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NTIS 바로가기한국지반공학회 2010년도 춘계 학술발표회, 2010 Mar. 25, 2010년, pp.963 - 970
김도현 (연세대학교 공과대학 토목공학과) , 정상섬 (연세대학교 공과대학 토목공학과) , 송진영 (연세대학교 공과대학 토목공학과)
In this study, a series of thermal numerical analysis was conducted through the ground condition and the length and shape of the energy pile. In order to investigate the effect of the thermal properties of ground condition, grout and pile type on heat transfer efficiency in the U-type heat exchanger...
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핵심어 | 질문 | 논문에서 추출한 답변 |
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기초파일의 형태와 구조물이 위치한 지반조건, 뒷채움재 등의 재료에 따른 열전달 효율이 달라지는 이유는 무엇인가? | 지중열교환기가 구조물의 기초파일 안에 들어가기 때문에 기초파일의 형태와 구조물이 위치한 지반조건, 뒷채움재 등의 재료에 따른 열전달 효율이 달라지며 열용량 파악과 전체 시스템에 큰 영향을 미치게 된다. 이에 지중열교환기의 열전달 거동에 대한 연구와 열효율 향상에 대한 많은 연구가 필요하며, 여러 지반조건과 열전달 매질에 따른 영향 파악이 필요하다. | |
에너지파일 내부에 들어가는 열교환기의 형태에는 어떠한 것들이 있는가? | 본 연구에서는 에너지 파일의 형태와 깊이, 열전달 매질과 지반조건 등에 따른 열전달 거동을 2차원 유한 요소 해석 및 3차원 유한 체적 해석을 통해 파악하였다. 에너지파일 내부에 들어가는 열교환기의 형태는 U형, Double-U형, 복수정형, 나선형 등 여러 형태가 있지만, 일반적으로 사용되는 U자 형태에 대한 열전달 거동의 해석을 유한요소해석 프로그램인 ABAQUS를 통해 실시하였다. 지반 조건은 Clay, Sand, Rock 지반과 지하수에 의한 포화여부를 고려하여 열전달 거동을 파악하였고, 사용된 말뚝의 종류는 PHC, 강관, 동관 말뚝 가정하여 해석하였다. | |
지반조건을 고려한 에너지 파일의 열전달 거동을 알아보기 위해 ABAQUS를 사용하여 2차원 유한 요소 해석을 실시한 결과는 어떻게 나타났는가? | 1. ABAQUS를 통한 2차원 유한 요소 해석을 통해 에너지 파일의 중심을 지나는 직선상의 지점들의 온도변화를 에너지 파일의 사용 말뚝의 차이에 따라 열전달 거동을 비교하였다. 열원으로 부터의 열을 얼마나 빨리 소산시키느냐는 그래프의 기울기를 통해 파악할 수 있는데, 동관, 강관, PHC 말뚝 순으로 그래프의 기울기가 큰 값을 가짐을 확인 하였다. 2. 에너지 파일에 사용된 말뚝의 종류에 따른 열전달 거동을 알아보기 위해 지반의 조건과 뒷채움재의 조건을 같게 하여 해석 하였으며, 여름철과 겨울철의 냉·난방 과정에 따른 열전달 거동을 파악하였다. 냉방과 난방 시의 열 확산 속도는 비슷하였으나 말뚝에 따른 영향과 지반 조건에 따라 조금씩 차이를 보였다. 동관의 경우와 Rock 지반의 경우 가장 열전달이 잘 나타났다. 3. 에너지 파일이 시공된 지반 조건에 따른 영향 효과를 파악하기 위하여 여러 지반 조건을 가정하여 해석을 실시하였다. Clay, Sand, Rock의 지반조건과 지하수에 의한 포화여부를 고려하였는데, Rock에서 가장 온도변화가 크게 나타나 열전도가 잘되었으며, 지하수에 의해 포화된 지반이 포화되지 않은 지반에 비해 열전달 효과가 크게 나타났다. 4. ABAQUS를 통한 2차원 유한 요소 해석을 통해 열교환 파이프와 가장 까까이 위치한 그라우트재에 따른 열전달 영향이 가장 크게 나타났다. 열전달 효율을 비교해본 결과 시멘트가 벤토나이트 그라우트에 비해 1.4~1.5배 더 큰 열전달 효율이 있음을 알 수 있었다. |
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