초록

- 지열히트펌프 보조열원식 태양열 시스템 최적화 및 컴팩트화 연구
- Facade 일체형 태양열 집열시스템 및 시공기법 연구
- 초고기밀 주택을 위한 창문 부착형 컴팩트형 배열회수 환기시스템 개발 및 시제품 제작
- 지붕일체 태양광 발전시스템 상세 설계
- 비용/성능 목표 달성을 위한 요소기술 저가화 연구
- 총부하 70% 자립형 상용화 모델 상세 설계 및 에너지 분석, 착공

Abstract ▼

$\circ$ Development of solar heating systems with geothermal heat pump as a auxiliary heating system.
$\circ$ Development and thermal test of facade integrated solar thermal collector
$\circ$ Development and performance test of the compact style "heat recovery

$\circ$ Development of solar heating systems with geothermal heat pump as a auxiliary heating system.
$\circ$ Development and thermal test of facade integrated solar thermal collector
$\circ$ Development and performance test of the compact style "heat recovery ventilation system" for the high air tight house.
$\circ$ Detail design of roof integrated PV system
$\circ$ Technical and economical optimization on building energy conservation and renewable energy technology
$\circ$ Detail design and starting construction of 70% energy self-sufficient house model for performance monitoring

목차 Contents

• I. 에너지 자립형 태양에너지 주택 상용화 모델 개발(II) ...19
• 제 1 장 서론 ...21
• 제 1 절 연구배 경 및 필요성 ...21
• 제 2 절 연구목적 및 내용 ...22
• 제 3 절 연구의 방법 및 절차 ...23
• 제 2 장 초고기밀 단열주거를 위한 컴펙트헝 배열회수시스템 개발 ...26
• 제 1 절 기술개발 현황 ...26
• 1. 배열회수 환기시스템 기술현황 ...26
• 2. 배열회수 환기시스템 전열 이론 ...35
• 3. 열회수형 환기 장치 전열효율 측정 시험 방법 ...39
• 제 2 절 창호통합형 배열회수 환기시스템 자체성능평가 ...42
• 1. 시스템 개요 ...42
• 2. 시스템 기능 ...44
• 3. 시스템 상세 ...45
• 4. 창호 통합성능평가 ...48
• 5. 배열회수 환기시스템 열교환 효율 분석 ...54
• 제 3 절 소결론 ...58
• 제 3 장 Facade 일체형 태양열시스템 및 지붕일체형 BIPV ...59
• 제 1 절 Facade 일체형 태양열시스템 ...59
• 1. Facade 일체형 태양열시스템의 개요 ...59
• 2. Facade 일체형 집열시스템 ...61
• 3. 지열히트펌프 보조열원식 태양열시스템 설계 ...66
• 제 2 절 지붕일체형 BIPV ...68
• 1. 건물일체형 태양광발전(BIPV)의 개념 및 장단점 ...68
• 2. 지붕일체형 BIPV의 종류 및 건축적 고려요소 ...69
• 3. ZeSH-II를 위한 지붕일체형 BIPV 시스템 설계 ...70
• 제 3 절 소결론 ...72
• 제 4 장 통합에너지 모델링 및 설계시공 지침작성 ...73
• 제 1 절 ZeSH-II 주택 개요 ...73
• 1. 건축개요 및 핵심적용기술 ...73
• 2. 외벽구조 및 창호 ...80
• 3. 설비시스템 ...81
• 4. BIPV 태양광발전 시스템 ...83
• 5. 환기 및 배열회수 시스템 ...83
• 제 2 절 에너지 자립율 성능평가 시뮬레이션 ...85
• 1. 평가방법 및 조건 ...85
• 2. 성능평가 결과 및 분석 ...86
• 제 3 절 소결론 ...91
• 제 5 장 ZeSH-II 상세설계도 ...92
• 제 6 장 종합결론 ...100
• 참고문헌 ...101
• II 현지 지중열전도도 측정 및 원격 모니터링 기술 개발 ...103
• 제 1 장 지중열전도도 측정 기술 ...105
• 제 1 절 기술의 개요 ...105
• 제 2 절 국내외 기술 현황 ...106
• 1. 국외 현황 ...106
• 2. 국내 현황 ...107
• 제 3 절 열유체 방식의 지중열전도도 측정 기술 ...108
• 1. 측정 기술의 개요 ...108
• 2. 지중열전도도 측정법의 종류 ...108
• 3. 지중열전도도 측정 방법 ...111
• 4. 열유체식 지중열전도도 측정 장치(cTRT) 개발 ...117
• 5. cTRT에 의한 지중열전도도 측정 결과 ...121
• 제 4 절 전자식 지중 열거동 예측 기술 ...124
• 1. 토양의 주요 열물성값 ...124
• 2. 이론적 지중 온도 예측법 ...125
• 3. 전자식 지중열전도도 측정(eTRT) 기술 ...127
• 4. eTRT에 의한 지중열 거동 예측 결과 ...132
• 제 5 절 소결 ...136
• 제 2 장 원격 로니터링 기술 ...139
• 제 1 절 국내외 통합모니터링 기술 현황 ...139
• 1. 국외 에너지 성능 모니터링 기술 현황 ...139
• 2. 국내 에너지 성능 모니터링 기술 현황 ...140
• 3. GSHP 원격 모니터링 기술 ...140
• 제 2 절 신재생에너지 통합 모니터링 구성 ...142
• 1. 모니터링 서버 시스템 구성 ...143
• 2. 통합 모니터링시스템 구성 ...147
• 참고문헌 ...155
• [그림 1-1] 관련 부하별 에너지 절감 및 신재생에너지 기술 요약 ...22
• [그림 1-2] ZeSH 개발을 위한 접근 방법 ...24
• [그림 1-3] 주택의 단계적 에너지 자립화 절차 ...25
• [그림 1-4] 건물에너지 자립화와 관련된 제반 요소기술과 소과제 연계 ...25
• [그림 2-1] 현열 교환 방식의 열회수 과정 ...27
• [그림 2-2] 전열 교환 방식의 열회수 과정 ...27
• [그림 2-3] 도입 외기의 열회수 특성 ...28
• [그림 2-4] 냉.난방 시 공기의 상태변화 ...28
• [그림 2-5] 대륙별 기후특성에 따른 열교환 방식 ...32
• [그림 2-6] 배열회수 환기시스템의 공기 흐름도 ...35
• [그림 2-7] 유효 환기량 측정 방법 ...40
• [그림 2-8] 열교환 효율 측정 방법 ...41
• [그림 2-9] 창호통합형 배열회수 시스템 구성도 ...43
• [그림 2-10] 배열회수 열교환 시스템의 외관 ...43
• [그림 2-11] 제어판넬 디자인 ...44
• [그림 2-12] 시스템 공기 흐름도 및 결로수 배출 경로 ...45
• t그림 2-13] 수직형 열교환 유닛 형상 ...46
• [그림 2-14] 급/배기용 환기팬 상세 ...47
• [그림 2-15] 열교환 모듈 내부 열교환 원리 ...48
• [그림 2-16] 열교환 모듈 상세 ...48
• [그림 2-17] 배열 회수 열교환 시스템 통합 창호 도면 ...49
• [그림 2-18] 단열시험 측정 결과(온도/통과열량 분포) ...50
• [그림 2-19] 단열시험 측정 사진 ...51
• [그림 2-20] 압력차별 자연환기랑 분포 ...52
• [그림 2-21] 자연환기량 측정 시험 사진 ...53
• [그림 2-22] 자연 환기량 측정 실험실 사진 ...54
• [그림 2-23] 열교환 효율 측정장비 사진 ...55
• [그림 3-1] 집열기 경사면에 따른 월별 집열면 일사량 ...59
• [그림 3-2] 지열연계형 태양열시스템 구성도 ...60
• [그림 3-3] ZeSH-II의 Facade 일체형 태양열집열기 설치 ...61
• [그림 3-4] Facade 일체형 태양열집열기 및 설치 상세도 ...62
• [그림 3-5] Facade 일체형 태양열집열기 배관 계통도 ...62
• [그림 3-6] 시험용 Facade 일체형 태양열집열기 모델 제작 ...63
• [그림 3-7] Facade 일체형집열기 모델 투과체 ...63
• [그림 3-8] Facade 일체형집열기 모델 헤더 및 지관 ...64
• [그림 3-9] Facade 일체형집열기 모델 열성능 시험 측정결과 ...65
• [그림 3-10] Facade 일체형집열기 모델 입사각 수정계수 ...65
• [그림 3-11] Facade 일체형집열기 모델 압력손실 측정결과 ...66
• [그림 3-12] 태양열 축열조 및 지열 Buffer 탱크 ...67
• [그림 3-13] 주택용 PV모듈의 평지붕형 및 경사지붕형 적용가능 형태 ...69
• [그림 3-14] ZeSH-II의 태양광발전시스템 설계 핵심개념 ...70
• [그림 4-1] ZeSH-II 모델의 투시도 및 적용된 핵심기술 ...74
• [그림 4-2] ZeSH-II 모델의 배치도 ...74
• [그림 4-3] ZeSH-II 지하 1층 평면도 ...75
• [그림 4-4] ZeSH-II 지상 1층 평면도 ...75
• [그림 4-5] ZeSH-II 지상 2층 평면도 ...76
• [그림 4-6] ZeSH-II 지붕층 평면도 ...76
• [그림 4-7] ZeSH-II 남측면도 ...77
• [그림 4-8] ZeSH-II 동측면도 ...77
• [그림 4-9] ZeSH-II 서측면도 ...78
• [그림 4-10] ZeSH-II 북측면도 ...78
• [그림 4-11] ZeSH-II 횡단면도 ...79
• [그림 4-12] ZeSH-II 종단면도 ...79
• [그림 4-13] 외벽 및 창호 구조상세 ...80
• [그림 4-14] ZeSH II의 급탕 및 냉.난방시스템 계통도 ...82
• [그림 4-l5] 환기 및 배열회수시스템의 팬 및 센서 설치위치(1층) ...84
• [그림 4-16] 환기 및 배열회수시스템의 팬 및 센서 설치위치(2층) ...84
• [그림 4-17] ZeSH-II 통합해석모델을 위한 TRNSYS 모듈의 구성도 ...85
• [그림 4-18] 월별 용도별 열부하 ...86
• [그림 4-19] 연간 용도별 열부하분포 ...87
• [그림 4-20] 난방 및 급탕의 태양열의존율 ...87
• [그림 4-21] 태양열축열조의 하절기 온도분포 ...88
• [그림 4-22] 월별 전력사용량 및 BIPV 발전량 ...89
• [그림 4-23] 연간 용도별 전기사용분포 ...89
• [그림 4-24] 월별 전력요금 ...90
• [그림 5-1] ZeSH-II 동남쪽 투시도 ...92
• [그림 5-2] ZeSH-II 동측 투시도 ...92
• [그림 5-3] ZeSH-II 북동쪽 투시도 ...93
• [그림 5-4] ZeSH-II 북서쪽 투시도 ...93
• [그림 5-5] ZeSH-II 배면 투시도 ...94
• [그림 5-6] ZeSH-II 지붕 투시도 1 ...94
• [그림 5-7] ZeSH-II 부분 평입단면도 ...95
• [그림 5-8] ZeSH-II 부분 단면도 ...95
• [그림 5-9] ZeSH-II 단면 상세도 1 ...96
• [그림 5-10] ZeSH-II 단면 상세도 2 ...97
• [그림 5-11] ZeSH-II 부분단면 상세도 1 ...98
• [그림 5-12] ZeSH-II 부분단면 상세도 2 ...98
• [그림 5-13] ZeSH-II 벽면 집열기 설치 상세도 ...99
• [그림 5-14] ZeSH-II 태양전지 모듈 설치 상세도 ...99
• [그림 1-1] 열유체 방식의 지중 열전도도 측정 장비 ...108
• [그림 1-2] TP02 센서와 CR10X 데이터로거 시스템 ...110
• [그림 1-3] 열유체 방식의 지중 열교환 유효도 시험 개념도 ...112
• [그림 1-4] 보어홀에서의 온도 변화 선도 ...113
• [그림 1-5] 열유체 방식 지중열전도도 측정 장치(cTRT) ...118
• [그림 1-6] cTRT 측정용 모니터링 장치 ...118
• [그림 1-7] cTRT 내부 구성도 및 조작 패널 ...119
• [그림 1-8] 현지 지중열전도도 측정 전경 ...120
• [그림 1-9] 시간변화에 따른 입/출구 온도 분포 ...123
• [그림 1-10] 지수시간 함수에 대한 평균온도의 기울기 ...123
• [그림 1-11] 지표면 깊이에 따른 온도변화 ...126
• [그림 1-12] eTRT 측정용 P/T 프로브와 작동 다이어그램 구성도 ...130
• [그림 1-13] eTRT P/T 프로브 전자식 작동 및 측정 방법 ...131
• [그림 1-14] eTRT P/T 회수 방법 ...131
• [그림 1-15] eTRT의 의한 지중 깊이별 온도 분포도 ...133
• [그림 1-16] 지중 깊이변화에 따른 온도구배 분포도 ...133
• [그림 1-17] 지중 깊이에 따른 계절별 온도 변화 선도 ...134
• [그림 1-18] 지중 깊이별 외부 영향에 따른 온도 구간 예측 ...134
• [그림 1-19] eTRT에 의한 국부 지중열전도도 측정 데이터 ...135
• [그림 1-20] 지중열전도도 측정 시험성적서 ...138
• [그림 2-1] 지열에너지 설비 모니터링 통신 지원 기술 개념도 ...141
• [그림 2-2] 열설비 적용을 위한 순간열량계+RTU 개념도 ...141
• [그림 2-3] 신재생에너지 통합모니터링 구성 개념도 ...142
• [그림 2-4] 신재생에너지 통합모니터링 시스템 웹페이지 구성도 ...148
• [그림 2-5] 모니터링 실행 화면 ...150
• [그림 2-6] 신재생에너지 통합 모니터링 메인화면 ...151
• [그림 2-7] 지열에너지 모니터링 화면 ...151
• [그림 2-8] 태양광발전시스템 모니터링 화면 ...152
• [그림 2-9] 고온태양 모니터링화면 ...152
• [그림 2-10] 기타(BW 실험장치) 모니터링 화면 ...153
• [그림 2-11] 모니터링 자료 데이터 검색 화면 ...153
• [그림 2-12] 모니터링 자료 검색 파일 저장 화면 ...154
• [표 1-1] 소과제 구성 ...24
• [표 2-1] 배열회수 찬기시스템의 종류 ...29
• [표 2-2] 구조 및 열교환 방식에 따른 구분 ...31
• [표 2-3] 배열회수 환기시스템의 주요성능 항목 및 기준(KS) ...33
• [표 2-4] 국내.외 인증제도 비교 ...34
• [표 2-5] 효율측정 공기조건 ...41
• [표 2-6] 급배기 환기용 팬 사양 ...46
• [표 2-7] 배열회수 찬기시스템 통합 창호 사양 ...49
• [표 2-8] 배열회수 찬기시스템 통합 창호 단열성능 결과 ...51
• [표 2-9] 실험챔 버 규격 ...54
• [표 2-10] 배열회수 환기시스템 유효환기량 측정 결과 ...56
• [표 2-11] 전열효율 측정 냉난방 설정 환경 ...56
• [표 2-12] 냉방효율 측정결과 ...57
• [표 2-13] 난방효율 측정결과 ...57
• [표 3-1] 집열기 열성능 시험 결과 ...64
• [표 3-2] PV모듈을 건자재화하여 주택 지붕재로 대체할 경우 고려 요소 ...69
• [표 4-1] ZeSH-II 건축개요 ...73
• [표 4-2] 급탕 및 냉.난방시스템의 주요제원 ...82
• [표 4-3] 태양광 모듈 사양 ...83
• [표 4-4] 배기팬 제원 ...84
• [표 4-5] 시뮬레이션 조건 ...86
• [표 4-6] ZeSH-II의 에너지소비량 원단위 ...90
• [표 1-1] 수직밀폐형 지중열전도도 측정 항목 및 기준 ...112
• [표 1-2] 열유체 방식의 지중열전도도 측정 장치 사양 ...117
• [표 1-3] 복합실험동 지중열교환기 설치 사양 ...121
• [표 1-4] 복합실험동 지중열전도도 측정 결과 ...122
• [표 1-5] 전자식 지중열전도도 측정 장치(eTRT) 사양 ...129
• [표 2-1] 모니터링 서버 시스템 구성용 하드웨어 사양 ...143
• [표 2-2] 모니터링 서버 시스템 구성용 소프트웨어 사양 ...145
• [표 2-3] 모니터링시스템 데이터 저장 시간 ...147