초록 ▼

o 국내외 기술동향 조사
o 실용화 구조 도출을 위한 해석 및 개발
o Mock-up 구조 개발 및 성능실험
o Mock-up 성능실험 및 결과 분석
o prototype 개발을 위한 반복 성능실험
o pro totype 실용화 구조 도출
o 실용화 평가를 위한 건출문 설계
o 실용화 평가용 건축물 준공
o 에너지 파일행 지중열교환기의 형태별 성능을 측정한 결과 U-tube 형에 비해 Roll형의 지중열전도도가 높게 나타났으며, 이는 지중열교환기 형상에 의해지중열전도도가 변화함을 뜻한다.<

o 국내외 기술동향 조사
o 실용화 구조 도출을 위한 해석 및 개발
o Mock-up 구조 개발 및 성능실험
o Mock-up 성능실험 및 결과 분석
o prototype 개발을 위한 반복 성능실험
o pro totype 실용화 구조 도출
o 실용화 평가를 위한 건출문 설계
o 실용화 평가용 건축물 준공
o 에너지 파일행 지중열교환기의 형태별 성능을 측정한 결과 U-tube 형에 비해 Roll형의 지중열전도도가 높게 나타났으며, 이는 지중열교환기 형상에 의해지중열전도도가 변화함을 뜻한다.
o 건축 기초용 파일에 지중열교환기 파이프를 설치하는 것 보다 지중에 지중열교환기 파이프를 설치하였을 때 지중열전도도가 높게 나타났다.
o 길이가 5m 증가함에 따라 지중열전도도는 약 31% 증가하였다.
o 그라우팅을 시멘트 몰탈 대신 흙을 적용 하였을 때 약 10%의 성능이 감소함을 확인할 수 있었다.
o 최종으로 개선형 지중열교환기 (15m 깊이, Roll형, 지중매설, 시멘트 몰탈 그라우팅)를 개발하였으며, 이 지중열교환기는 6.09 W/mk의 열전도도를 나타내었다.
o 15일간의 실증실험 결과 개선된 지중열교환기는 평균 2.49kW(0.75RT)의 열량을 방열하였으며, EWT는 ${29^{\circ}C}$ 에서 안정되었다.
o 압력강하를 이용하여 신선외기를 유인한 후 실내공기와 함께 공조 존으로 취출하는 환기병용형 냉난방시스템의 실내 유니트를 개발하였다.
o 2,100CMH 모델의 경우 실내 급기량 2,050CMH, 외기 유인량 445CMH로 유인비 37%를 갖으며, 이때 소비동력은445W 이다.
o 제작된 실내 유니트를 현장에 설치하고 소음측정을 한 결과 배경소음도 37.2 ~ 36.4dB 조건에서 49.3 ~50.5dB의 음압레벨을 형성 하였다.
o 제작된 지열이용 수열원 히트펌프는 한국 냉동공조 인증 센터에서 실험한 결과 냉방용량 88.6kW(25.3RT), 난방용량 71.4kW(20.4 RT), COP 4.3의 성능을 나타내었다.

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 제출문 ... 4
• 기술개발사업 최종보고서 초록 ... 6
• 기술개발사업 주요 연구성과 ... 15
• 목차 ... 19
• 표 목차 ... 23
• 그림 목차 ... 25
• 제1장 서론 ... 30
• 제1절 개발 기술의 중요성 ... 30
• 1. 기술적 측면 ... 30
• 2. 산업.경제적 측면 ... 35
• 3. 정책적 측면 ... 37
• 제2절 국내.외 관련기술 및 특허 현황 ... 43
• 1. 국외 기술 현황 ... 43
• 2. 국내 기술 현황 ... 46
• 3. 특허현황 ... 48
• 4. 현 기술상태의 취약성 ... 49
• 제3절 연구개발 시 예상되는 파급효과 및 활용방안 ... 51
• 1. 기술적 측면 ... 51
• 2. 산업.경제적 측면 ... 52
• 3. 정책 적 측면 ... 52
• 4. 활용 방안 ... 53
• 제2장 지중열교환기와 지중 유효 열전도도 ... 55
• 제1절 지중열교환기 ... 55
• 제2절 지중열교환기 보어홀 그라우팅 ... 59
• 1. 그라우팅의 중요성 ... 61
• 가. 대수층간의 상호 영향 ... 61
• 나. 오염된 지표수의 침투 ... 61
• 다. 지반암층이 높은 지역 ... 61
• 라. 자분출(artesian leakage )에 의한 지하수 유출 ... 61
• 2. 보어홀 그라우팅 시공 방법 평가 ... 62
• 가. 파쇄물 주입에 의한 보어홀 막힘 ... 62
• 나. 시추용 벤토나이트 슬러리 사용 ... 63
• 다. 그라우트 슬러리의 강제 투입 ... 63
• 3. 보어홀 뒤채움재 ... 64
• 가. 그라우트의 구비조건 ... 65
• 나. 벤토나이트계열 그라우팅 재료 ... 67
• (1) 벤토나이트 ... 67
• (2) 순수 벤토나이트 그라우트 ... 71
• (3) 벤토나이트/첨가제 혼합 그라우트 ... 72
• 다. 시멘트계열 그라우트 ... 73
• (1) 시멘트 ... 73
• (2) 순수 시멘트 그라우팅 재료 ... 76
• (3) 시멘트/첨가제 혼합 그라우트 ... 77
• 제3절 지중 유효 열전도도 ... 79
• 1. 정상 상태법 ... 79
• 2. 과도 상태법 ... 80
• 3. 현지 측정법 ... 82
• 제4절 지중 유효 열전도도 분석 방법 ... 82
• 1. 선형열원 모델(line source model ) ... 83
• 가. 지중 유효 열전도도 산정 ... 86
• 2. 실린더열원 모델 (cylinder source model) ... 87
• 제3장 지중 유효 열전도도 측정 장치 ... 90
• 제1절 국외 동향 ... 90
• 제2절 현지 지중열전도도 측정 ... 92
• 제4장 지중열교환기 성능실험 ... 95
• 제1절 에너지 파일형 지중열교환기 성능 실험 ... 95
• 1. 에너지 파일형 지중열교환기 시공 ... 95
• 2. 지중 유효 열전도도 테스트 ... 105
• 3. 실증 실험 ... 116
• 제2절 개선형 지중열교환기 성능 실험 ... 124
• 1. 개선형 지중열교환기 시공 ... 124
• 2. 지중 유효 열전도도 테스트 ... 140
• 3. 실증 실험 ... 147
• 4. 경제성 검토 ... 155
• 제5장 환기 병용형 냉난방 시스템 개발 ... 156
• 제1절 개요 ... 156
• 1. 기술개발의 필요성 ... 156
• 2. 기술개발의 동향 ... 157
• 3. 기술개발의 내용 및 범위 ... 162
• 제2절 신선외기 정량제어기능의 실내유니트 개발 ... 164
• 1. 실내유니트 기본구조 및 설계 ... 164
• 2. 실내유니트 성능평가 실험 ... 168
• 3. 실내유니트 소음테스트 ... 175
• 제3절 저심도 지열히트펌프 내장형 전외기 공기조화기 개발 ... 178
• 1. 개요 ... 178
• 2. 시스템 설계검토 냉난방 사이클 구성 ... 178
• (1) 지열 히트펌프 시스템의 설계검토 ... 178
• (2) 냉방사이클 ... 179
• (3) 난방사이클 ... 180
• 3. 시제품 기본 설계 및 개발 ... 181
• (1) 제품제원 ... 181
• (2) 사이클 구성 ... 184
• (3) 주요 기능부품 설계 및 선정 ... 184
• 4. 성능 시험 및 인증 ... 191
• (1) 시험 기관 및 일정 ... 191
• (2) 시험 방법 ... 191
• (3) 성능시험 결과 ... 193
• 5. 개발 완료보고 및 이후 계획 ... 199
• 제4절 현장적용 및 성능평가 ... 201
• 1. 실증실험용 건축물 개요 ... 201
• 2. 시스템 설계 ... 203
• 3. 실증실험용 건축물 시범설치 ... 207
• 4. 설치시스템 성능평가 ... 209
• 5. 실내유니트 현장 소음테스트 ... 223
• 6. 경제성 및 적용성 평가 ... 227
• (1) 정풍량 전공기 냉난방시스템 설계 ... 227
• (2) 송풍동력 및 천정내 설비 설치공간 비교 ... 230
• 제6장 결론 ... 232
• 목표 달성도 ... 234
• 특허등록 ... 241
• 참고문헌 ... 248
• 끝페이지 ... 255