온실 난방을 위한 모세관형 태양열 집열기의 성능에 미치는 유량의 효과에 관한 연구

유영선(Ryou Young-Sun),장유섭(Chang Yu-Seob),홍성기(Hong Seong-Gi),윤진하(Yun Jin-Ha),정두호(Jung Du-Ho),강영덕(Kang Yeoung-Duk) (사)한국생물환경조절학회 1996 시설원예‧식물공장 Vol.5 No.1

수평형 지열히트펌프 시스템의 시설원예 냉난방 실증 효과

유영선(Ryou, Young-Sun),강연구(Kang, Youn-Ku),김영중(Kim, Young-Jung),강금춘(Kang, Keun-Chun) 한국신재생에너지학회 2008 한국신재생에너지학회 학술대회논문집 Vol.2008 No.05

Geothermal heat pump systems use the earth as a heat source in heating mode and a heat sink in cooling mode. These systems can be used for heating or cooling systems in farm facilities such as greenhouses for protected horticulture, cattle sheds, mushroom house and etc. A horizontal type means that a geothermal heat exchanger is laid in the trench buried in 1.2 to 1.8 m depth. Because a horizontal type has advantages of low installation, operation and maintenance costs compared to a vertical type, it is easy to be adopted to agriculture. In this study, to heat and cool farm facilities and obtain basic data for practical application of horizontal geothermal heat pump system in agriculture, a horizontal geothermal heat pump system of 10 RT was installed in greenhouse. Heating and cooling performance of this system was estimated. The horizontal geothermal heat pump used in this study had heating COP of 4.57 at soil temperature of 14?C with depth of 1.75m and heating COP of 3.75 at soil temperature of 7?C with the same depth. The cooling COP was 2.7 at ground temperature at 1.75m depth of 25.5?C and 2.0 at the temperature of 33.5?C.

간척지 온실의 농업용수 확보를 위한 염지하수 담수화 모델 설정에 관한 연구

유영선(Young Sun Ryou),장재경(Jae Kyung Jang),김형권(Hyungkweon Kim),김영화(Younghwa Kim),이태석(Taesuk Lee),오성식(Sungsik Oh) 한국해양환경·에너지학회 2018 한국해양환경·에너지학회 학술대회논문집 Vol.2018 No.5

화력발전소의 온배수를 열원으로 이용하는 시설원예 난방용 히트펌프 시스템의 열교환기 설계기준 설정

유영선(Young Sun Ryou),강연구(Youn Ku Kang),장재경(Jae Kyung Jang),김영화(Young Hwa Kim),김종구(Jong Goo Kim),강금춘(Geum Chun Kang) (사)한국생물환경조절학회 2012 생물환경조절학회지 Vol.21 No.4

본 연구에서는 화력발전소에서 온배수의 형태로 배출되는 폐열을 히트펌프의 열원으로 이용하여 온실의 난방에 활용할 수 있는 히트펌프 시스템을 설계 제작하였으며, 난방 성능을 분석하여 PE 파이프 열교환기의 설계기준을 제시하고자 하였다. PE 파이프 열교환기의 내경은 20㎜, 두께는 2㎜였으며, Roll의 직경은 1,000㎜로 하였다. 연구결과 PE파이프 열교환기의 적정 길이는 1.0RT당 75m로 설계하는 것이 바람직할 것으로 판단되었으며, 이때 히트펌프시스템의 난방성능계수(COPh)는 3.8로 나타났다. This study was carried out in order to determine the optimum length of a roll type PE pipe heat exchanger employed in the water-to-water heat pump system using the waste heat of the heated effluent flowed out from thermal power generation plants as a heat source. And the heat pump system of 30 RT for an experimental test was designed and manufactured. And also PE pipes were employed to recover the waste heat from the heated effluent. The inside diameter of PE pipe heat exchanger was 20 ㎜, the thickness was 2 ㎜ and the diameter of a roll was 1,000 ㎜. And from the results of this study, we found that the optimum length of PE pipe heat exchanger was 75 m per the heat pump capacity of 1.0 RT (3.51 ㎾) and then the heating COP of heat pump system was 3.8.

제3발표장 : 정보처리 및 복합기술 분야 ; 시설원예의 보온을 위한 에어로겔 보온커튼의 총괄열전달계수 분석

유영선 ( Ryou Young Sun ),강연구 ( Kang Youn Ku ),장재경 ( Jang Jae Kyung ),김영화 ( Kim Young Hwa ),강금춘 ( Kang Geum Chun ),이시영 ( Lee Si Young ),김현태 ( Kim Hyeon Tae ),윤용철 ( Yoon Yong Cheol ) 한국농업기계학회 2013 한국농업기계학회 학술발표논문집 Vol.18 No.1

유기잠열재, $C_{28}H_{58}$과 무기잠열재, $CH_3COONa{\cdot}3H_2O$의 잠열특성연구

송현갑,유영선,Song, Hyun-Kap,Ryou, Young-Sun 한국태양에너지학회 1991 한국태양에너지학회 논문집 Vol.11 No.3

본 연구에서는 심야전력 및 폐열의 회수이용을 위한 잠열축열재를 개발하기 위하여, 상변화 온도가 $50{\sim}80^{\circ}C$의 범위에 있는 상변화 물질중 잠열량이 크고, 물성안정이 비교적 용이한 Octacosane($C_{28}H_{58}$)과 Sodium Acetate Trihydrate($CH_3COONa{\cdot}3H_2O$)를 선택하여 상변화 온도의 변화특성과 물성안정방법 그리고 잠열특성을 분석하여 다음과 같은 결과를 얻었다. 1. 공업용 수준 Octacosane과 Sodium Acetate Trihydrate의 상변화 온도는 각각 $60.7^{\circ}C,\;57.4^{\circ}C$로서 시약용 수준에 비하여 Octacosane은 $1.1^{\circ}C$, Sodium Acetate Trihydrate는 $0.6^{\circ}C$ 낮았으며, 잠열량에 있어서는 Octacosane은 60.6kcal/kg으로 시약용 수준과 비슷한 값을 보였으나, Sodium Acetate Trihydrate는 51.1kcal/kg으로 시약용 수준에 비하여 5.4% 작은 값을 나타내었다. 2. Octacosane의 상변화 사이를 증가에 따른 잠열량을 분석한 결과, 초기에는 60.6kcal/kg이었으나, 시약용의 증가와 더불어 점차로 감소하여 200cycle에서 47.2kcal/kg이 되었고, 그 이후에는 거의 일정한 값을 유지하고 있는 것으로 보아 더 이상의 잠열량 감소는 없을 것으로 판단된다. 3. Sodium Acetate Trihydrate의 과냉현상을 제어하기 위한 조핵제로서 SPD(Sodium Pyrophosphate Decahydrate)를 3wt 이상 첨가하여 $25.7^{\circ}C$의 과냉도를 $1^{\circ}C$ 미만으로 줄였고, 증점제로서 CMC-Na를 3wt% 이상 첨가하여 상분리 현상을 해결하였으며, 안전성을 고려한 조핵제 및 중점제의 적정 첨가량은 4wt%였다. 4. UREA($NH_2CONH_2$)를 첨가하여 Sodium Acetate Trihydrate($CH_3COONa{\cdot}3H_2O$)의 상변화 온도를 $57.4^{\circ}C$에서 $46.2^{\circ}C$까지 다양하게 변화시켜 이용온도 수준에 적합한 잠열축열재를 선택할 수 있도록 하였으며, UREA 함량에 따른 잠열량을 분석한 결과 UREA의 함량이 증가함에 따라 잠열량이 점차로 감소하여 10wt%의 UREA를 첨가하였을 경우에는 38.3kcal/kg였으며, UREA의 함량이 20wt%까지 증가하는 동안 더 이상의 잠열량 감소는 없었다. 5. $30^{\circ}C$에서 $90^{\circ}C$까지의 가열과정에서 현열재인 물, 그리고 돌(화강암)과 잠열축열재의 축열량을 비교 분석한 결과, Octacosane은 상변화 온도 $60{\sim}70^{\circ}C$에서의 축열량이 물의 2.45배, 돌의 12.5배였으며, S.A.T.(Sodium Acetate Trihydrate)는 상변화 온도 $57.4^{\circ}C$에서의 축열량이 물보다 2.53배, 돌보다는 12.91배 큰 것으로 나타났다. In this research, Octacosane($C_{28}H_{58}$) and Sodium Acetate Trihydrate($CH_3COONa{\cdot}3H_2O$) were selected as latent heat storage materials to store off-peak electricity or waste heat of an industrial plant. Experimental analyses were performed in terms of the variation of phase change temperature and latent heat, phase change stability for the long term utilization. The results were as follows. 1. The phase change temperatures of industrial grade Octacosane and Sodium Acetate Trihydrate were $60.7^{\circ}C$ and $57.4^{\circ}C$, the latent heat were 60.6kcal/kg and 51.1kcal/kg respectively. 2. The latent heat quantity of Octacosane was decreased with the increasing number of phase change cycles. It decreased from 60.6kcal/kg to 47.2kcal/kg upto 200 cycles and then no variation was observed after 200 cycles. 3. To prevent the supercooling of Sodium Acetate Trihydrate, the nucleating agent, Sodium Pyrophosphate Decahydrate of 3 wt% was added, and then the supercooling temperature (Tm-Tsc) was decreased from $25.7^{\circ}C$ to $1^{\circ}C$. The phase separation was disappeared by the addition of CMC-Na of 3 wt% as a thickener. It was found that the optimal quantity of nucleating agent and thickener was 4wt% considering the stability of SAT as a latent heat storage material. 4. The phase change temperature of Sodium Acetate Trihydrate($CH_3COONa{\cdot}3H_2O$) was adjusted from 57.4 to $46.2^{\circ}C$ by the addition of UREA. And then the latent heat quantity was decreased from 51.1 to 38.3kcal/kg. 5. When the heat storage capacities between the sensible and latent heat storage materials were analyzed and compared in heating process from 30 to $90^{\circ}C$, the heat storage capacity of Octacosane was 2.45 times larger than water and 12.5 times than granite at $60.7^{\circ}C$, and the heat storage capacity of Sodium Acetate Trihydrate was 2.53 times larger than water and 12.91 times than granite at $57.4^{\circ}C$.

소형풍동을 이용한 단동 비닐온실의 열손실 분석

김영화(Young Hwa Kim),김형권(Hyung kow Kim),이태석(Tae suk Lee),오성식(Sung sik Oh),유영선(Young sun Ryou) (사)한국생물환경조절학회 2020 생물환경조절학회지 Vol.29 No.1

본 연구는 일정한 풍환경하에 온실 피복재 관류전열손실을 분석하기 위하여 온실 열손실 분석용 소형 풍동을 제작하고 그 성능을 분석하였으며 모형온실을 적용하였을 때의 관류전열손실을 분석하였다. 소형 풍동은 시험부 측 공기흐름이 정상상태를 유지하고 편차를 최소화하기 위하여 풍동의 각 요소를 반영하여 구성하였으며 송풍부, 확산부, 정류부, 축소부, 시험부로 구성하였다. 소형 풍동의 형태는 개방형, 토출식으로 결정하였고, 시험부 규격은 제작하고자 하는 모형온실의 규격과 상사비율, 시험부의 단면 폐쇄율을 감안하여 결정하였다. 상사비율을 풍동실험에 적용할 모형은 농업시설 중 가장 큰 비중을 차지하고 있는 단동 비닐온실을 대상으로 하였다. 소형풍동 내 풍속을 조절함에 따라 나타나는 모형온실 피복재의 관류전열계수는 피복재 면을 크게 지붕면과 측벽면, 앞뒷면으로 나누고 각 면별 계측 데이터를 평균 내어 산출하였다. 지붕면은 풍속이 증가함에 따라 전열계수도 증가하나 증가폭이 감소하는 구간은 배치각도에 따라 1-2ms<SUP>-1</SUP>과 2-3ms<SUP>-1</SUP>으로 구분되어지는 것으로 판단되었다. 측벽면의 전열계수가 증가하는 폭이 큰 구간은 0-1ms<SUP>-1</SUP> 구간인 것으로 판단된다. The objective of this study is to analyze the heat transfer loss of covering materials in a single-span plastic greenhouse under the steady-state wind environment. To achieve this objective, the following were conducted: (1) design of a small-scaled wind tunnel (SCWT) to analyze heat losses of the greenhouse and its performance; (2) determination of the overall heat transfer coefficient (OHTC) for the covering materials using a small-scaled greenhouse model. The SCWT consists of the blowing, dispersion, steady flow, reduction and testing areas. Each part of the SCWT was customized and designed to maintain air flow at steady state and to minimize the variances in the SCWT test. In this study, the OHTCs of the covering materials were calculated by separating each with the roof, side wall, front and back of the small-scaled greenhouse model. The results of this study show that the OHTC of the roof increases as wind speed increases but the zones in which the increase rate of the OHTC decreased, were distinguished by wind tunnel wing speed of 2 ms<SUP>-1</SUP>. For the side wall, the increase rate of the OHTC was particularly higher in the 0-1 ms<SUP>-1</SUP> zone.

우리나라 도시농업환경에 적합한 소형온실 모델 개발을 위한 인식 및 선호도 분석

김형권,유영선,김영화,이태석,오성식,강금춘,문종필,이원석,Kim, Hyung-Kweon,Ryou, Young-Sun,Kim, Young-Hwa,Lee, Tae-Seok,Oh, Sung-Sik,Kang, Geum-Choon,Moon, Jong-Pil,Lee, Won-Suk 한국농촌계획학회 2018 농촌계획 Vol.24 No.3

The aim of our study was to provide a basic data for the development of a small greenhouse model suitable for urban farmers. The study analyzed installation inclination, positive and negative reasons for installation, location of installation, preferred crops in small greenhouses, plans for use of products, and expected effects by using small greenhouse. Positive opinion on small greenhouse installation was 80.4% of the survey respondents. The most positive reason for the installation of small greenhouses was fresh and safe food supply, and the negative reason was maintenance difficulties. The results obtained in our survey indicated that small greenhouses were more likely to be installed near the house, and urban farmers tended to grow organic leafy vegetables in soil. The expected benefits of small greenhouse operation were largely divided into 'benefit for the improvement of the quality of life' and 'benefit for economic profits', and expectation for the improvement of the quality of life was higher than economic benefit. As a result of the Likert 5-point scale analysis, 'benefit for the improvement of the quality of life' by using a small greenhouse was graded as high as 4.17~4.60. On the other hand, the 'benefit to economic profits' was rated as low as 3.51~4.14.

미생물연료전지의 가축분뇨 처리 가능성 연구

김영화 ( Young Hwa Kim ),유영선 ( Young Sun Ryou ),최정은 ( Jung Eun Choi ),김세희 ( Se Hee Kim ),장재경 ( Jae Kyung Jang ),김종구,이성현 ( Sung Hyoun Lee ),강연구 ( Young Goo Kang ) 한국미생물생명공학회(구 한국산업미생물학회) 2010 한국미생물·생명공학회지 Vol.38 No.4

본 연구는 미생물연료전지를 이용하여 액비를 처리하고 동시에 유용한 전기에너지 발생이 가능한지를 실험한 것이다. 탄소섬유전극(graphite felt)와 스테인레스 스틸망을 다른 비율로 충진한 single-chamber 미생물연료전지를 이용하였으며 탄소섬유전극보다 스테인레스망을 더 많이 충진한 미생물연료전지를 대조구(CMFC)로 하여 탄소섬유전극이 더많이 충진된 미생물연료전지(SMFC)와 서로 비교하였다. 농화 배양이 끝난 후, SMFC로부터 발생되는 전류는 3.167±80mg/L의 액비를 공급할 때 18 mA가 안정적으로 발생되었다. 이때 최대 전력밀도와 전류밀도는 각각 680 mW/m3와 3,770 mA/m3이었으며, CMFC의 전력밀도와 전류밀도보다는 높았다. 화학적산소요구량(COD)는 SMFC와 CMFC에서 3,718±80 mg/L에서 865±21과 930±14 mg/L로 감소하여 각각72.7%와 70.6%가 감소되었다. SMFC와 CMFC로부터 부유물질(SS)은 99% 이상이 감소되는 것을 확인하였다. 또한SMFC의 암모니아성질소, 질산성질소, 그리고 인산염인과 같은 영향물질 농도의 변화도 각각 65.4%, 57.5%, 그리고 73.7%이 감소되었으며 CMFC의 경우도 거의 유사한 제거율을 보였다. 이들 결과로부터 저가 재료가 충진한 미생물 연료전지를 이용함으로써 경제적 효과를 기대할 수 있음은 물론 가축분뇨로부터 적지만 전기 에너지가 발생하는 것을 확인할 수 있었다. In this study the feasibility of simultaneous electricity generation and treatment of swine farm wastewater using microbial fuel cells (MFCs) was examined. Two single-chamber MFCs containing an anode filled with different ratio of graphite felt and stainless-steel cross strip was used in all tests. The proportion of stainless-steel cross strip to graphite felt in the anode of control microbial fuel cell (CMFC) was higher than that of swine microbial fuel cell (SMFC) to reduce construction costs. SMFCs produced a stable current of 18 mA by swine wastewater with chemical oxygen demand (COD) of 3,167±80 mg/L after enriched. The maximum power density and current density of SMFCs were 680 mW/m3 and 3,770 mA/m3, respectively. In the CMFC, power density and current density was lower than that of SMFC. CODs decreased by the SMFC and CMFC from 3,167±80 to 865±21 and 930±14 mg/L, achieving 72.7% and 70.6% COD removal, respectively. The suspended solid (SS) of both fuel cells was also reduced over 99% (4,533±67 to 24.0±6.0 mg/L). The concentration of nutritive salts, NH4 +, NO3 -, and PO4 3-, dropped by 65.4%, 57.5%, and 73.7% by the SMFC, respectively. These results were similar with those of CMFC. These results show that the microbial fuel cells using electrode with mix stainless-steel cross strip and graphite felt can treat the swine wastewater simultaneously with an electricity generation from swine wastewater.

기능성필름 유리온실 적용을 위한 광합성유효광량자속 투과율 분석 연구

김영화 ( Young Hwa Kim ),오경민 ( Kyung Min Oh ),김형권 ( Hyung Kweon Kim ),이태석 ( Tae Seok Lee ),오성식 ( Sung Sik Oh ),유영선 ( Young Sun Ryou ) 한국농업기계학회 2019 한국농업기계학회 학술발표논문집 Vol.24 No.2

온실 내 온도 관리는 온실 환경관리 요소 중 매우 주요한 요소이다. 온실 내 온도는 작물재배환경에 적합하게 유지시키는 것이 중요하나 기술성 및 경제성 등에 대한 한계로 어려움이 있다. 기능성필름은 구조물 피복재에 부착하여 요구되는 기능을 강화하는 피복보조필름으로 주로 열차단을 목적으로 보급되어 있다. 농업용 기능성필름은 광합성에 관여하는 가시광선 영역을 확보하는 데에 중점을 두고 있으며 하절기 및 동절기 외부 온도교환을 최소화할 수 있는 단열성을 지니고 있는 피복재 개발이 진행 중이다. 농업시설 중 유리온실의 경우 기능성필름 적용 시 상당한 온도조절효과에 기여할 것으로 기대하나 적용사례가 미미하고 관련된 연구가 거의 없다. 본 연구는 유리온실에 기능성필름을 적용하기 위하여 가시광선영역 투과율이 높은 제품 선정 및 제작하여 선별하고 이에 따른 투광성능을 분석하였다. 기능성필름은 국내 제조사를 대상으로 제품 규격으로 가시광선영역 광 파장 투과율이 70% 이상인 것으로 4개사 10종의 샘플을 수집하였으며 30cm×30cm 크기로 제단한 뒤 동일 크기의 온실용 유리에 부착한 뒤 할로겐 램프(50W)를 이용하여 광원을 구비하고 PPF(Photo synthetic Photon Flux)센서를 이용하여 광합성유효광량자속을 측정하였다. PPF 광량에 따른 투과율의 차이는 거의 없었으며, 제품규격 상 투과율 70인 제품을 부착한 샘플들의 PPF 투과율은 66.5~68% 범위로 나타났으며 제품규격 상 투과율 80인 제품을 부착한 샘플들의 PPF 투과율은 71.0~77.7% 범위로 나타났다. 본 연구의 결과로 광투과율이 높은 기능성 필름의 유리온실 적용을 위한 기초자료로 활용할 수 있기를 기대한다.