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OEMGD 알고리즘을 이용한 건물 냉난방용 최적 에너지 믹스 모델에 관한 연구 - 지열히트펌프와 지역냉난방 시스템을 중심으로
A Study on the Optimal Energy Mix Model in Buildings with OEMGD Algorithm Focusing on Ground Source Heat Pump and District Heating & Cooling System 원문보기

한국지역사회생활과학회지 = The Korean Journal of Community Living Science, v.27 no.2, 2016년, pp.281 - 294  

이기창 (한국산업기술대학교 지식기반기술.에너지대학원) ,  홍준희 (가천대학교 에너지IT학과) ,  이규건 (서정대학 인터넷 정보과)

Abstract AI-Helper 아이콘AI-Helper

This study was conducted to promote consumer interest in Geothermal Heat Pump (Ground Source Heat Pump, GSHP) and district heating and cooling (District Heating & Cooling, DHC) systems, which are competing with each other in the heating and cooling field. Considering not only the required cost data ...

주제어

AI 본문요약
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문제 정의

  • 본 연구는 GSHP와 DHC의 경제성 비교연구를 우선 하였다. 신재생에너지인 GSHP 시스템으로 운영 중인 건물의 경제성을 DHC로 공급했을 때의 비용요소들과 비교 연구하였는데 비교대상은 약 3,800kW 규모의 GSHP 시스템을 설치한 서울 지역의 공공건물과 DHC 2,000 kW규모의 공동주택 건물에 대하여 수명주기 30년을 기준으로 초기투자비, 에너지비용, 수선유지비, 환경비용을 비교한 결과 공공건물의 LCC 비교분석 결과는 Table 1, Fig.
  • 본 연구는 최근 신재생에너지설비 의무화에 따라 확대되고 있는 지열히트펌프와 도농지역까지 확대되는 지역난방의 경제성을 수리적으로 비교하고자, 수치해석 알고리즘 모델을 개발하여 연구를 수행하였다. 신재생에너지 보급 목표를 달성하되 지중열 사용에 따른 지중 온도변화 등의 우려를 극복하기 위하여, 단일 에너지시스템보다는 에너지시스템을 믹스하여 시너지 효과를 도모할 수 있는 최적 믹스비율을 수리적으로 산정하여 에너지 이용효율을 제고하는 데 목적이 있었다.
  • 본 연구에서는 농촌에너지 분야에서 에너지 절감시설로 인식되고 신재생에너지 확대를 위해 장려되는 지열(Kim 2014)과 지역냉난방 시스템의 경제성에 대한 연구를 수행하였다. 소비자의 에너지 비용 절감과 합리적인 에너지 선택을 위하여 건물 냉난방 시스템 도입 전 에너지믹스 최적 구간을 찾는 프로그램 개발에 대한 연구 필요성을 제기하면서, 에너지 선택에 영향을 미치는 두 가지 요소인 정량적 비용 데이터와 정성적인 외부 영향요소를 포함하여 경쟁관계에 있는 GSHP와 DHC 시스템의 최적 이용방안을 찾고자 하였다.
  • 본 연구에서는 농촌에너지 분야에서 에너지 절감시설로 인식되고 신재생에너지 확대를 위해 장려되는 지열(Kim 2014)과 지역냉난방 시스템의 경제성에 대한 연구를 수행하였다. 소비자의 에너지 비용 절감과 합리적인 에너지 선택을 위하여 건물 냉난방 시스템 도입 전 에너지믹스 최적 구간을 찾는 프로그램 개발에 대한 연구 필요성을 제기하면서, 에너지 선택에 영향을 미치는 두 가지 요소인 정량적 비용 데이터와 정성적인 외부 영향요소를 포함하여 경쟁관계에 있는 GSHP와 DHC 시스템의 최적 이용방안을 찾고자 하였다.
  • 본 연구는 최근 신재생에너지설비 의무화에 따라 확대되고 있는 지열히트펌프와 도농지역까지 확대되는 지역난방의 경제성을 수리적으로 비교하고자, 수치해석 알고리즘 모델을 개발하여 연구를 수행하였다. 신재생에너지 보급 목표를 달성하되 지중열 사용에 따른 지중 온도변화 등의 우려를 극복하기 위하여, 단일 에너지시스템보다는 에너지시스템을 믹스하여 시너지 효과를 도모할 수 있는 최적 믹스비율을 수리적으로 산정하여 에너지 이용효율을 제고하는 데 목적이 있었다.
  • 신재생에너지 사용 의무화 정책에 따라 보급되고 있는 지열을 이용한 GSHP와 기존 에너지 시스템인DHC의 최적 믹스모델로 설계한 OEMGD 알고리즘의 타당성을 검증하기 위하여 아래 6개의 시나리오를 설정하였다. 비용 데이터는 Table 7과 같이 냉난방을 공급하고 있는 전국 28개 건물의 냉난방 관련 비용 DB를 이용하고 외부영향요소는 몬테카를로 기법을 활용하여 난수를 채택하여, 예시된 Fig.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
지열히트펌프와 지역난방의 경제성을 비교하고자, 수치해석 알고리즘 모델을 개발하여 수행한 본 연구의 목적은 무엇인가? 본 연구는 최근 신재생에너지설비 의무화에 따라 확대되고 있는 지열히트펌프와 도농지역까지 확대되는 지역난방의 경제성을 수리적으로 비교하고자, 수치해석 알고리즘 모델을 개발하여 연구를 수행하였다. 신재생에너지 보급 목표를 달성하되 지중열 사용에 따른 지중 온도변화 등의 우려를 극복하기 위하여, 단일 에너지시스템보다는 에너지시스템을 믹스하여 시너지 효과를 도모할 수 있는 최적 믹스비율을 수리적으로 산정하여 에너지 이용효율을 제고하는 데 목적이 있었다.
지열에너지는 어떤 장점이 있는가? 화석연료를 대체하는 3개의 신에너지(new energy)인 연료전지, 석탄액화가스화, 수소에너지와 8개 재생에너지(renewable energy)인 태양열, 태양광, 바이오, 풍력, 수력, 지열, 해양, 폐기물 에너지(Jo et al. 2009) 중에서 지열에너지는 사계절이 뚜렷하고 연중 일정한 지중 온도는 우리나라의 특성에 적합하고, 외부 기후조건과 환경변화에 관계없이 지속적이고 안정적인 에너지를 공급할 수 있는 장점으로 인해 2010년 이후 국내에서 빠르게 확대되고 있다(Yasukawa & Takasugi 2003; Moretti et al. 2013; Beijia & Volker 2015).
화석연료를 대체하는 에너지에는 어떤 것들이 있는가? 화석연료 사용을 줄이고 온실가스를 저감하여 기후변화에 적극 대응하고자 하는 국가적 노력 속에서 2004년 신에너지 및 재생에너지 개발ㆍ이용ㆍ보급 촉진법이 제정되었고, 1,000 ㎡ 이상 공공건물에 대한 신재생에너지 공급의무화 비율이 연도별로 상향되는 가운데 국내 신재생에너지 공급은 점진적으로 확대되고 있다. 화석연료를 대체하는 3개의 신에너지(new energy)인 연료전지, 석탄액화가스화, 수소에너지와 8개 재생에너지(renewable energy)인 태양열, 태양광, 바이오, 풍력, 수력, 지열, 해양, 폐기물 에너지(Jo et al. 2009) 중에서 지열에너지는 사계절이 뚜렷하고 연중 일정한 지중 온도는 우리나라의 특성에 적합하고, 외부 기후조건과 환경변화에 관계없이 지속적이고 안정적인 에너지를 공급할 수 있는 장점으로 인해 2010년 이후 국내에서 빠르게 확대되고 있다(Yasukawa & Takasugi 2003; Moretti et al. 2013; Beijia & Volker 2015).
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참고문헌 (13)

  1. Ahn SH(2008) General Guide for Feasibility 5th ed. Korea Development Institute 

  2. Beijia H, Volker M(2015) Life cycle sustain ability assessment of ground source heat pump in Shanghai, China. J Cleaner Production 1-8 

  3. Cho HN(2002) Development of an uncertainty treatment module for life cycle cost analysis system of steel bridge. Korea Infrastructure Safety & Technology Corporation 

  4. Choi DJ, Park HK(2000) Analysis of Water Privatization Scenarios with Multi-Criteria Decision Techniques. Korean Soc Civil Engineers 20(1) 175-187 

  5. Jang YJ, Kim SY, Shin YS, Kim GH(2014) Economic analysis of geothermal energy facilities applied to public buildings. Korean J Inst Build Const 14(5), 423-432 

  6. Jo YJ, Lee JY, Lim SY, Hong GP(2009) A review on potential effects of installation and operation of ground source heat pumps on soil and ground water environment. Korean J Soil Groundw Environ 14(3), 22-31 

  7. Kim YJ(2014) A study of agriculture.rural use condition & policy plan. Korea Rural Economic Institute 

  8. Ko MJ, Oh JK, Kim YI, Kim YS(2007) Economic estimation of heat storage type geothermal source heat pump system adopted in government office building by a payback period method. Korean J Solar Energy Soc 27(4), 175-182 

  9. Lee DK, Shin SM(2006) A study on uncertainty analyses of monte carlo techniques using sets of double uniform random numbers. Arch Res 8(2), 27-36 

  10. Lee KC, Hong JH, Kong HJ(2016) A Study of comparative economic evaluation for the system of ground source heat pump and district heating and cooling. Korean J Air-Conditioning Refrigeration Engineering 28(3), 103-109 

  11. Ministry of Knowledge Economy(2009) Regulation of progressive tax exemption in geothermal energy use. Available from http//www.mke.go.kr [cited 2016 May] 

  12. Ryu HG, Jung WS(2014) A research for application of geothermal cooling-heating system in multi family apartment. Korean Institute of Architectural Sustainable Environment and Building Systems 10 19-31 

  13. Yasukawa K, Takasugi S(2003) Present status of underground thermal utilization in Japan. Elsevier 32(4), 609-618 

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