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지하수 부존지역에서의 토질 및 암석 시료와 현장 열응답시험의 열전도도 비교
Thermal Conductivity from an in-situ Thermal Response Test Compared with Soil and Rock Specimens under Groundwater-bearing Conditions 원문보기

지질공학 = The journal of engineering geology, v.23 no.4, 2013년, pp.389 - 398  

김진성 (한국농어촌공사 농어촌연구원) ,  송성호 (한국농어촌공사 농어촌연구원) ,  정교철 (안동대학교 지구환경과학과)

초록
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국내에서 열물성에 관한 연구는 지역별, 암종별 열물성 파악을 위주로 진행되었으나, 지열냉난방시스템 설계 시에 실시하는 TRT (thermal response test)의 열전도도와 차이가 크게 나타남에 따라 본 연구에서는 지하수 부존량이 풍부한 지역에서 시료를 통한 열전도도와 TRT를 통한 열전도도를 비교하였다. 토양 시료의 열전도도는 1.32 W/m-K, 암석 시료의 열전도도는 2.88 W/m-K로 나타났으며, TRT로 측정된 열전도도는 3.13 W/m-K로 나타나 암석 시료보다 약 10% 정도 높게 나타났다. 연구지역은 지하수가 풍부하고 0.01의 수리경사를 가지고 있어 이 차이는 지하수 흐름에 의한 영향이라고 판단된다. 라인소스(line source) 이론에 따르면 TRT는 지반의 순수한 열전도도를 산정하는 것이 목적이므로, 국내 SCW (standing column well)형의 TRT는 라인소스 이론에 적합하지 않으며 지열냉난방시스템 설계 시에는 시료를 통한 열전도도값을 사용하는 것이 타당하다고 판단된다.

Abstract AI-Helper 아이콘AI-Helper

Studies of the thermal properties of various rock types obtained from several locations in Korea have revealed significant differences in thermal conductivities in the thermal response test (TRT), which has been applied to the design of a ground-source heat pump system. In the present study, we aime...

주제어

AI 본문요약
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문제 정의

  • 이러한 결과로부터 지역적이나 구성광물에 따라 다소 차이는 있으나 국내 암석의 일반적인 열전도도를 대략적으로 추정할 수 있다. 그러나, 지열냉난방시스템 설계 시에 실시하는 TRT에서 구한 일부 열전도도가 국내 암석 평균 열전도도의 몇 배에 해당하는 값이 나타남에 따라, 본 연구에서는 동일지역 동일 시추공에서 시료를 통한 열전도도와 TRT를 통한 열전도도를 구해서 이를 비교해 보았다.
  • 본 연구에서는 수직개방형 지열시스템에서 시료를 채취하여 실내에서 측정하는 방법과 TRT를 이용해 원위치 산정법으로 구한 열전도도값을 비교하여, 지하수 부존 지역에서 이용하는 열전도도값의 유용성에 대하여 검토하였다.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
지반으로부터 열에너지를 추출할 수 있는 정도를 결정하는 중요한 요소인 열물성 중 하나인 열전도도는 무엇인가? 지반으로부터 열에너지를 추출할 수 있는 정도를 결정하는 중요한 요소인 열물성에는 열전도도, 열확산율, 비열, 체적열용량 등이 있다. 이 중 열전도도(thermal conductivity, λ)는 열전도의 크기를 나타내는 물성치로서 물질을 통해 열을 얼마나 쉽게 전달할 수 있는가를 수치로 나타낸 것이며, 비열(specific heat, Cp)은 물질 1 kg의 온도를 1℃ 또는 1 K 높이는데 필요한 열량을 말한다. 열전도도는 지중 열교환기 설계 시 열교환기가 매설되는 토양 및 암석에서 열교환기를 통해 지중열을 흡수, 방출하는 양을 결정하기 때문에 매우 중요하다.
장기 대수성 시험은 무엇인가? 장기 대수성 시험은 가장 널리 적용되고 있는 현장 양수시험 방법으로, 단일공에서 행해지는 수리시험에 비해 비교적 넓은 지역에 대한 수리적 특성을 반영하는 수리상수를 구할 수 있다(Jo et al., 2010).
지열냉난방시스템을 열교환 방식에 따라 구분하면? 지열냉난방시스템은 열교환 방식에 따라 지중에 설치된 배관 내에서 순환수를 통해서 열교환을 하는 밀폐형(closed loop type)과 지하수를 양수하여 직접 열교환을 하는 개방형(open type)으로 나눌 수 있는데, 이 중 개방형은 시추공과 지하수 이용 방식에 따라 단일관정형(single well), 스탠딩컬럼웰형(standing column well, SCW), 복수관정형(doublet or double well)으로 구분된다. SCW형과 복수관정형은 지하수를 순환시키면서 지열을 이용하고, 단일관정형은 지하수의 열을 이용한 뒤 버리기 때문에 개방형에서 상대적으로 지하수가 큰 비중을 차지한다.
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