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에너지ㆍ자원기술개발사업 최종보고서 초록

요약문

목차

제1장 서론 17

제1절 연구 필요성 18

제2절 연구 목표 및 내용 19

1. 연구 목표 19

2. 연구 내용 19

제3절 연구 추진체계 21

제2장 국내외 기술개발 현황 22

제1절 지열 열펌프 시스템 기술 개요 23

1. 에너지원으로서의 지열 23

2. 지열 열펌프 시스템의 종류 및 특징 25

3. 지중 열교환기 순환유체의 열교환 방식 29

4. 지열 열펌프 시스템의 냉방 및 난방 사이클 30

5. 열펌프 유니트의 성능 및 시험 규격 31

6. 지열 열펌프 시스템의 설계 32

7. 지열 열펌프 시스템의 비용 34

8. 지열 열펌프 시스템의 장점 35

제2절 스탠딩컬럼웰 지열 열펌프 시스템 36

제3절 국내외 보급 현황 45

1. 국내 보급 현황 45

2. 국외 보급 현황 48

제4절 지하수 환경영향 평가 55

제3장 연구 수행 방법 및 결과 58

제1절 연구 수행 방법 58

1. 물리 지질탐사 58

2. 실증시설 79

3. 지하수 환경영향 평가 85

제2절 연구 결과 89

1. 물리 지질탐사 89

2. 스탠딩컬럼웰 지중열 히트펌프 시스템 성능 평가 140

3. 스탠딩컬럼웰 지중열 히트펌프 시스템의 경제성 분석 148

4. 스탠딩컬럼웰 성능해석 툴 평가 151

5. 배관시스템의 설계기술 평가 155

6. 관련 기술의 표준화 158

7. 주변 지역 수질 모니터링 164

8. 지하수 유동 컴퓨터 모델링 171

제4장 목표달성도 및 관련분야에의 기여도 178

제5장 연구결과 활용계획 181

참고문헌 182

부록 184

표목차

〈표 2.1〉 전형적인 토양 및 암석의 물성치 24

〈표 2.2〉 지열 열펌프 시스템 설계용 소프트웨어 33

〈표 2.3〉 지중열교환기 방식간의 비교 38

〈표 2.4〉 스탠딩 컬럼 웰 방식이란? 39

〈표 2.5〉 설치방식에 따른 비교 40

〈표 2.6〉 지열 열펌프 시스템 국내 보급 현황 46

〈표 2.7〉 나라별 지열 에너지 이용 현황 49

〈표 2.8〉 항목별 지열 에너지 직접 이용 순위 51

〈표 2.9〉 활용 방식별 전 세계 지열 에너지 직접 이용 현황 52

〈표 2.10〉 유럽 주요 국가에서 지열 직접 이용 및 지열 열펌프 시스템 현황 54

〈표 2.11〉 지하수영향조사의 항목ㆍ조사방법 및 평가기준 56

〈표 3.1〉 표준 시추공 장비 59

〈표 3.2〉 부대장비 60

〈표 3.3〉 점성토의 Consistency와 사질토의 Relative Density 63

〈표 3.4〉 통일분류법(USCS)에 사용되는 기호와 뜻 63

〈표 3.5〉 통일분류법에 의한 흙의 분류 64

〈표 3.6〉 지하수 천공 조건 71

〈표 3.7〉 조사 장비 71

〈표 3.8〉 정천 현황 73

〈표 3.9〉 잠재오염원 현황 76

〈표 3.10〉 지하수 환경의 오염원 77

〈표 3.11〉 실증시설의 사용실태 80

〈표 3.12〉 실증시설의 제원 81

〈표 3.13〉 실증시설의(SCW)의 제원 81

〈표 3.14〉 주변지역 수질변화 모니터링 지점 85

〈표 3.15〉 지층 분포 현황 89

〈표 3.16〉 기반암의 주요 특성 90

〈표 3.17〉 심도별 토질 분석 결과 90

〈표 3.18〉 수압시험 결과 90

〈표 3.19〉 P-Q 곡선에 의한 암반의 투수성 평가 결과 91

〈표 3.20〉 지하수위 측정결과 92

〈표 3.21〉 DRASTIC 인자의 가중치 94

〈표 3.22〉 지하수면 깊이에 대한 등급 95

〈표 3.23〉 순수 충진량에 대한 등급 95

〈표 3.24〉 대수층 매질에 대한 등급 95

〈표 3.25〉 토양 매질에 대한 등급 96

〈표 3.26〉 지형에 대한 등급 96

〈표 3.27〉 비포화대의 영향에 대한 등급 97

〈표 3.28〉 수리전도도에 대한 등급 97

〈표 3.29〉 오염취약성 지수 요약 98

〈표 3.30〉 조사지역 강우량 99

〈표 3.31〉 조사지역 기온분포 101

〈표 3.32〉 지하수 개발 가능량 산정결과 비교 104

〈표 3.33〉 강우량에 대한 손실량 및 함양량 산출 106

〈표 3.34〉 조사지역 지하수 함양량 비교 107

〈표 3.35〉 조사지역 물수지 분석 107

〈표 3.36〉 양수정의 양수량별 비수위강하표(PW-1) 110

〈표 3.37〉 양수정의 양수량별 비수위강하표(PW-2) 111

〈표 3.38〉 양수정의 양수량별 비수위강하표(PW-3) 114

〈표 3.39〉 양수정의 양수량별 비수위강하표(PW-4) 115

〈표 3.40〉 양수정의 대수성수리상수 119

〈표 3.41〉 장기양수시험시 양수정의 수질변화 133

〈표 3.42〉 양수정의 수리상수 136

〈표 3.43〉 GPTRAC 양수정 입력자료 138

〈표 3.44〉 지중열 히트펌프 시스템의 경제성 평가 149

〈표 3.45〉 Bleeding에 따른 히트펌프 시스템의 성능변화 151

〈표 3.46〉 열교환기 유입수의 수질분석 결과 165

〈표 3.47〉 열교환기 유출수의 수질분석 결과 166

〈표 3.48〉 주변 A지역의 수질분석 결과 168

〈표 3.49〉 주변 B지역의 수질분석 결과 169

〈표 3.50〉 주변 C지역의 수질분석 결과 170

그림목차

〈그림 1.1〉 연구 추진 체계 21

〈그림 2.1〉 지열 에너지의 이용 23

〈그림 2.2〉 지열 열펌프 시스템의 종류 25

〈그림 2.3〉 상업용 또는 공공기관에 적용된 토양 열원 열펌프 시스템 26

〈그림 2.4〉 일반 주택에 적용된 토양 열원 열펌프 시스템 26

〈그림 2.5〉 토양 열원 열펌프 시스템에서 수평형 지중 열교환기의 시공 26

〈그림 2.6〉 지하수 열원 열펌프 시스템 27

〈그림 2.7〉 지표수 열원 열펌프 시스템 28

〈그림 2.8〉 냉각탑을 병용하는 복합 지열 열펌프 시스템 29

〈그림 2.9〉 보조 열원을 병용하는 복합 지열 열펌프 시스템 29

〈그림 2.10〉 지열 열펌프 시스템의 냉방 및 난방 사이클 30

〈그림 2.11〉 연간 냉ㆍ난방 비용 비교 35

〈그림 2.12〉 스탠딩컬럼웰 방식 지중열교환기의 다이어그램 37

〈그림 2.13〉 난방시의 열흐름 비교 38

〈그림 2.14〉 스탠딩컬럼웰 방식 지열히트펌프 시스템의 구조도 41

〈그림 2.15〉 히트펌프 유니트의 외관도 및 사양 43

〈그림 2.16〉 스탠딩컬럼웰 방식 지열 열펌프의 계통도 44

〈그림 2.17〉 지열 열펌프 시스템 국내 설치 현황 45

〈그림 2.18〉 활용 방식별 전 세계 지열 에너지 연간 이용량(1995-2005) 52

〈그림 2.19〉 전 세계 지열 에너지 직접 이용에서 각 적용분야가 차지하는 비율 53

〈그림 3.1〉 시추조사 모식도 59

〈그림 3.2〉 Split Spoon Sampler 59

〈그림 3.3〉 수압시험 모식도 61

〈그림 3.4〉 조사지역 위치도 72

〈그림 3.5〉 정천의 위치도 74

〈그림 3.6〉 실증부지 전경 80

〈그림 3.7〉 실증시설의 개략도 81

〈그림 3.8〉 실증시설의 흐름도 82

〈그림 3.9〉 실증부지 내 기계실의 구성도 83

〈그림 3.10〉 인천기상대 월평균 강우량 변화 100

〈그림 3.11〉 인천기상대 연도별 총 강우량 변화 100

〈그림 3.12〉 인천기상대 월평균 기온 변화 101

〈그림 3.13〉 인천기상대 연도별 기온 변화 102

〈그림 3.14〉 집수유역 면적도 105

〈그림 3.15〉 양수정의 단계대수성시험시 시간-수위강하 곡선도(PW-1) 110

〈그림 3.16〉 양수정의 양수량(Q) - 비수위강하량 관계도(PW-1) 110

〈그림 3.17〉 양수정의 양수량(Q)-수위강하량 관계도(PW-1) 111

〈그림 3.18〉 양수정의 단계대수성시험시 시간-수위강하 곡선도(PW-2) 112

〈그림 3.19〉 양수정의 양수량(Q) - 비수위강하량 관계도(PW-2) 113

〈그림 3.20〉 양수정의 양수량(Q)-수위강하량 관계도(PW-2) 113

〈그림 3.21〉 양수정의 단계대수성시험시 시간-수위강하 곡선도(PW-3) 114

〈그림 3.22〉 양수정의 양수량(Q) - 비수위강하량 관계도(PW-3) 114

〈그림 3.23〉 양수정의 양수량(Q)-수위강하량 관계도(PW-3) 115

〈그림 3.24〉 양수정의 단계대수성시험시 시간-수위강하 곡선도(PW-4) 115

〈그림 3.25〉 양수정의 양수량(Q) - 비수위강하량 관계도(PW-4) 116

〈그림 3.26〉 양수정의 양수량(Q)-수위강하량 관계도(PW-4) 116

〈그림 3.27〉 AQTESOLV에 의한 PW-1호공의 시간-수위 변화곡선(Theis 법) 120

〈그림 3.28〉 AQTESOLV에 의한 PW-1호공의 시간-수위변화곡선(Cooper-Jacob법) 121

〈그림 3.29〉 AQTESOLV에 의한 PW-1호공의 시간-수위 회복곡선 122

〈그림 3.30〉 AQTESOLV에 의한 PW-2호공의 시간-수위 변화곡선(Theis 법) 123

〈그림 3.31〉 AQTESOLV에 의한 PW-2호공의 시간-수위 변화곡선(Cooper-Jacob법) 124

〈그림 3.32〉 AQTESOLV에 의한 PW-2호공의 시간-수위 회복곡선 125

〈그림 3.33〉 AQTESOLV에 의한 PW-3호공의 시간-수위 변화곡선(Theis 법) 126

〈그림 3.34〉 AQTESOLV에 의한 PW-3호공의 시간-수위 변화곡선(Cooper-Jacob법) 127

〈그림 3.35〉 AQTESOLV에 의한 PW-3호공의 시간-수위 회복곡선 128

〈그림 3.36〉 AQTESOLV에 의한 PW-4호공의 시간-수위 변화곡선(Theis 법) 129

〈그림 3.37〉 AQTESOLV에 의한 PW-4호공의 시간-수위 변화곡선(Cooper-Jacob법) 130

〈그림 3.38〉 AQTESOLV에 의한 PW-4호공의 시간-수위 회복곡선 131

〈그림 3.39〉 장기양수시험시 양수정의 수질 변화(PW-1) 134

〈그림 3.40〉 장기양수시험시 양수정의 수질 변화(PW-2) 134

〈그림 3.41〉 장기양수시험시 양수정의 수질 변화(Pw-3) 135

〈그림 3.42〉 장기양수시험시 양수정의 수질 변화(PW-4) 135

〈그림 3.43〉 양수정의 포획구간 139

〈그림 3.44〉 스탠딩컬럼웰내의 심도별 온도 변화 140

〈그림 3.45〉 심도별 온도 및 외기온도 변화 141

〈그림 3.46〉 시스템의 난방 운전시 주요부분의 온도 142

〈그림 3.47〉 1일 운전 데이터 및 난방 시스템효율 143

〈그림 3.48〉 난방 운전시 지중온도에 따른 시스템효율 144

〈그림 3.49〉 시스템의 냉방 운전시 주요부분의 온도 145

〈그림 3.50〉 1일 운전 데이터 및 냉방 시스템효율 146

〈그림 3.51〉 냉방 운전시 지중온도에 따른 시스템효율 147

〈그림 3.52〉 지중열 히트펌프 시스템의 경제성 평가 150

〈그림 3.53〉 냉방시 Bleeding에 따른 지하수 유입온도의 변화 153

〈그림 3.54〉 난방시 Bleeding에 따른 지하수 유입온도의 변화 153

〈그림 3.55〉 격자망 구성 171

〈그림 3.56〉 지층의 3차원 지형단면도 172

〈그림 3.57〉 표충 등고선도 172

〈그림 3.58〉 지하수위도 173

〈그림 3.59〉 지하수위 등고선도 173

〈그림 3.60〉 조사지역의 등수두 분포도 174

〈그림 3.61〉 조사지역의 유속벡터 분포도 175

〈그림 3.62〉 지하수면의 3차원 분포도 175

〈그림 3.63〉 오염물질의 흐름도 176

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스탠딩컬럼웰을 적용한 지열히트펌프 실증연구 : 최종보고서 이용현황 표 - 등록번호, 청구기호, 권별정보, 자료실, 이용여부로 구성 되어있습니다.
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