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표제지
목차
논문요약 10
I. 서론 12
1. 연구 필요성 및 목적 12
2. 연구 내용 및 범위 14
II. 신재생에너지 및 지열에너지에 대한 이론적 고찰 17
1. 신재생에너지의 유형과 개념 17
가. 신재생에너지의 유형 및 특징 17
나. 신재생에너지 정책 22
1) 신재생에너지 개발 현황 22
2) 신재생에너지 의무적용기준 23
2. 지열에너지를 이용한 냉ㆍ난방 분석 24
가. 지열(Geo-Thermal)의 개념 24
나. 지열 이용 현황 25
다. 지열 에너지의 응용 28
1) 지열 발전 29
2) 직접 이용 방식 30
3) 효율성 고려 35
라. 학교건물의 특징 및 지열에너지의 필요성 38
1) 학교 건물의 특징 38
2) 학교 냉ㆍ난방 계획 시 요구조건 39
3) 학교 건물의 지열에너지 시스템의 필요성 39
III. 지열원 수축열식 히트펌프 시스템의 정성적 분석 41
1. 히트펌프 시스템 41
가. 히트펌프의 작동원리 41
나. 히트펌프의 효율 42
다. 히트펌프의 응용분야 43
라. 이용 가능한 미활용 에너지원 45
2. 심야전력이용 지열원 수축열식 히트펌프 시스템 46
가. 시스템 특징 47
나. 축열조 구성 47
다. 심야전력요금 제도 48
라. 지열교환시스템 최적설계 49
1) 지중매질에 따른 열전도율 49
2) 지중 열응답 측정 49
3) 지열교환시스템 설계 51
마. 에너지비용 절감효과 53
3. 정성적 분석 결과 54
IV. 학교시설의 지열 응용 평가 56
1. 지열에너지 시설 적용 국내 학교 현황 56
2. 시뮬레이션 분석 57
가. 시뮬레이션 대상 건물 57
1) 시뮬레이션 대상 건물 개요 57
2) 건물 도면 58
나. 건물 에너지관련 운영 분석 63
다. 기상 데이터 68
라. 부위별 외피상세 및 환기 조건 70
가) 부위별 외피상세 70
나) 건물 환기 조건 71
마. 연간 에너지 소비량 산출 결과 74
3. 학교건물 냉ㆍ난방 방식별 효율성 분석 76
가. 기존 냉난방 시스템과 지열시스템 효율성 분석 77
나. 기존 천장형 냉난방 시스템과 지열시스템 비교 78
4. 시뮬레이션 결과와의 비교 분석 81
V. 결론 84
1. 요약 및 결론 84
2. 추후연구과제 86
참고문헌 87
Abstract 91
표 2-1 각종 신재생에너지의 장ㆍ단점 21
표 2-2 건축공사비 산정기준 및 방법(산자부고시 제2004-47호) 23
표 2-3 1995년에서 2000년(Huttrer, 2001), 그리고 2003년 말의 세계의 지열발전 설비용량 비교 26
표 3-4 히트펌프의 응용 분야 분류 44
표 3-5 히트펌프 열원으로 이용 가능한 에너지원의 종류 46
표 3-6 심야전력 요금 산정 기준 48
표 3-7 시스템별 난방 및 급탕 에너지 비용 및 절감율 53
표 3-8 시스템별 냉방 에너지 비용 및 절감율 53
표 4-9 지열 에너지 시스템 적용 국내 학교 현황 56
표 4-10 냉ㆍ난방기간 및 방학중 운영 분석 64
표 4-11 강의실(1F)이용 분석 65
표 4-12 주방(1F)이용 분석 66
표 4-13 관리실 및 기타 실 이용 분석 67
표 4-14 기상데이터의 기상요소 68
표 4-15 월평균 외기온[℃]및 수평면 전일사량[J/㎡ㆍmonth] 값 69
표 4-16 외벽의 벽체 구성 및 물성값 70
표 4-17 지붕의 벽체 구성 및 물성값 70
표 4-18 기준층 바닥면의 벽체 구성 및 물성값 71
표 4-19 최하층 바닥면의 벽체 구성 및 물성값 71
표 4-20 각 실별 체적 및 환기회수(1) 72
표 4-21 각 실별 체적 및 환기회수(2) 73
표 4-22 월별 에너지 소비량 분석 결과 74
표 4-23 지열시스템과 기존 방식의 에너지 소비량 비교 분석 77
표 4-24 지열 열원 학교 냉난방시스템 효율성 분석 78
표 4-25 수열 열원 학교 냉난방시스템 효율성 분석 80
표 4-26 학교 건물에 지열펌프를 이용시 각 연료별 연간 소요비용 82
그림 1-1 연구 필요성 및 목적 13
그림 1-2 연구 방법 및 범위 15
그림 1-3 논문의 전체적인 구성 및 개략적인 내용 16
그림 2-4 지열 이용에 관한 개략적인 역사 25
그림 2-5 지열의 직접 이용 시설 현황 비율(Lund and Freeston, 2001). 27
그림 2-6 지열유체의 이용방법을 나타내는 도표(Lindal, 1973을 개선). 28
그림 2-7 대기 방출형 지열발전설비의 구성도 29
그림 2-8 응축형 지열발전소의 구성도 29
그림 2-9 지열 Binary 발전소의 개념도 30
그림 2-10 Reykjabik의 지역난방시스템의 구성도(Gudmundsson, 1988). 31
그림 2-11 지중열 이용 히트펌프 시스템(ground-coupled heat pump system)의 전형적인 응용(Sanner et al., 2003). 32
그림 2-12 난방모드일 경우 히트펌프의 개략도 (courtesy of Geo-Heat Center, Klamath Falls, Oregon, USA). 33
그림 2-13 국가별 지열원 히트펌프 보급대수 및 용량(Lund et al., 2003) 34
그림 2-14 온도가 가축의 성장과 고기 생산량에 미치는 효과 (Beall and Samuels, 1971) 35
그림 2-15 재생에너지별 전기 에너지 생산의 에너지 비용(Fridleifsson, 2001) 37
그림 2-16 재생에너지별 직접 이용시 에너지 비용(Fridleifsson, 2001) 37
그림 3-17 히트펌프의 기본 사이클 42
그림 3-18 열원별 기기의 COP(성적계수) 43
그림 3-19 히트펌프의 미활용 에너지원 45
그림 3-20 지중 열응답 측정 개념도 및 실측 모습 50
그림 3-21 한전 전력연구원 매설 BHE에 대한 열응답 측정 결과 50
그림 3-22 지열시스템 설계프로그램인 EED 화면 예 52
그림 3-23 지열시스템 설계프로그램인 EED 결과 화면 예 52
그림 4-24 1층 평면도 59
그림 4-25 2층 평면도 60
그림 4-26 3층 평면도 61
그림 4-27 4층 평면도 62
그림 4-28 5층 평면도 63
그림 4-29 월평균 외기온 및 수평면 전일사량 그래프 69
그림 4-30 월별 에너지 소비량 분석 75
원문구축 및 2018년 이후 자료는 524호에서 직접 열람하십시요.
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