초록 ▼

연구의 목적 및 내용
이 연구에서는 도심 열섬현상으로 인한 높은 도시 기온과 지하수와의 온도 차이를 에너지로 전환하여 시스템 운영에 활용하고 잉여의 에너지는 별도의 필요한 용도로 활용하고자 한다. 이러한 기본 개념이 실제적으로 작동하는지 1차년도에는 실내실험을 통해 직접 확인하는 것이 본 연구의 궁극적 목적이다.

개념의 실험적 증명을 위한 장치 및 운전 데이터 (1차년도 실내 실험 규모)
- 실내 실험 장치 제작 및 실험 데이터
- 도시열섬현상의 과잉 열에너지를 전기에너지로 전환이 가능하다는 판단 자

연구의 목적 및 내용
이 연구에서는 도심 열섬현상으로 인한 높은 도시 기온과 지하수와의 온도 차이를 에너지로 전환하여 시스템 운영에 활용하고 잉여의 에너지는 별도의 필요한 용도로 활용하고자 한다. 이러한 기본 개념이 실제적으로 작동하는지 1차년도에는 실내실험을 통해 직접 확인하는 것이 본 연구의 궁극적 목적이다.

개념의 실험적 증명을 위한 장치 및 운전 데이터 (1차년도 실내 실험 규모)
- 실내 실험 장치 제작 및 실험 데이터
- 도시열섬현상의 과잉 열에너지를 전기에너지로 전환이 가능하다는 판단 자료
- 전기에너지 생산 최적 열전소자 저온부 온도 유지 지하수 순환 방식 고안

연구결과
1. 기초 자료 조사 및 분석
대수층은 주로 투수성이 좋은 모래, 자갈, 전석으로 구성되며, 지하수위가 지표에서 가까이 위치하기 때문에 에너지 생산에 유리하다. 국내 대도시 지역의 기온과 지하수온 사이의 시간차이는 온도차를 확보하는데 유리하게 작용한다.

2. 고온부 집열 실험
열 교환 후, 70°C이상의 온도를 얻을 수 있음을 확인하였으며, 집열 장치의 확장 및 축열시설을 통해 높은 온도 차 및 발전시간을 증가시킬 수 있으리라 판단된다.

3. 저온 열전발전 실내 실험
- 온도 차와 최대 출력 사이의 비선형 관계를 관측함.
- 에너지 전환 시 손실을 최소화하도록 열전발전기를 설계해야 함.
- 에너지 저장 시스템을 통해 열전발전 시스템의 지속가능성을 확인함.
- 집열 장치의 규모, 그로 인한 온도 차, 발전시간, 펌프의 용량 등을 고려하여 열전발전기를 설계해야함.
- 공기 대 물의 열전발전도 가능하나 온도 차 및 발전 가능 시간을 고려하면 효용성이 떨어지는 것으로 판단됨.

연구결과의 활용계획
지하수를 이용한 온도차 열전 발전에 관한 개념적 완성과 실내 실험 장치 제작과 실험을 통해 확인한 열전 발전가능성을 실용화하기 위해 연구 성과를 후속 연구에 접목하고 특허 등록을 추진함. 구체적으로는 1) 열전 소자를 지하수와 고온수의 활용에 유리하도록 구성하는 디자인 실험과 지열발전 현장의 지열회귀수를 이용한 2차 발전 개념 확정; 2) 개발한 아이디어의 특허 등록 추진(에너지 전환 장치); 3) 실제 현장의 지하수 관정을 이용한 열전 발전 실험.

(출처 : 요약문 4p)

Abstract ▼

Purpose& contents
This study is performed to convert the urban heat island (UHI) effect to renewable energy by using thermoelectric generator, and to use the produced electricity for the system operation so that no external electricity source is needed. The princpal idea will be tested for feasib

Purpose& contents
This study is performed to convert the urban heat island (UHI) effect to renewable energy by using thermoelectric generator, and to use the produced electricity for the system operation so that no external electricity source is needed. The princpal idea will be tested for feasibility with a laboratory scale for 1^st year study.

Lab-scale experiment to prove the conceptual idea
- Experimental devices and operating data for verification
- Converting surplus energy from UHI effects to electricity
- Heat exchanging method optimal for thermoelectric generation

Result
1. Hydrogeological data collection and analysis:
The aquifers mainly cosist of sand, gravel, and boulder. Water tables close to ground surface will be an advantage for energy generation. The time lag between air and groundwater temperature in large cities of Korea will help to obtain temperature difference.

2. Experimental study on solar collecting system:
It was observed that hot water (>70°C) can be obtained using solar collector. Temperature difference and time for electricity generation will be enhanced by the extension of solar collector and heat storage system.

3. Low enthalpy thermoelectric generation:
- Non-linear relationship between temperature difference and maximum power
- TEG design to minimize energy conversion loss is needed.
- Sustainability of TEG system through EES is confirmed.
- Air to water TEG system is possible, but its efficiency is low when considering temperature difference and time for generation.

Expected Contribution
Based on the conceptual model and experiemental results of thermoelectric generation using groundwater, the patenting issue is in progress and further study will be performed.
Details are given as follows:
1. Study on the TEG design advantageous for groundwater and hot water utilization, and the generation concept using geothermal water in HGS site as a heat source
2. Patenting issue for developed idea(energy conversion device)
3. Real-scale experiments using groundwater from wells

(출처 : SUMMARY 5p)

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 목차 ... 2
• 연구계획 요약문 ... 3
• 연구결과 요약문 ... 4
• 한글요약문 ... 4
• SUMMARY ... 5
• 연구내용 및 결과 ... 6
• 1. 연구개발과제의 개요 ... 6
• 2. 국내외 기술개발 현황 ... 6
• 3. 연구수행 내용 및 결과 ... 9
• 4. 목표달성도 및 관련분야에의 기여도 ... 28
• 5. 연구결과의 활용계획 ... 28
• 6. 연구과정에서 수집한 해외 과학기술정보 ... 29
• 7. 주관연구책임자 대표적 연구실적 ... 31
• 8. 참고문헌 ... 31
• 9. 연구성과 ... 33
• 10. 국가과학기술지식정보서비스에 등록한 연구시설‧장비 현황 ... 34
• 11. 연구개발과제 수행에 따른 연구실 등의 안전조치 이행실적 ... 34
• 12. 기타사항 ... 34
• 별첨1 대 표 연 구 성 과 ... 35
• 끝페이지 ... 36