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유출지하수 열원 지열히트펌프용 Pond Loop형 열교환기의 열전달 성능(2)
박근우(Park, Geun-Woo),이응열(Lee, Eung-Youl) 한국신재생에너지학회 2006 한국신재생에너지학회 학술대회논문집 Vol.2006 No.11
유출지하수나 지표수를 열원으로 하는 지열히트펌프의 Pond Loop형 열교환기를 개발하기 위하여 미국에서 상용화된 Slim-Jim 열교환기와 본 연구에서 자체설계, 제작한 Pond-loop type의 열교환기를 유동이 없는 유출수조 내에서 수조온도가 변화함에 따라 일정한 열교환기 입구온도를 유지하면서 열전달량의 변화를 측정하였다. 그 결과 유출수를 Heat Source로 사용하는 경우 Slim-Jim에서는 8,000{sim}11,000 kcal/hr의 열량이 전달되었고, 자체 제작한 열교환기에서는 11,000{sim}16,000kcal/hr의 열량이 전달되었다. 유출수를 Heat Sink로 사용할 경우 Slim-Jim에서는 2,500{sim}7,000 kcal/h의 열량이 전달되었고, 자체제작한 열교환기의 경우, 6,800{sim}14,00 kcal/hr의 열량이 전달되었다. 측정된 열전달량을 바탕으로 총괄열전달계수를 구한 결과 Slim-Jim 열교환기의 경우 210{sim}340 kcal/hr;m²{circ}C, 자체개발한 열교환기의 경우 350{sim}590 kcal/hr;m²{circ}C로 나타나 자체 개발한 열교환기의 열전달 성능이 비교적 우수함을 입증하였다.
직접전단실험을 이용한 세립토의 전단강도 및 유변학적 정수 산정
박근우(Geun-Woo Park),홍원택(Won-Taek Hong),이종섭(Jong-Sub Lee) 한국지반환경공학회 2017 한국지반환경공학회논문집 Vol.18 No.2
집중호우로 인하여 산악지반에 발생하는 토석류의 거동은 대상지반 세립분의 전단강도 및 유변학적 특성들에 의하여 영향을 받기 때문에, 두 특성에 대한 정수는 토석류 거동을 파악하는데 매우 중요한 요소이다. 본 연구에서는 직접전단 실험을 통하여 세립분의 전단강도 및 유변학적 정수를 평가하고자 하였다. 건조상태와 액성한계상태로 조성된 두 가지 세립분 시료에 대하여 직접 전단실험을 수행하였으며, 연직응력에 따른 전단강도를 측정하여 점착력과 내부마찰각을 산정하였다. 또한 액성한계로 조성된 시료의 잔류전단강도를 획득하기 위하여 전단변형률속도와 전단방향을 변화시켜 반복전단실험을 수행하였다. 실험 결과, 액성한계상태의 시료는 건조 상태 시료에 비해 내부마찰각은 작지만 점착력은 더 큰 것으로 나타났으며, 잔류전단강도를 통해 산정한 내부마찰각과 점착력은 첨두전단강도에 의해 산정된 결과보다 작은 것으로 나타났다. 반복전단 결과, 전단변형률속도와 잔류전단강도는 선형적인 관계를 보였으며, 전단변형률속도-잔류전단강도 관계의 기울기로써 결정되는 점성은 약 73.60Pa・s로 산정되었다. 본 연구는 직접전단 장비가 산악지반 토석류 거동과 관련된 세립분의 전단강도 및 유변학적 정수 산정에 효과적으로 활용될 수 있음을 보여준다. As the behavior of the debris flow due to the torrential rains in mountain is affected by shear strength and rheological properties of the fine fraction in the ground, the evaluation of both properties is necessary to estimate the behavior of the debris flow. The objective of this study is to evaluate the shear strength and rheological properties using the direct shear apparatus. The direct shear tests are conducted for two kinds of fine-grained soil specimens, which are in dry state and liquid limit state. From the direct shear tests, shear strengths are measured according to the normal stresses applied on the specimens to evaluate the cohesion and internal friction angle. In addition, reversal shear tests are performed for the fine-grained soil specimens in liquid limit state according to the shear rate to evaluate the residual shear strength. The results of direct shear tests show that the specimen at the liquid limit state has lower internal friction angle and higher cohesion compared to the dry stated, and the residual friction angle and cohesion at the residual state are lower than those at the peak state. In the result of reversal shear test, the residual shear strength is directly proportional to the shear rate and viscosity is calculated as 73.60 Pa・s. This study demonstrates that the direct shear apparatus can be effectively used for the evaluation of the shear strength and rheological properties of the fine-grained soils related with the debris flow.
박근우(Park, Geun-Woo),이응열(Lee, Eung-Youl) 한국신재생에너지학회 2007 한국신재생에너지학회 학술대회논문집 Vol.2007 No.06
유출지하수는 지하공간이 깊고 넓게 분포하는 건물에서 자연적으로 유출되어 배출되는 낮은 심도의 지하수이다. 본 연구에서는 신축된 교회건물에서 유출되는 지하수를 열원으로 밀폐형태와 개방형태의 열교환기를 활용하여 각각 5RT급 히트펌프시스템을 난방모드로 운전한 결과를 정리하였다. 실험은 난방순환수의 온도를 43{sim}49 ^{cdot}C 범위에서 제어하면서 진행하였으며, 시스템 COP에 있어서 밀폐형은 4.12{sim}4.75, 개방형은 3.42{sim}3.98의 범위에서 측정되었다. 이는 기존의 지열히트펌프시스템의 COP와 대동 소이한 우수한 성능이라고 판단된다. 또한 펌프동력을 제외한 히트펌프 자체 난방COP에 있어서 밀폐형은 4.69{sim}5.81, 개방형은 4.38{sim}5.43의 범위에서 나타났다. 유출지하수의 온도가 겨울철에도 약 12{sim}14^{cdot}C를 유지하므로 히트펌프와 시스템전체의 COP가 매우 우수한 값을 나타내고 있음이 확인되었다.
박근우(Park, Geun-Woo),남현규(Nam, Hyun-Ku),강병찬(Kang, Byung-Chan) 한국신재생에너지학회 2007 신재생에너지 Vol.3 No.4
Effluent ground water overflow in deep and broad ground space building. Temperature of effluent ground water is in 12{sim}20?C annually and the quality of that water is as good as living water. Therefore if the flow rate of effluent ground water is sufficient as source of heat pump, that is good heat source and heat sink of heat pump. Effluent ground water contain the thermal energy of surrounding ground. So this is a new application of ground source heat pump. In this study open type and close type heat pump system using effluent ground water was installed and tested for a church building with large and deep ground space. The effluent flow rate of this building is 800{sim}1000ton/day. The heat pump capacity is 5RT each. The heat pump cooling COP is 4.9{sim}5.2 for the open type and 4.9{sim}5.7 for close type system. The system cooling COP is 3.2{sim}4.5 for open type and 3.8{sim}4.2 for close type system. This performance is up to that of BHE type ground source heat pump.
유출지하수 열원 지열히트펌프용 Pond Loop형 열교환기의 열전달 성능
박근우(Park, Geun-Woo),김진상(Kim, Jin-Sang),이응열(Lee, Eung-Youl) 한국신재생에너지학회 2006 신재생에너지 Vol.2 No.2
유출지하수나 지표수를 열원으로 지열히트펌프의 지초자료로 활용하기 위하여 Pond Loop형 열교환기를 설계, 제작하여 유동이 없는 수조 내에서 수조의 온도가 변화함에 따라 일정한 열교환기 입구온도를 유지하면서 열전달량을 측정하였다. 그 결과 수조를 Heat Source로 사용하는 경우 5,500{sim}4,500kcal/h의 열량이 전달되었고 수조를 Heat Sink로 사용할 경우 5,200{sim}3,500kcal/h의 열량이 전달되었다. 또한 열교환기 관내 유속이 증가함에 따라 열전달량이 증가하는 경향성을 확인할 수 있었고 이는 동시에 열교환기 입출구의 차압을 증가시킴을 알 수 있었다. 열교환기의 설계단계에서 사용하였던 열전달관계식으로 구한 총괄열전달계수, U와 실험값을 통해 유추한 U값을 비교한 결과 실험에 의해 유추된 U값이 24{sim}27% 설계치보다 크게 나타났다. 본 연구를 통하여 유출지하수 뿐만 아니라 하수 및 하천수를 이용한 지열히트펌프의 기초자료를 확보할 수 있었다.
유출지하수 열원 지열히트펌프용 Pond Loop형 열교환기의 열전달 성능
박근우(Park, Geun-Woo),김진상(Kim, Jin-Sang),이응열(Lee, Eung-Youl) 한국신재생에너지학회 2006 한국신재생에너지학회 학술대회논문집 Vol.2006 No.06
유출지하수나 지표수를 열원으로 하는 지열히트펌프의 기초자료로 활용하기 위하여 Pond Loop형 열교환기를 설계, 제작하여 유동이 없는 수조 내에서 수조의 온도가 변화함에 따라 일정한 열교환기 입구온도를 유지하면서 열전달량을 측정하였다. 그 결과 수조를 Heat Source로 사용하는 경우 5,500{sim}4,500kcal/h의 열량이 전달되었고, 수조를 Heat Sink로 사용할 경우 5,200{sim}3,500 kcal/h의 열량이 전달되었다. 또한 열교환기 관내 유속이 증가함에 따라 열전달량이 증가하는 경향성을 확인할 수 있었고, 이는 동시에 열교환기 입출구의 차압을 증가시킴을 알 수 있었다. 열교환기의 설계단계에서 사용하였던 열전달관계식으로 구한총괄열전달계수, U와 실험값을 통해 유추한U값을 비교한 결과 실험에 의해 유추된 U값이 24{sim}27% 설계치보다 크게 나타났다. 본 연구를 통하여 유출지하수 뿐만 아니라 하수 및 하천수를 이용한 지열히트펌프의 기초자료를 확보할 수 있었다.
박근우(Park, Geun-Woo),남현규(Nam, Hyun-Ku),강병찬(Kang, Byung-Chan) 한국신재생에너지학회 2007 한국신재생에너지학회 학술대회논문집 Vol.2007 No.11
Effluent ground water overflow in deep and broad ground space building. Temperature of effluent ground water is in 12{sim}20?C annually and the quality of that water is as good as living water. Therefore if the flow rate of effluent ground water is sufficient as source of heat pump, that is good heat source and heat sink of heat pump. Effuent ground water contain the thermal energy of surrounding ground. So this is a new application of ground source heat pump. In this study open type and c lose type heat pump system using effluent ground water was installed and tested for it church building with large and deep ground space. The effluent flow rate of this building is 800{sim}1000 ton/day. The heat pump capacity is 5RT each. The heat pump cooling COP is 4.9{sim}5.2 for the open type and 4.9{sim}5.7 for close type system. The system cooling COP is 3.2{sim}4.5 for open type and 3.8{sim}4.2for close type system. This performance is up to that of BHE type ground source heat pump.