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SUMMARY
CONTENTS
목차
단위과제 I : 에너지 자립형 태양에너지 주택 상용화 모델 개발(II) / 백남춘 ; 이진국 ; 유창균 ; 장철용 ; 윤응상 ; 이동원 ; 곽희열 ; 이철형 ; 박완순 ; 조일식 ; 이순명 ; 주문창 ; 조수 ; 박상동 ; 박효순 ; 태춘섭 ; 서항석 ; 신기식 ; 홍성희 ; 이원용 ; 임성대 ; 김민진 ; 박구곤 ; 김정배 19
제1장 서론 21
제1절 연구배경 및 필요성 21
제2절 연구목적 및 내용 22
제3절 연구의 방법 및 절차 23
제2장 초고기밀 단열주거를 위한 컴팩트형 배열회수시스템 개발 26
제1절 기술개발 현황 26
1. 배열회수 환기시스템 기술현황 26
2. 배열회수 환기시스템 전열 이론 35
3. 열회수형 환기 장치 전열효율 측정 시험 방법 39
제2절 창호 통합형 배열회수 환기시스템 자체성능평가 42
1. 시스템 개요 42
2. 시스템 기능 44
3. 시스템 상세 45
4. 창호 통합성능평가 48
5. 배열회수 환기시스템 열교환 효율 분석 54
제3절 소결론 58
제3장 Facade 일체형 태양열시스템 및 지붕일체형 BIPV 59
제1절 Facade 일체형 태양열시스템 59
1. Facade 일체형 태양열시스템의 개요 59
2. Facade 일체형 집열시스템 61
3. 지열히트펌프 보조열원식 태양열 시스템 설계 66
제2절 지붕일체형 BIPV 68
1. 건물일체형 태양광발전(BIPV)의 개념 및 장단점 68
2. 지붕일체형 BIPV의 종류 및 건축적 고려요소 69
3. ZeSH-II를 위한 지붕일체형 BIPV 시스템 설계 70
제3절 소결론 72
제4장 통합에너지 모델링 및 설계시공 지침작성 73
제1절 ZeSH-II 주택 개요 73
1. 건축개요 및 핵심적용기술 73
2. 외벽구조 및 창호 80
3. 설비시스템 81
4. BIPV 태양광발전 시스템 83
5. 환기 및 배열회수 시스템 83
제2절 에너지 자립율 성능평가 시뮬레이션 85
1. 평가방법 및 조건 85
2. 성능평가 결과 및 분석 86
제3절 소결론 91
제5장 ZeSH-II 상세설계도 92
제6장 종합결론 100
참고문헌 101
단위과제 II : 현지 지중열전도도 측정 및 원격 모니터링 기술 개발 / 이의준 ; 우정선 ; 장기창 ; 박준택 ; 이영수 ; 박성룡 ; 백영진 ; 김민성 ; 강은철 ; 나호상 103
제1장 지중열전도도 측정 기술 105
제1절 기술의 개요 105
제2절 국내외 기술 현황 106
1. 국외 현황 106
2. 국내 현황 107
제3절 열유체 방식의 지중열전도도 측정 기술 108
1. 측정 기술의 개요 108
2. 지중열전도도 측정법의 종류 108
3. 지중열전도도 측정 방법 111
4. 열유체식 지중열전도도 측정 장치(cTRT) 개발 117
5. cTRT에 의한 지중열전도도 측정 결과 121
제4절 전자식 지중 열거동 예측 기술 124
1. 토양의 주요 열물성값 124
2. 이론적 지중 온도 예측법 125
3. 전자식 지중열전도도 측정(eTRT) 기술 127
4. eTRT에 의한 지중열 거동 예측 결과 132
제5절 소결론[개인신상정보 삭제] 136
제2장 원격 모니터링 기술 139
제1절 국내외 통합모니터링 기술 현황 139
1. 국외 에너지 성능 모니터링 기술 현황 139
2. 국내 에너지 성능 모니터링 기술 현황 140
3. GSHP 원격 모니터링 기술 140
제2절 신재생에너지 통합 모니터링 구성 142
1. 모니터링 서버 시스템 구성 143
2. 통합 모니터링시스템 구성 147
참고문헌 155
서지정보양식 157
BIBLIOGRAPHIC INFORMATION SHEET 158
I. 에너지 자립형 태양에너지 주택 상용화 모델 개발(II) 17
〈표 1-1〉 소과제 구성 24
〈표 2-1〉 배열회수 환기 시스템의 종류 29
〈표 2-2〉 구조 및 열교환 방식에 따른 구분 31
〈표 2-3〉 배열회수 환기시스템의 주요성능 항목 및 기준(KS) 33
〈표 2-4〉 국내·외 인증제도 비교 34
〈표 2-5〉 효율측정 공기조건 41
〈표 2-6〉 급배기 환기용 팬 사양 46
〈표 2-7〉 배열회수 환기시스템 통합 창호 사양 49
〈표 2-8〉 배열 회수 환기시스템 통합 창호 단열성능 결과 51
〈표 2-9〉 실험챔버 규격 54
〈표 2-10〉 배열 회수 환기시스템 유효환기량 측정 결과 56
〈표 2-11〉 전열효율 측정 냉난방 설정 환경 56
〈표 2-12〉 냉방효율 측정결과 57
〈표 2-13〉 난방효율 측정결과 57
〈표 3-1〉 집열기 열성능 시험 결과 64
〈표 3-2〉 PV모듈을 건자재화하여 주택 지붕재로 대체할 경우 고려 요소 69
〈표 4-1〉 ZeSH-II 건축개요 73
〈표 4-2〉 급탕 및 냉·난방시스템의 주요제원 82
〈표 4-3〉 태양광 모듈 사양 83
〈표 4-4〉 배기팬 제원 84
〈표 4-5〉 시뮬레이션 조건 86
〈표 4-6〉 ZeSH-II의 에너지소비량 원단위 90
II. 현지 지중열전도도 측정 및 원격 모니터링 기술 개발 18
〈표 1-1〉 수직밀폐형 지중열전도도 측정 항목 및 기준 112
〈표 1-2〉 열유체 방식의 지중열전도도 측정 장치 사양 117
〈표 1-3〉 복합실험동 지중열교환기 설치 사양 121
〈표 1-4〉 복합실험동 지중열전도도 측정 결과 122
〈표 1-5〉 전자식 지중열전도도 측정 장치(eTRT) 사양 129
〈표 2-1〉 모니터링 서버 시스템 구성용 하드웨어 사양 143
〈표 2-2〉 모니터링 서버 시스템 구성용 소프트웨어 사양 145
〈표 2-3〉 모니터링시스템 데이터 저장 시간 147
I. 에너지 자립형 태양에너지 주택 상용화 모델 개발(II) 13
[그림 1-1] 관련 부하별 에너지 절감 및 신재생에너지 기술 요약 22
[그림 1-2] ZeSH 개발을 위한 접근 방법 24
[그림 1-3] 주택의 단계적 에너지 자립화 절차 25
[그림 1-4] 건물에너지 자립화와 관련된 제반 요소기술과 소과제 연계 25
[그림 2-1] 현열 교환 방식의 열회수 과정 27
[그림 2-2] 전열 교환 방식의 열회수 과정 27
[그림 2-3] 도입 외기의 열회수 특성 28
[그림 2-4] 냉·난방 시, 공기의 상태변화 28
[그림 2-5] 대륙별 기후특성에 따른 열교환 방식 32
[그림 2-6] 배열회수 환기시스템의 공기 흐름도 35
[그림 2-7] 유효환기량 측정 방법 40
[그림 2-8] 열교환 효율 측정 방법 41
[그림 2-9] 창호통합형 배열회수 시스템 구성도 43
[그림 2-10] 배열회수 열교환 시스템의 외관 43
[그림 2-11] 제어판넬 디자인 44
[그림 2-12] 시스템 공기 흐름도 및 결로수 배출 경로 45
[그림 2-13] 수직형 열교환 유닛 형상 46
[그림 2-14] 급/배기용 환기팬 상세 47
[그림 2-15] 열교환 모듈 내부 열교환 원리 48
[그림 2-16] 열교환 모듈 상세 48
[그림 2-17] 배열 회수 열교환시스템 통합 창호 도면 49
[그림 2-18] 단열시험 측정 결과(온도/통과열량 분포) 50
[그림 2-19] 단열시험 측정 사진 51
[그림 2-20] 압력차별 자연환기량 분포 52
[그림 2-21] 자연환기량 측정 시험 사진 53
[그림 2-22] 자연 환기량 측정 실험실 사진 54
[그림 2-23] 열교환 효율 측정장비 사진 55
[그림 3-1] 집열기 경사면에 따른 월별 집열면 일사량 59
[그림 3-2] 지열연계형 태양열시스템 구성도 60
[그림 3-3] ZeSH-II의 Facade 일체형 태양열 집열기 설치 61
[그림 3-4] Facade 일체형 태양열 집열기 및 설치 상세도 62
[그림 3-5] Facade 일체형 태양열 집열기 배관 계통도 62
[그림 3-6] 시험용 Facade 일체형 태양열 집열기 모델 제작 63
[그림 3-7] Facade 일체형 집열기 모델 투과체 63
[그림 3-8] Facade 일체형 집열기 모델 헤더 및 지관 64
[그림 3-9] Facade 일체형 집열기 모델 열성능 시험 측정결과 65
[그림 3-10] Facade 일체형 집열기 모델 입사각 수정계수 65
[그림 3-11] Facade 일체형 집열기 모델 압력손실 측정결과 66
[그림 3-12] 태양열 축열조 및 지열 Buffer 탱크 67
[그림 3-13] 주택용 PV모듈의 평지붕형 및 경사지붕형 적용가능 형태 69
[그림 3-14] ZeSH-II의 태양광발전시스템 설계 핵심개념 70
[그림 4-1] ZeSH-II 모델의 투시도 및 적용된 핵심기술 74
[그림 4-2] ZeSH-II 모델의 배치도 74
[그림 4-3] ZeSH-II 지하층 평면도 75
[그림 4-4] ZeSH-II 지상 1층 평면도 75
[그림 4-5] ZeSH-II 지상 2층 평면도 76
[그림 4-6] ZeSH-II 지붕층 평면도 76
[그림 4-7] ZeSH-II 남측면도 77
[그림 4-8] ZeSH-II 동측면도 77
[그림 4-9] ZeSH-II 서측면도 78
[그림 4-10] ZeSH-II 북측면도 78
[그림 4-11] ZeSH-II 횡단면도 79
[그림 4-12] ZeSH-II 종단면도 79
[그림 4-13] 외벽 및 창호 구조상세 80
[그림 4-14] ZeSH-II의 급탕 및 냉·난방시스템 계통도 82
[그림 4-15] 환기 및 배열회수시스템의 팬 및 센서 설치위치(1층) 84
[그림 4-16] 환기 및 배열회수시스템의 팬 및 센서 설치위치(2층) 84
[그림 4-17] ZeSH-II 통합해석모델을 위한 TRNSYS 모듈의 구성도 85
[그림 4-18] 월별 용도별 열부하 86
[그림 4-19] 연간 용도별 열부하분포 87
[그림 4-20] 난방 및 급탕의 태양열의존율 87
[그림 4-21] 태양열축열조의 하절기 온도분포 88
[그림 4-22] 월별 전력사용량 및 BIPV 발전량 89
[그림 4-23] 연간 용도별 전기사용분포 89
[그림 4-24] 월별 전력요금 90
[그림 5-1] ZeSH-II 동남쪽 투시도 92
[그림 5-2] ZeSH-II 동측 투시도 92
[그림 5-3] ZeSH-II 북동쪽 투시도 93
[그림 5-4] ZeSH-II 북서쪽 투시도 93
[그림 5-5] ZeSH-II 배면 투시도 94
[그림 5-6] ZeSH-II 지붕 투시도 1 94
[그림 5-7] ZeSH-II 부분 평입단면도 95
[그림 5-8] ZeSH-II 부분 단면도 95
[그림 5-9] ZeSH-II 단면 상세도 1 96
[그림 5-10] ZeSH-II 단면 상세도 2 97
[그림 5-11] ZeSH-II 부분단면 상세도 1 98
[그림 5-12] ZeSH-II 부분단면 상세도 2 98
[그림 5-13] ZeSH-II 벽면집열기 설치 상세도 99
[그림 5-14] ZeSH-II 태양전지 모듈 설치 상세도 99
II. 현지 지중열전도도 측정 및 원격 모니터링 기술 개발 15
[그림 1-1] 열유체 방식의 지중 열전도도 측정 장비 108
[그림 1-2] TP02 센서와 CR10X 데이터로거 시스템 110
[그림 1-3] 열유체 방식의 지중 열교환 유효도 시험 개념도 112
[그림 1-4] 보어홀에서의 온도 변화 선도 113
[그림 1-5] 열유체 방식 지중열전도도 측정 장치(cTRT) 118
[그림 1-6] cTRT 측정용 모니터링 장치 118
[그림 1-7] cTRT 내부 구성도 및 조작 패널 119
[그림 1-8] 현지 지중열전도도 측정 전경 120
[그림 1-9] 시간변화에 따른 입/출구 온도 분포 123
[그림 1-10] 지수시간 함수에 대한 평균온도의 기울기 123
[그림 1-11] 지표면 깊이에 따른 온도변화 126
[그림 1-12] eTRT 측정용 P/T 프로브와 작동 다이어그램 구성도 130
[그림 1-13] eTRT P/T 프로브 전자식 작동 및 측정 방법 131
[그림 1-14] eTRT P/T 회수 방법 131
[그림 1-15] eTRT의 의한 지중 깊이별 온도 분포도 133
[그림 1-16] 지중 깊이변화에 따른 온도구배 분포도 133
[그림 1-17] 지중 깊이에 따른 계절별 온도 변화 선도 134
[그림 1-18] 지중 깊이별 외부 영향에 따른 온도 구간 예측 134
[그림 1-19] eTRT에 의한 국부 지중열전도도 측정 데이터 135
[그림 1-20] 지중열전도도 측정 시험성적서 138
[그림 2-1] 지열에너지 설비 모니터링 통신 지원 기술 개념도 141
[그림 2-2] 열설비 적용을 위한 순간열량계+RTU 개념도 141
[그림 2-3] 신재생에너지 통합모니터링 구성 개념도 142
[그림 3-4] 신재생에너지 통합모니터링 시스템 웹페이지 구성도 148
[그림 2-5] 모니터링 실행 화면 150
[그림 2-6] 신재생에너지 통합 모니터링 메인화면 151
[그림 2-7] 지열에너지 모니터링 화면 151
[그림 2-8] 태양광발전시스템 모니터링 화면 152
[그림 2-9] 고온태양 모니터링화면 152
[그림 2-10] 기타(BW 실험장치) 모니터링 화면 153
[그림 2-11] 모니터링 자료 데이터 검색 화면 153
[그림 2-12] 모니터링 자료 검색 파일 저장 화면 154
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