초록 ▼

연구개요
○ 최종 목표
- 대형 지하공간의 유휴공간 내부에 지중열교환기를 시공함으로써 초기투자비용을 크게 절감할 수 있는 에너지 구조체 기술의 개념 정립
- 해석 및 설계 기법을 개발하여 운용비를 절약할 수 있도록 하는 에너지 구조체의 실용화를 위한 연구 수행
○ 연구 범위 및 추진전략
- 연구범위 : 에너지파일, 에너지 쉘, 에너지 언더피닝 등 3가지 에너지 구조체
- 기존 기술의 문제점 분석 : 1) 기존 지중열교환기에 비해 낮은 성능, 2) 설계 방법의 부재, 3) 다양한 구조체가

연구개요
○ 최종 목표
- 대형 지하공간의 유휴공간 내부에 지중열교환기를 시공함으로써 초기투자비용을 크게 절감할 수 있는 에너지 구조체 기술의 개념 정립
- 해석 및 설계 기법을 개발하여 운용비를 절약할 수 있도록 하는 에너지 구조체의 실용화를 위한 연구 수행
○ 연구 범위 및 추진전략
- 연구범위 : 에너지파일, 에너지 쉘, 에너지 언더피닝 등 3가지 에너지 구조체
- 기존 기술의 문제점 분석 : 1) 기존 지중열교환기에 비해 낮은 성능, 2) 설계 방법의 부재, 3) 다양한 구조체가 복합된 대형 공간에 대한 설계 개념의 부재
○ 핵심 연구 성과
- 각 에너지 구조체에 대해 성능향상 방안을 고려한 시방 내용 정리
- 각 에너지 구조체 별 설계차트 및 경험식 개발
- 대형 지하공간에 적용할 경우에 대한 종합적인 설계 알고리즘 개발
- 실증시험 데이터를 통한 개발 기술 검증 및 분석

연구 목표대비 연구결과
[연구목표 1] 대형 지하공간에 적합한 지열활용 구조체의 개념 정립
- 문헌조사 정리, 기존 실험데이터 확보, 현장시험 수행 및 데이터 확보
- 에너지 구조체별 주요 시방내용 정리 : 열간섭 현상, 최적 파이프 형태 등
- 설계요소 도출 : 지반 열전도도, 지반 초기온도, 유량, 파이프 형태 등
- 설계요소에 따라 에너지 구조체의 열교환 성능에 대한 매개변수해석 수행

[연구목표 2] 지열활용 구조체에 대한 수치해석 모델 개발
- COMSOL 프로그램을 통해 열-수리 연계해석 모델 개발
- 각 에너지 구조체별 현장시험 결과를 이용하여 신뢰성 확보

[연구목표 3] 성능향상 연구 및 매개변수해석을 통한 성능예측 기법 개발
- 파이프 재료 및 형상에 대해 실용성을 고려한 성능 향상 방안 제시
: 파이프 재질 대체, 최적 형상 및 간격, 단열재료, 형태별 성능 변화 분석
- 각 에너지 구조체별 설계도표 제시
- 에너지파일에 대해 파이프 형태를 고려할 수 있도록 열저항 산정식 개발

[연구목표 4] 대형 지하공간에 적합한 에너지 구조체의 종합 설계 프로세스 제시
- 유출수 온도 기준을 기반으로 하여 장기 열성능을 확보한 설계 알고리즘 개발
- 각 에너지 구조체의 특징을 고려하여 대형 지하공간에 종합적으로 적용, 활용 할 수 있는 flow chart 제시

연구개발결과의 중요성
기존 지중열교환기의 초기투자비용을 획기적으로 감소시킬 수 있으며, 신뢰성 있는 설계를 통해 정확한 전력소비와 절감효과를 예측함으로써 운용비용도 큰 폭으로 절약할 수 있다. 이러한 경제적 혜택은 저탄소, 친환경적 발전이라는 전세계의 경제 모토와 일치한다. 최근 전세계적으로 지하공간을 활용한 대규모 도시계획 및 사회 인프라 지중화 계획이 지속적으로 발표되고 있는 시점에서 본 연구를 통해 개발된 기술의 활용성은 더욱 높아질 것이다. 이에 기술이전 등을 통한 경제적 수입 창출 가능성이 매우 높다고 판단되며, 다양한 방향으로의 연구 확장을 할 수 있는 기반 기술이 될 수 있을 것이다.

(출처 : 요약문 2p)

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 연구결과 요약문 ... 2
• 목차 ... 3
• 1. 연구개발과제의 개요 ... 4
• 1-1. 최종 목표 ... 4
• 1-2. 연구범위 및 추진전략 ... 4
• 2. 연구수행내용 및 연구결과 ... 5
• 2-1. 차년도별 연구수행 내용 ... 5
• 2-2. 1차년도 : 에너지 구조체별 설계요소 분석 ... 5
• 2-3. 2차년도 : 대형 지하공간에 적용 가능한 에너지 구조체 종합 설계 기법 개발 ... 8
• 3. 연구개발결과의 중요성 ... 13
• 4. 참고문헌 ... 14
• 5. 연구성과 ... 15
• 5-1. 연구성과 개요 ... 15
• 5-2. 전문학술지 논문게재 연구성과(국내 비SCI 논문) ... 15
• 5-3. 전문학술지 논문게재 연구성과(국외 SCI급 논문) ... 16
• 5-4. 학술대회 논문발표 연구성과 ... 16
• [붙임1] 대표적 연구실적 ... 18
• 끝페이지 ... 30