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논문 기본 정보
- 자료유형
- 학위논문
- 저자정보
- 지도교수
- 안준
- 발행연도
- 2014
- 저작권
- 국민대학교 논문은 저작권에 의해 보호받습니다.
이용수7
이 논문의 연구 히스토리 (4)
2014
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최근 원자력 발전소 가동의 중단으로 인하여 에너지 공급 불안과 대규모 정전사태에 대한 우려가 커져가고 있다. 에너지 공급의 안정성과 효율적인 소비, 전기사용량과 탄소배출량의 절감을 위하여 가장 현실적인 방안으로 소형 열병합 발전의 보급, 확대가 제안되어 우리나라에서는 그린에너지 전략로드맵에서 2012년까지 700 MW, 2017년까지는 2,700 MW를 보급할 계획을 세운바 있으나 전력요금에 비해 가스연료 가격이 가파르게 상승하여 보급이 원활하지 않았다. 특히 하절기 열부하 수요가 거의 없어 설비 이용률이 10% 이하로 감소하여 소형열병합발전의 경제성 및 국가편익이 크게 감소하고 있다. 이를 해결하기 위해 국가에서는 4차 에너지이용합리화 기본계획에 열병합발전의 배열을 이용하는 지역냉방의 보급이 포함되어 있고 이를 위해서 하절기 열수요 개발을 위한 새로운 냉방기 기술이 필요하다.
우리나라에 적합한 지역냉방 시스템으로는 중/저온 흡수식 시스템, 집단에너지 시스템, 제습냉방 시스템 등이 제안되고 있다. 이들 중 제습냉방은 흡수식 냉방 시스템에 비해 상대적으로 저온의 열원에서 구동이 가능하여 지역난방과 연계할 수 있고 전기에어컨과 같이 기존의 공동주택에 비교적 쉽게 설치할 수 있어 우리나라의 주택 보급 환경에서 경쟁력을 갖출 수 있을 것으로 기대된다.
제습냉방 시스템은 1990년대 초반부터 KIST에서 개발을 시작하여 현재는 상용화 단계에 있다. 제습냉방 시스템은 제습로터, 현열로터, 증발식 냉각기로 구성되어 있는데 현열로터가 가격이 비싸고, 부피가 커 단위세대용으로 사용하기에는 적합하지 않다. 따라서 현열로터를 증기압축식 냉동기로 대체하였는데 이를 하이브리드 제습냉방 시스템이라 부른다. 또한 제습제는 액체와 고체가 있으며 본 연구에서는 고체제습제를 채택한 제습냉방 시스템을 사용하였다.
하이브리드 제습냉방 시스템은 국내에서 최초로 개발하였고 시제품을 경기도 수원시에 위치한 아파트 네 세대에 설치하여 2011년 하절기 동안 실증실험을 실시하였다. 실증실험 결과, 하이브리드 제습냉방 시스템은 지역난방 열원과 연계되어 개별 세대에 전기에어컨을 대체하여 냉방효과를 얻을 수 있다는 것을 확인하였다. 또한 제습냉방 시스템의 보급을 위해서는 성능의 검증뿐만 아니라 경제성 분석이 수반되어야 한다.
본 연구에서는 용인시 기흥구에 위치한 L 아파트 40세대에 하이브리드 제습냉방 시스템을 설치하여 2013년 하절기 동안 가동을 하였다. 이중 10세대의 하이브리드 제습냉방 시스템을 모니터링 하여 성능을 분석하였다. 실험공간이 아닌 실제주거환경에서의 운전을 통한 성능변화를 관찰하였고 이를 통하여 하이브리드 제습냉방 시스템의 특성을 제시하였다. 또한 실증자료 및 우리나라의 에너지 이용요금 체계를 반영하여 전기에어컨과 비용비교 및 국가적 편익을 계산하는 두 가지 관점에서 경제성 분석을 수행하였다. 이러한 분석을 통하여 하이브리드 제습냉방 시스템이 경제성을 가질 수 있는 조건을 도출하고 국가 편익을 고려한 보급방안을 제안하고자 한다.
우리나라에 적합한 지역냉방 시스템으로는 중/저온 흡수식 시스템, 집단에너지 시스템, 제습냉방 시스템 등이 제안되고 있다. 이들 중 제습냉방은 흡수식 냉방 시스템에 비해 상대적으로 저온의 열원에서 구동이 가능하여 지역난방과 연계할 수 있고 전기에어컨과 같이 기존의 공동주택에 비교적 쉽게 설치할 수 있어 우리나라의 주택 보급 환경에서 경쟁력을 갖출 수 있을 것으로 기대된다.
제습냉방 시스템은 1990년대 초반부터 KIST에서 개발을 시작하여 현재는 상용화 단계에 있다. 제습냉방 시스템은 제습로터, 현열로터, 증발식 냉각기로 구성되어 있는데 현열로터가 가격이 비싸고, 부피가 커 단위세대용으로 사용하기에는 적합하지 않다. 따라서 현열로터를 증기압축식 냉동기로 대체하였는데 이를 하이브리드 제습냉방 시스템이라 부른다. 또한 제습제는 액체와 고체가 있으며 본 연구에서는 고체제습제를 채택한 제습냉방 시스템을 사용하였다.
하이브리드 제습냉방 시스템은 국내에서 최초로 개발하였고 시제품을 경기도 수원시에 위치한 아파트 네 세대에 설치하여 2011년 하절기 동안 실증실험을 실시하였다. 실증실험 결과, 하이브리드 제습냉방 시스템은 지역난방 열원과 연계되어 개별 세대에 전기에어컨을 대체하여 냉방효과를 얻을 수 있다는 것을 확인하였다. 또한 제습냉방 시스템의 보급을 위해서는 성능의 검증뿐만 아니라 경제성 분석이 수반되어야 한다.
본 연구에서는 용인시 기흥구에 위치한 L 아파트 40세대에 하이브리드 제습냉방 시스템을 설치하여 2013년 하절기 동안 가동을 하였다. 이중 10세대의 하이브리드 제습냉방 시스템을 모니터링 하여 성능을 분석하였다. 실험공간이 아닌 실제주거환경에서의 운전을 통한 성능변화를 관찰하였고 이를 통하여 하이브리드 제습냉방 시스템의 특성을 제시하였다. 또한 실증자료 및 우리나라의 에너지 이용요금 체계를 반영하여 전기에어컨과 비용비교 및 국가적 편익을 계산하는 두 가지 관점에서 경제성 분석을 수행하였다. 이러한 분석을 통하여 하이브리드 제습냉방 시스템이 경제성을 가질 수 있는 조건을 도출하고 국가 편익을 고려한 보급방안을 제안하고자 한다.
목차
목 차 ⅰ국문 요약 ⅲNomenclature ⅴList of Figures and Table ⅶⅠ. 서 론 11.1 연구 배경 11.2 연구 동향 41.3 연구 목적 5Ⅱ. 연구 방법 62.1 제습냉방 시스템 62.2 실험장소 및 시스템 가동 형태 92.3 데이터 측정 및 취득 방법 112.3.1 공기 온?습도 112.3.2 재생열량 142.3.3 소비전력 142.3.4 작동신호 172.3.5 데이터 취득 182.4 데이터 처리방법 242.4.1 절대습도 242.4.2 공기 엔탈피 242.4.3 냉방능력 252.4.4 COP(성능계수) 252.5 다중회귀분석 272.6 경제성 분석방법 282.6.1 비교대상선정 282.6.2 비용분석방법 312.6.3 운전시간 및 세대기본전력량 322.6.4 연간균등부담법 322.6.5 국가적 편익 분석방법 33Ⅲ. 연구결과 363.1 성능 특성 분석 363.1.1 외기조건 363.1.2 실내토출공기 383.1.3 실내흡입공기 403.1.4 소비에너지 423.1.5 냉방능력 443.1.6 COP 473.2 경제성 분석 493.2.1 연간비용분석 493.2.2 국가적편익분석 543.2.3 편익을 고려한 보급활성화 방안 59Ⅳ. 결 론 61참고문헌 63Abstract
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