제주지역 용천수의 온도 분포 및 용천수 이용 히트펌프의 냉방 성능 분석 = Analysis of Temperature Distribution of Spring Water in Jeju and Evaluation of Cooling COP of The Heat Pump System using Spring Water as Heat Sink

국문 초록 (Abstract)

용천수란 빗물이 지하로 스며든 후에 대수층(大水層)을 따라 흐르다 암석이나 지층의 틈새를 통해 지표로 솟아나는 물을 의미한다. 제주도에는 많은 용천수가 분포하고 있으며 제주도의 여러 마을들은 용천수를 중심으로 형성되었으며, 마을을 이루는 중심점 역할을 하며 용천수가 여러 군데서 솟아나고, 그 양이 많으면 많을수록 사람들이 모여 살 수 있는 조건이 되었다. 또한 주위에는 경작할 수 있는 농경지가 분포하게 된다.
본 연구에서는 용천수를 히트펌프의 열원으로 이용, 온실의 냉난방에 이용하고자 558개소의 용천수에 대하여 온도분포를 분석하고, 용천수를 이용한 히트펌프시스템의 냉방성능을 평가하였다. 일반적으로 히트펌프가 용천수에서 5℃이 열을 흡수하고 온실의 최대난방부하가 139.5 kW(120,000 kcal/h)라 할 때, 시간당 필요 유량은 24 ㎥/h 즉 576 ㎥/day이다. 558개소의 용천수 중 이를 만족하는 곳은 203개소로 나타났다(단지 용천수의 일 유량만 고려한 것임). 203개소의 용천수온도 분포는 9.5℃는 1개소, 11.1∼12.0℃는 1개소, 13.1∼14.0℃는 3개소, 14.1∼15.0℃는 22개소, 15.1∼16.0℃는 89개소, 16.1∼17.0℃는 39개소, 17.1∼18.0℃는 17개소, 18.1∼19.0℃는 7개소, 19.1∼20.0℃는 9개소, 20.1∼21.0℃는 9개소, 21.1∼226.0℃는 5개소로 나타나, 대부분의 용천수는 수온이 14.1∼18.0℃ 범위에 있는 것으로 나타났다. 또한 용천수를 열원으로 하는 42 kW(36,288kcal/h, 12RT)급 히트펌프의 냉방성능은 용천수의 평균온도가 17.4℃, 온실 평균 온도가 29.1℃일때, 최저 3.2에서 최대 4.3으로 나타났으며, 평균 냉방 성능은 3.8로 나타났다(12:00∼14:00). 이때 평균 소비전력은 10.2kW였으며, 평균 냉방 열량은 38.6 kW(33,159 kcal/h)이었다. 본 연구에서는 향후 용천수 이용 히트펌프의 난방 성능 온실 난방 효과 분석 및 용천수의 수온, 유량과 주변 농경지를 연계한 분포 지도를 작성할 계획이다.