradation and heat loss tended to reduce as the surrounding rock mass was heated during a long period of operation. 본 연구에서는 전산유체역학 코드인 FLUENT를 이용하여 열에너지 지하 저장을 위한 최초의 대규모 암반공동인 스웨덴 Lyckebo 저장소의 열성층화 거동을 분석하였다. 열에너지의 반복적인 저장 및 생산으로 인한 주변 암반의 히팅이 열성층화와 열손실에 미치는 영향을 분석하기 위해 암반의 온도조건을 달리하여 열전달 해석을 수행하였으며, 성층화 지수를 토대로 열에너지 저장 후 시간경과에 따른 열성층화의 변화를 정량적으로 분석하였다. 분석결과, 주변 암반이 히팅되지 않은 저장공동의 초기 운영단계에서는 시간경과에 따라 저장된 열에너지의 성층화가 빠르게 저하되는것으로 나타났으며, 저장공동의 운영기간이 늘어남에 따라 주변 암반의 히팅으로 인해 열성층화의 변화 및 열손실이 줄어드는 것을 확인하였다.

진동 절연 성능 향상을 위한 엔진 마운트의 최적설계

박도현(Dohyun Park),이용헌(Yong Heon Lee),김주성(Joo Sung Kim),최동훈(Dong-Hoon Choi) 한국자동차공학회 2010 한국자동차공학회 학술대회 및 전시회 Vol.2010 No.11

Design optimization of an engine mount system for enhancing vibration isolation capability is performed in this study. Eleven position values and twelve stiffness values of four engine mounts are optimally determined in order to maximize kinetic energy fractions at six natural frequencies while satisfying fourteen design requirements on natural frequencies, differences between natural frequencies, distance between the torque roll axis and the line connecting the LH mount and the RH mount. The automobile engine is modeled as a point mass and supported by four engine mounts. Modal analysis is performed using MSC.NASTRAN, and the analysis procedure is integrated and automated by PIAnO, a commercial PIDO (Process Integration and Design Optimization) tool. Optimization is performed using PQRSM (Progressive Quadratic Response Surface Method), one of the optimization techniques equipped in PIAnO. Design optimization result reveals that the minimum kinetic energy fraction has been increased by 47.9 % while satisfying all the design requirements, which demonstrates the effectiveness of the design optimization approach used in this study.

중량 최소화를 위한 자동차 차체의 소재배치 및 두께 최적화

박도현(Dohyun Park),이갑성(Gabseong Lee),최동훈(Dong-Hoon Choi),김대승(Dae Seung Kim) 한국자동차공학회 2012 한국자동차공학회 부문종합 학술대회 Vol.2012 No.5

In this study, an optimization of the material arrangement and thickness for minimizing automotive BIW weight was carried out. To improve fuel efficiency and reduce production cost, automotive industry has steadily tried to reduce the vehicle weight. Since the BIW weight takes up a large portion of the total vehicle weight, reducing the BIW weight greatly contributes to reducing the total vehicle weight. There have been studies aiming at reducing the BIW weight by changing thickness or introducing new lightweight materials. In this study, we took both thickness and material arrangement as design variables to enhance reducing the BIW weight. We first formulated a design problem of minimizing the BIW weight while satisfying design requirements on bending and torsional stiffness values. Then, we proposed a metamodel-based design optimization process to solve the posed design problem. Successful design optimization resulted in weight reduction by 30.6% while satisfying all design requirements.