초록 ▼

□ 연구개요
본 연구는 지하수를 수자원과 에너지로 하이브리드형으로 활용하는 개념을 현장에서 실험하고, 현장 분석 자료를 기반으로 어떤 대수층 조건에서 이런 활용이 가능한지 제시하고자 하였다.

□ 연구 목표대비 연구결과
본 연구는 지하수의 활용 방안에 관한 새로운 패러다임의 기반을 확보하고자 총 5차년에 걸쳐 연구를 수행하였으며, 주요 연구 결과는 다음과 같다.
1. 대수층 내 열전달 및 열간섭 현상 메카니즘 분석
- 열 거동 실험의 분석을 통한 열 거동에 대한 인자(열분산도 등)들의 영향 및 중요성

□ 연구개요
본 연구는 지하수를 수자원과 에너지로 하이브리드형으로 활용하는 개념을 현장에서 실험하고, 현장 분석 자료를 기반으로 어떤 대수층 조건에서 이런 활용이 가능한지 제시하고자 하였다.

□ 연구 목표대비 연구결과
본 연구는 지하수의 활용 방안에 관한 새로운 패러다임의 기반을 확보하고자 총 5차년에 걸쳐 연구를 수행하였으며, 주요 연구 결과는 다음과 같다.
1. 대수층 내 열전달 및 열간섭 현상 메카니즘 분석
- 열 거동 실험의 분석을 통한 열 거동에 대한 인자(열분산도 등)들의 영향 및 중요성 평가
- 수리적, 열적 이동의 수학적, 수치적 모델화를 통한 열간섭 최소화하는 지하수 이용 방안 제시
- 장기 모니터링 분석을 통한 대수층에서의 열전달과 열간섭을 물-에너지 복합 활용에 적용시키는 새로운 모델 제시
2. 열원으로써의 지하수 사용으로 인한 대수층의 수리적-열적-환경적 영향 분석
- 현장 규모의 실험을 통한 연구부지의 대수층의 열적-수리적 특성화
- 지하수의 온도차 및 태양열을 이용한 대수층 축열 개념 현장 실험 수행
- 지하수를 냉난방 활용 시의 대수층 수질 안정성 문제 파악
- 지하수 이용 시설에서의 지하수의 지속가능성 문제에 대한 분석과 모니터링 자료 해석
3. 물-재생에너지 제공원으로써 지하수 대수층의 지속적인 이용 가능 방안 도출
- 물-재생에너지 복합활용에 적합한 대수층 조건과 지하수 유동 조건 분석
- 우리나라에서의 활용 잠재성을 정량화하여 제시
- 지하수 에너지 활용성 제고 방안 제시

□ 연구개발성과의 활용 계획 및 기대효과(연구개발결과의 중요성)
본 연구에서는 지하수를 평상시에는 에너지원으로 비상시에는 수자원 공급원으로 활용하는 하이브리드형 시스템의 적용성 확보에 관한 연구를 진행하였다. 여러 실험의 결과를 토대로 개방형 지열 시스템의 운영을 위해 열전달 및 열간섭 예측에 있어 고려해야 할 중요한 인자들을 제시하였고, 최적의 설치 및 가동 조건을 제시할 수 있는 모델을 개발하였다. 최종적으로, 국내 지하수의 확보 가능한 수량 및 그를 통해 에너지원에 대한 정성적 및 정량적 평가를 수행하여 하이브리드형 시스템의 국내 적용 가능성에 대한 지표를 제시하였다.
제시된 결과들은 국내 지하수의 하이브리드형 활용에 대한 적용 가능성 확보 및 지속가능한 활용을 위한 평가에 기여할 수 있을 것으로 기대된다. 또한, 이런 하이브리드형 활용에 관련된 자료는 지하수에 대한 (보조)수자원적 시각을 변화시키는 계기가 될 것으로 기대된다.

(출처 : 연구결과 요약문 2p)

Abstract ▼

□ 연구개요
This study experimentally investigated the concept of using the dual-functional utilization of groundwater as a water resource and renewable energy. Based on the results, the proper aquifer conditions that enable dual-functional usages of groundwater were proposed.

□ 연구 목표대비 연구결과

□ 연구개요
This study experimentally investigated the concept of using the dual-functional utilization of groundwater as a water resource and renewable energy. Based on the results, the proper aquifer conditions that enable dual-functional usages of groundwater were proposed.

□ 연구 목표대비 연구결과
This study was conducted over 5 years to lay the foundation of a new paradigm for groundwater usage, and the main research results are as following:
1. Analysis of mechanisms for heat transport and thermal interference within aquifers
- Evaluations of the influence and importance of factors (e.g., thermal dispersivity) on heat transport by analyzing the experiments
- Proposal of groundwater utilization plan which can minimize thermal interference by mathematical and numerical models to interpret hydraulic and thermal behaviors
- Proposal of a new model that considers heat transport and thermal interference in aquifer in water-energy dual-functional utilization through long-term monitoring data analysis
2. Analyzing hydraulic-thermal-environmental effects of the thermal use of groundwater on aquifers
- Thermal-hydraulic characterization of the aquifer through field scale tests
- Field experiments of heat storage in aquifers using groundwater temperature difference and solar heat
- Identification of water quality stability issues in aquifers when groundwater is used for heating and cooling
- Analysis of groundwater sustainability issues in facilities using groundwater and interpretation of monitoring data
3. Deriving a plan for sustainable use of groundwater as a water and renewable energy resources
- Analysis of aquifer and groundwater flow conditions suitable for dual-functional utilization of water-renewable energy
- Quantification and presentation of domestic applicability
- Proposal of improvement plan for groundwater energy utilization

□ 연구개발성과의 활용 계획 및 기대효과(연구개발결과의 중요성)
This study was conducted to secure the applicability of a hybrid system that uses groundwater as an energy source normally and as a water resource in an emergency. By analyzing performed experiments, important factors needed to consider in predicting heat transport resulted from a groundwater heat pump system operation were provided, and a model which enable to suggest optimal installation and operation conditions was developed. Finally, indicators for the domestic applicability of the hybrid system were presented by qualitative and quantitative evaluations of the groundwater capacity as water and energy sources.
It is expected that the results of this study can contribute to the evaluation for sustainable use and securing applicability for hybrid use of domestic groundwater. In addition, these hybrid usage is expected to be a chance for changing the perspective of (auxiliary) water resources on groundwater.

(source: SUMMARY 3p)

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 연구결과 요약문 ... 2
• SUMMARY ... 3
• 목차 ... 4
• 1. 연구개발과제의 개요 ... 5
• 1) 연구개발의 목적 ... 5
• 2) 연구의 필요성과 중요성 ... 5
• 2. 연구개발과제의 수행 과정 및 수행 내용 ... 6
• 2.1. 연구과제의 최종목표 ... 6
• 2.2. 연차별 주요 연구내용 ... 6
• 3. 연구개발과제의 수행 결과 및 목표 달성 수준 ... 7
• 1) 정성적 연구개발성과(연구개발결과) ... 7
• 2) 세부 정량적 연구개발성과 ... 17
• 3) 목표 달성 수준 ... 17
• 4. 연구개발성과의 관련 분야에 대한 기여 정도(연구개발결과의 중요성) ... 19
• 5. 연구개발성과의 관리 및 활용 계획 ... 19
• 6. 참고문헌 ... 20
• [붙임1] 세부 정량적 연구개발성과 ... 22
• [붙임2] 연구책임자 대표적 연구실적 및 증빙(요약문 및 사본) ... 33
• 끝페이지 ... 48