최근 지구온난화로 인해 발생하는 폭우 및 강설과 같은 비정상적인 기상 패턴으로 인해 도로 표면 결빙(블랙 아이스)으로 인 한 사고와 인명 피해가 증가하고 있으며, 이는 주요 문제로 대두되고 있습니다. 이러한 문제를 완화하기 위해 본 연구에서는 열저장 능력을 갖춘 상변화 물질(PCM)을 시멘트 복합재료에 포함시켰습니다. PCM은 상변화 과정에서 열에너지를 흡수, 저장 및 방출할 수 있어 온도 변동으로 인한 결빙을 최소화할 수 있습니다. PCM은 먼저 미세 캡슐화된 후 시멘트 복합재료에 강화되어 기계적 및 열적 성능 검증 연구가 수행되었습니다. 또한, 열전달 효율과 기계적 특성을 향상시키기 위해 다중벽 탄소나노튜브(CNT)와 실리카 퓸이 추 가되었습니다. 미세 캡슐화된 PCM의 열 성능은 열 거동을 측정하기 위한 재료 실험을 통해 검증되었습니다. 이후, 제조된 시멘트 복 합재의 기계적 및 열적 성능 테스트가 그 효과를 평가하기 위해 수행되었습니다. 이러한 테스트 동안 일정 온도와 습도 챔버를 사용한 열 주기 테스트가 열 성능을 검증하기 위해 수행되었습니다. 기계적 성능 실험에서는 CNT와 실리카 퓸의 포함이 미세 캡슐화된 PCM 의 포함으로 인한 강도 저하를 완화하는 것을 확인하였습니다. 더욱이, 열 주기 테스트를 통해 고효율 열저장 시멘트 복합재가 결빙 조건에서도 영하의 온도를 유지할 수 있음을 보여주었으며, 이는 효율적인 열저장 성능을 입증하였습니다.

수소는 다양한 신재생에너지 중 환경친화적인 에너지로 각광받고 있지만 농업에 적용된 사례는 드물다. 본 연구는 수소 연료전지 삼중 열병합 시스템을 온실에 적용하여 에너지를 절 약하고 온실가스를 줄이고자 한다. 이 시스템은 배출된 열을 회수하면서 수소로부터 난방, 냉각 및 전기를 생산할 수 있다. 수소 연료 전지 삼중 열 병합 시스템을 온실에 적용하기 위해 서는 온실의 냉난방 부하 분석이 필요하다. 이를 위해서는 온 실의 형태, 냉난방 시스템, 작물 등을 고려해야 한다. 따라서 본 연구에서는 건물 에너지 시뮬레이션(BES)을 활용하여 냉 난방 부하를 추정하고자 한다. 전주지역의 토마토를 재배하 는 반밀폐형 온실을 대상으로 2012년부터 2021년까지의 기 상데이터를 수집하여 분석했다. 온실 설계도를 참고하여 피 복재와 골조를 모델화하여 작물 에너지와 토양 에너지 교환을 실시했다. 건물 에너지 시뮬레이션의 유효성을 검증하기 위 해 작물의 유무에 의한 분석, 정적 에너지 및 동적 에너지 분석 을 실시했다. 또한 월별 최대 냉난방 부하 분석에 의해 평균 최 대 난방 용량 449,578kJ·h-1, 냉방 용량 431,187kJ·h-1이 산정 되었다.

Test of the operating characteristics and energy saving performance of a container cooling system that reduces the operating energy of a refrigeration system using a loop thermosyphon heat exchanger that removes heat by temperature difference between outdoor and indoor was performed. As a result of the experiments, when the loop thermosyphon and the refrigeration system were operated simultaneously, the refrigeration system operated intermittently by reducing the heat load. As the temperature difference between indoor and outdoor increased, the operating time of the refrigeration system decreased and the energy efficiency rate increased. Energy efficiency rate showed a tendency to increase with increasing temperature difference, and the predicted correlation of energy efficiency rate using the performance of the loop thermosyphon heat exchanger and the refrigeration system was relatively consistent with the experimental value.

본 논문은 에너지를 실시간으로 저장할 수 있는 저장장치 중 열에너지 저장 콘크리트를 대상으로 재료의 미세구조와 물성(열전도 도)의 상관관계를 분석하는 연구를 수행하였다. 에너지 저장 콘크리트의 열전도 성능을 증가시키기 위해 혼화재인 그라파이트 (graphite)를 사용하였다. 그라파이트가 시멘트 질량의 10%와 15%를 치환한 시편과 일반 콘크리트(OPC) 시편을 제작하여 그라파이 트의 혼입에 따른 미세구조 변화 및 열전도도의 영향을 마이크로 스케일에서 분석하였다. 마이크로-CT를 활용하여 OPC와 그라파이 트를 사용한 콘크리트의 공극률을 비교하였으며, 확률함수를 사용하여 미세구조 특성을 정량화하였다. 미세구조 특성 차이가 열전도 도에 미치는 영향을 확인하기 위해 3차원 가상 시편을 제작하여 열해석을 수행하였으며, 이를 열평판법을 사용하여 측정한 열전도도 실험 결과와 비교하였다. 열해석 수행 시 그라파이트 재료가 지닌 열전도도 성능을 반영하기 위하여 해석 결과와 실험 결과를 기반으 로 고체상의 열전도도를 역해석을 통해 계산하였으며, 그라파이트가 시편의 열전도도에 미치는 영향에 대해 분석하였다.

본 연구에서는 단면설계 및 열 교환 장치 위치 변경을 통해 온실의 구조 변경을 진행하였으며, 선행연구를 통해 개발된 모델을 근간으로 하여 개선 여부에 따른 온실 내부 환경을 예측하였다. 단면형상과 열 교환 장치의 개선 후 유속 변화에 따른 시뮬레이션 분석을 진행하였으며, 이 때 온도와 균일도는 각각 평균 0.65°C, 0.75%p 상승함을 확인하였다. 해석대상 온실과 같은 소규모 온실의 경우 방열관의 난방성능 개선보다 FCU에 의해 형성되는 공기 유동이 균일한 환경 조성에 더 큰 영향을 미치는 것으로 판단된다. 개선 전 ‧ 후 온실에 환기시스템 적용 시 공기 유동 특성 분석을 위해 시뮬레이션 분석을 진행하였다. 공기 유동과 공기령은 유사한 분포를 보였으며, 개선 후 온실의 공기령이 개선 전 온실 대비 18초 낮게 나타났다. 개선 전 ‧ 후 온실 시뮬레이션 분석 결과 전체적으로 개선된 온실에서의 평균온도 및 온도 균일도 상승, 최대편차 감소 등 내부 환경의 균일성이 향상됨을 확인하였다. 선행연구로 개발 된 모델은 형상 변경, 열 교환 장치 위치 변경 등에 따라 변화하는 온실 내부 환경을 예측할 수 있음을 확인하였으며, 온실 설계, 온실 내 난방시스템 설계 등의 분야에 적용 가능할 것으로 판단된다.

A heat pump system using wasted heat from thermal effluent to supply the heating energy can reduce energy consumption and emissions of greenhouse gases by greenhouse facilities nearby. The Jeju National University consortium constructed a heat pump system using the thermal effluent from the Jeju thermal power plant of KOMIPO to provide with cool or hot water to greenhouse facilities located 2.5km from the power station. In this paper, the system configuration of the heat pump system was summarized, and the results of operations for demonstration of a heating performance carried out during the winter season in 2018 were investigated. Therefore, if the heating control by supplying thermal effluent to the facility greenhouse, it can contribute to reducing the energy cost and improving quality.

Solar energy is being constantly studied since it can reduce green house gas by adapting cooling and heating system of domestic architecture as a clean energy source. This study confirmed the reliability of experimental apparatus with temperature measurement of each components by developing cooling and heating system which is combined with artificial solar thermal energy using halogen lamp and refrigerator, examined the heat transfer characteristics according to room internal temperature and lamp distance with the materials of emissive plate (acrylic, copper and stainless). As a result of it, We found that the room internal temperature 18℃ was finer than 21℃ and 24℃ in case of heat transfer rate according to each components. Also, copper in the material change of emissive plate was showed finer heat transfer effects than stainless because of high thermal absorptivity when lamp distance was short.

본 연구는 열 스트레스 하에서 오리사료 내 대사에너지(ME) 수준이 오리의 간, 십이지장 융 모, 미생물, 유전자 조절에 미치는 영향을 조사하였다. 총 240마리의 육용 오리 채리밸리(Anas platyrhynchos)를 4처리구로 완전임의배치 한 후 42일 동안 사육하였다. 처리구는 ME 2900 kcal/kg, ME 3000 kcal/kg, ME 3100 kcal/kg 및 ME 3200 kcal/kg로 구분하였다. 간 조직은 처리구 사이의 차이가 없었고, 십이지장 융모 및 창자샘 길이는 ME 3000과 비교할 때 2900은 10.58% 감소하였으나 3100, 3200과의 사이에 차이는 없었다. 맹장 Latobacillus는 ME 3000과 비교할 때 2900은 9.47% 감 소하였으나 3100, 3200은 각각 2.52, 3.24% 증가하였다. Total aerobic bacteria, E. coli, Coliform bacteria는 ME 3000과 비교할 때 2900은 증가하였으나 3100, 3200은 차이가 나타나지 않았다. 간에서 HSP (heat shock proteins)-mRNA 중 HSP 90-α는 ME 3000과 비교할 때 2900은 48.60% 감소하였 으며 3100, 3200은 차이가 없거나 증가하였다.

In this study, a direct contact membrane module was manufactured to be used in a pilot scale membrane distillation process to treat 3 m3/day of the digestate produced from anaerobic digestion of livestock manure. In order to investigate the performance of the membrane module, permeate flux was measured with and without spacer inside the module under various condition of temperature difference and cross flow velocity (CFV) through the membrane surfaces. Flux recovery rate after chemical cleaning was also investigated by applying three different cleaning methods. Additionally, thermal energy consumption was theoretically simulated based on actual pilot plant operation conditions. As results, we observed flux of the module with spacer was almost similar to the theoretically predicted value because the installation of spacer reduced the channeling effect inside the module. Under the same operating condition, the permeate flux also increased with increasing temperature difference and CFV. As a result of chemical in-line cleaning using NaOCl and citric acid for the fouled membranes, the recovery rate was 83.7% compared to the initial flux when NaOCl was used alone, and 87% recovery rate was observed when only citric acid was used. However, in the case of using only citric acid, the permeate flux was decreased at a rapid rate. It seemed that a cleaning by NaOCl was more effective to recover the flux of membrane contaminated by the organic matter as compared to a cleaning by citric acid. The total heat energy consumption increased with increasing CFV and temperature difference across the membrane. Thus, further studies should be intensively conducted to obtain a high permeate flux while keeping the energy consumption to a minimum for a practical application of membrane distillation process to treat wastewater.

본 연구의 목표는 열 스트레스 하에서 오리사료 내 대사에너지(ME) 수준이 혈액 매개변수에 미치는 영향을 조사하는 것이었다. 총 240마리의 육용 오리 채리밸리((Anas platyrhynchos)를 4처리구 로 완전임의배치 한 후 42일 동안 사육하였다. 처리구는 ME 2900 kcal/kg, ME 3000 kcal/kg, ME 3100 kcal/kg 및 ME 3200 kcal/kg로 구분하 였다. 혈액 지질 프로파일은 ME 3000과 비교할 때 ME 2900이 높았으나 ME 3100과 ME 3200은 낮 았다 (p < 0.05). 혈액 aspartate aminotransferase (AST)와 alanine aminotransferase (ALT) 수준은 ME 3000과 비교할 때 ME 3100과 ME 3200에서 증가하였다 (p < 0.05). 혈액 적혈구와 혈소판 프로 파일은 ME 3000과 비교할 때 ME 3100과 ME 3200은 높아졌으나 ME 2900은 감소하였다 (p < 0.05). 혈액 전해질 가운데, chloride (Cl-) 농도는 ME 3000과 비교할 때 ME 2900에서 낮아졌다 (p < 0.05). 혈액 가스와 PCO2는 ME 3000과 비교할 때 ME 2900에서 감소하였다 (p < 0.05). 혈액 면역물 질(IgG) 수준은 ME 3000과 비교할 때 ME 2900에서 줄어들었다 (p < 0.05). 스트레스 호르몬, 코르티 코스테론은 ME 3000과 비교할 때 ME 2900에서 높아졌으나 ME 3100과 ME 3200은 낮아졌다 (p < 0.05).

Pressure retarded osmosis (PRO) has been considered as promising technology utilizing blue energy1. However, polymeric thin film composite membranes are insufficient to meet requirements: robustness, high permeability and selectivity. In this study, new type of membrane has been developed consisting of thermally rearranged poly(benzoxazole) (TR-PBO) electrospun membrane as a support layer and ultra-thin polyamide (PA) active layer2. Because TR-PBO has high mechanical strength, it can be used at high hydraulic pressure. This means that high concentrated solution can be used as a draw and, subsequently, high power density can be obtained. The characteristics and performance of the membrane will be presented.

우리는 심각한 열스트레스 및 서로 다른 사료 에너지 급여가 사료 소화율 변화에 미치는 영향과 심각 한 열스트레스 조건에서 유지를 위한 에너지 요구량을 설정하기 위해 한우 육성기 거세우 4두(평균체중 200±11.7kg)를 이용하였다. 사료 처리는 서로 다른 에너지 공급을 위해 4 시험구(TDN 기준, 쾌적한 상태 하에서 한국사양표준 한우 육성우 에너지 요구량의 100%(대조구), 심각한 열스트레스 하에서 에너 지 100%(E100), 115%(E115), 130%(E130)로 나누어 4×4 라틴 방각법으로 수행하였다. 온도 및 습도에 노출한 열스트레스 조건을 위해 대조구는 쾌적한 온습도지수(THI)=71.5, 나머지 3개 처리구는 THI=81.4로 심각한 스트레스 수준으로 설정하였다. 심각한 열스트레스는 진정 건물소화율을 유의적으 로(p<0.05) 감소시켰으며(대조구 81.5 vs E100 79.1, E115 77.0 및 E130 76.0%), 사료에너지 공급 수 준의 증가는 건물소화율의 감소를 가져오는 것으로 나타났다. 심각한 열스트레스 및 서로 다른 사료 에 너지 급여 수준은 혈중 생리대사물질 함량 및 체온 변화에 유의적인 영향을 미치진 않았다(p>0.05). 본 연구를 통해 심각한 열스트레스 하에서 육성기 한우거세우의 유지를 위한 에너지 요구량은 Y=0.235X+115.03과 같은 산정식으로 계산될 수 있으며, 이러한 결과는 육성기 한우거세우에게 열스트 레스 하에서 체중변화없는 유지 에너지 요구량을 만족시키기 위해서는 현재 한국사양표준 대비, 사료 에너지 15.03%를 더 공급해야 할 것으로 판단된다.

목 적: 화학수송법으로 성장시킨 Ga2Se3 및 Ga2Se3 : Co2+ 단결정의 광학적 에너지 띠 간격 energy band gap의 온도의존성을 규명하고, 이로부터 기초적 열역학 함수를 추정고자 한다. 방 법: gallium(99.9999 %, 2 mol), selenium(99.9999 %, 3 mol), cobalt(99.99 %, 0.1 mol %) 그리고 수송물질로 iodine(99.99 %, 6 mg/cm3)을 함께 석영관에 넣고 내부를 5×10-6 torr로 유지하면서 봉입하여 성장용 ampoule을 만들었다. 성장용 ampoule을 2단 전기로의 중앙에 위치시키고, 결정 성장측의 잔류불순 물을 깨끗이 제거한 후, 시료 출발측을 890 ℃, 성장측을 780 ℃로 6일간 유지하여 단결정을 성장시켰다. 기초 흡수단 부근에서 에너지 띠 간격의 온도의존성을 구하기 위하여 저온장치(Air Products, SH-4)가 부 착된 UV-VIS-NIR spectrophotometer(Hitachi, U-3501)를 사용하여 광흡수 스펙트럼을 측정하였다. 결과 및 고찰: Ga2Se3 및 Ga2Se3 : Co2+ 단결정들의 광흡수 스펙트럼은 순수한 Ga2Se3 단결정의 경우 570 nm영역에서, Ga2Se3 : Co2+ 단결정의 경우 594 nm영역에서 광흡수가 급격히 증가하여 cobalt를 첨가한 단 결정의 기초 흡수단이 장파장 측으로 이동됨을 볼 수 있었다. 또한 에너지 띠 간격의 온도의존성은 Varshni 가 제안한 실험식으로부터 구하였다. 결 론: 성장된 단결정의 구조는 cubic구조이었고, 이들의 격자상수 값은 Ga2Se3 및 Ga2Se3 : Co2+ 단결정 들에 대하여 각각 a = 5.442 Å, a = 5.672 Å이었다. 광흡수 스펙트럼으로부터 구한 optical energy band gap(Eg)의 band구조는 직접 전이형이었고, 에너지 띠 간격의 온도의존성은 Varshni방정식이 잘 적용되었 다. 이때 구한 상수 값은 Ga2Se3 단결정의 경우 Eg(0) = 2.177 eV, α= 7.8×10-4eV/K, β= 378 K로 주어 지고, Ga2Se3 : Co2+단결정의 경우 Eg(0) = 2.089 eV, α= 1.20×10-3 eV/K, β= 349 K로 주어졌다. 이들 값 으로부터 구한 에너지 띠 간격의 온도의존성으로부터 열역학 함수인 entropy(SCV), heat capacity(CCV), enthalpy(HCV) 값을 추정할 수 있었다.

점성적 성질을 지닌 아스팔트의 역학적 거동을 예측하기 위한 수학적 구성방정식 (mathmetical constitutive model)은 열민감성, 하중민감도 및 자연치유 효과와 같은 물질적 특징 때문에 세우기 매우 어 렵다. 지난 30년 동안 많은 연구자들이 열역학(thermodynamic)을 기반으로 한 모델을 제안하였지만 아직 까지 아스팔트의 거동을 예측하기 위한 정확한 모델을 연구 중에 있다. 본 연구에서는 이러한 점을 고려하 여 열역학법칙을 따르는 새로운 열탄점소성 등방성 손상 및 자연치유 모델(thermo-elastoviscoplastic isotropic damage-self healing model)을 변형률 에너지와 아레니우스 온도 방정식을 이용하여 제안하고 자 한다. 그 모델의 형태는 다음과 같이 나타낼수 있다. Ψ (ε, σvp, q, dn, T) = {(1-dn) Ψ0(ε)-ε: σvp+Ξ(q,σvp)}θ(T) (1) 여기서, ε는 변형률 에너지 텐셔(total strain tensor,), σvp 는 점소성 이완 응력 텐셔(viscoplastic relaxation stress tensor), q 는 내부변수(internal variable), θ(T) = exp{-δ(1-T/T0)} 는 아레니우스 온도 방정식Arrhenius-type temperature term), T0 는 기준 온도(reference temperature) 이다. 제안된 식과 실험을 통해 얻은 데이터를 이용하여 비교해 본 결과 아래와 같이 손상 및 자연치유 모델 을 사용하였을 경우 일치함을 알 수 있다. 새로운 제안된 초기 변형률 에너지와 아레니우스 온도 방정식을 이용한 열탄점소성 등방성 손상 및 자 연치유 모델을 실험데이터와 비교해 본 결과 그 거동을 예측함을 잘 알 수 있었다. 이렇게 제안된 모델은 두변수 모델의 기초가 될 것으로 예상된다.

본 연구는 공기열원 히트펌프 온실에서 환기에 의해 배출되는 에너지 즉 잉여 태양에너지 및 태양열 집열기를 이용하여 축열량 및 이들 에너지를 이용한 온실의 난방효과를 실험적으로 검토하였다. 태양열 집열기의 경우, 실험기간동안 누계 수평면 일사량의 최대, 평균 및 최솟값은 각각 52.2, 22.9 및 3.2 MJ․m-2이었고, 총 일사량은 869.8 MJ․m-2 정도였다. 그리고 집열량의 최대, 평균 및 최솟값은 각각 38,118.2, 22,545.9 및 2,622.1 kcal 정도였고, 총 집열량은 856,742.6 kcal 정도인 것으로 나타났다. 잉여 태양에너지의 경우, 여러 가지 요인에 의해서 온실로부터 회수되는 열량은 다르지만, 온실로부터 회수된 총 잉여 태양에너지는 375,946.7 kcal 정도인 것으로 나타났다. 히트펌프의 경우, 설정온도를 고려하지 않고 축열된 총 축열량은 17,519,085.3 kcal이고, 이 때 소비된 소비전력량은 7,169.6 kWh정도이었고, 시스템의 성능계수는 2.84정도이었다. 그리고 온실로 공급된 난방에너지는 최저 외기온과 유사한 경향을 보이는 것으로 나타났으며, 실험기간동안 총 난방에너지는 9,554,541.9 kcal로서 시간당으로 환산하면 평균 6,653.1 kcal․h-1정도인 것으로 나타났다. 특히 실제 히트펌프에 의해 축열된 량의 54.5%정도만 이용하는 것으로 나타나 난방시스템의 개선이 필요할 것으로 판단되었다. 실험기간동안 태양열 집열기, 잉여 태양에너지 및 히트펌프에 의한 축열량을 난방에너지로 100.0% 이용할 경우, 탄소배출량은 각각 259.7, 116.9 및 5,403.5 kgCO2정도 절감시킬 수 있을 것으로 나타났다.

A 2D axisymmetric numerical analysis was performed to study the characteristics of charge process inside solar thermal storage tank. The porosity and heat transfer coefficient of filler material as well as inlet velocity of heat transfer fluid are selected as simulation parameters. The porosity is varied as 0.2, 0.5, and 0.8 to account for the effect of filler granule geometry. Two levels of the heat transfer coefficient is adopted to assess the heat transfer between heat transfer fluid and filler material. The inlet velocity is varied as 0.00278, 0.0278, and 0.278m/s. As both of the porosity and the heat transfer coefficient increase, the discrepancy of the temperature distributions between the filler and heat transfer fluid decreases. As the inlet velocity increases, the penetration depth of the heat transfer fluid increases proportionally.

A 2D axisymmetric numerical analysis was performed to study the characteristics of charge process inside solar thermal storage tank. The interfacial area density and inertial resistance of filler material are selected as simulation parameters. The interfacial area density is varied as 800, 2000, and 4000 1/m. The inertial resistance is varied as 1, 3, and 5 1/m. When the interfacial area density increases from 800 to 4000 1/m, the discrepancy of the temperature distributions between the filler and heat transfer fluid decreases. As inertial resistance increases from 1 to 5, both of the temperature and fluid flow pattern changes considerably.

Most of steam power plant in Korea are heating the feed water system to prevent freezing water flowing in the pipe in winter time. The heating system is operated whenever the ambient temperature around the power plant area below 5 degree Centigrade. But this kind of heat supplying system cause a lot of energy consuming. If we think about the method that the temperature of the each pipe is controled by attaching the temperature measuring sensor like RTD sensor and heat is supplied only when the outer surface temperature of the pipe is under 5 degree Centigrade, then we can save a plenty of energy. In this study, the computer program package for simulation is used to compare the energy consumption load of both systems. Energy saving rate is calculated for the location of Youngweol area using the data of weather station in winter season, especially the January' severe weather data is analyzed for comparison. Various convection heat transfer coefficients for the ambient air and the flowing water inside the pipe was used for the accurate calculation. And also the various initial flowing water temperature was used for the system. Steady state analysis is done previously to approximate the result before the simulation. The result shows that the temperature control system using RTD sensor represents the high energy saving effect which is more than 90% of energy saving rate. Even in the severe January weather condition, the energy saving rate is almost 60%.

Earth to air heat exchangers made by iron, aluminium, copper and poly-ethylene pipe for single greenhouse heating were experimented and blowers. Earth to air heat exchanger was installed by pipelines in earth tube at 70cm depths and air blower was the heating capacity 3kW/h, As the result, Temperature difference due to temperature history of the inlet and outlet air on the various type in earth tube in greenhouse showed that air temperature at the various type in earth tube, comparison tube were make no difference respectively. Under the experimental condition, heat fluxes and heating load were showed 6,800Kcal/h, 19,699kcal/h generally yield of Lactuca Sativa cultured during days of sowing 90day in greenhouse using copper pipe was 170% incleased.