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논문 기본 정보

자료유형
학위논문
저자정보

김권예 (부산대학교, 부산대학교 대학원)

지도교수
남유진
발행연도
2022
저작권
부산대학교 논문은 저작권에 의해 보호받습니다.

이용수45

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이 논문의 연구 히스토리 (3)

2022

모듈러 지중열교환기의 에너지 및 탄소배출량 분석
김권예 건축공 2022.01 학위논문

2021

실증실험을 통한 모듈러 지중열교환기의 성능 분석
김권예 ,  이태하 ,  김재민 외 2명 대한설비공학회 학술발표대회논문집 2021.06 학술대회자료

2020

저심도 모듈형 지중열교환기의 개발을 위한 해석 및 실증 실험
김권예 ,  김재민 ,  권영식 외 1명 한국신·재생에너지학회 학술대회 초록집 2020.08 학술대회자료

초록· 키워드

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최근 IPCC가 발표한 6차 보고서에서 이상기후가 명백히 인간에 의한 것임을 피력하며 온실가스 감축을 위한 불가피한 노력을 강조했다. 전 세계는 ‘탄소중립’이라는 프레임을 걸고 지구온난화를 방지 대책을 마련하고 있다. 특히, 건설분야는 전체 에너지의 35%를 사용하고 전체 온실가스 배출량의 38%를 차지하는 환경영향이 큰 분야이므로 탄소배출 규제가 더욱더 필요하다. 현재 정부는 제로에너지건축물 의무화 제도를 단계적으로 확대하고 있다. 제로에너지건축물 구현을 위한 다양한 기술 요소 중 건물의 에너지 소비량 감소가 가능한 신재생에너지 시스템이 중요한 역할을 하고 있다.
신재생에너지 시스템 중 지열 히트펌프 시스템은 냉·난방 부하 변동에 대응이 가능하며 고효율 제품으로 인정받고 있으나, 타 시스템에 비해 초기투자비용이 높다는 문제가 있다. 따라서 지열 히트펌프 시스템 중 저심도에도 설치가 가능해 기존의 수직형 지중열교환기에 비해 55% 초기투자비용을 절감시킬 수 있는 모듈러 지중열교환기에 주목하였다.
본 연구에서는 모듈러 지중열교환기를 적용한 지열 히트펌프 시스템이 환경에 미치는 영향을 알아보기 위해 전과정 환경영향 평가를 실시하고자 한다. 이를 위해 모듈러 지중열교환기를 제작하고 심도 4m로 굴착 후 설치하여 실증사이트를 구축하였다. 실증실험을 통해 모듈러 지중열교환기와 수직형 지중열교환기의 냉·난방 운전 시의 에너지 성능을 분석하고 지중온도 채열·방열량 및 지중온도의 변화를 알아보았고 수직형 지중열교환기 대비 모듈러 지중열교환기가 난방성능 91%, 냉방성능 70% 대응이 가능함을 확인하였고, 이를 바탕으로 기준건물에 모듈러 지중열교환기가 적용된 지열 히트펌프 시스템의 설치를 가정한 건축물 전과정 환경영향평가를 통해 각 단계별 (제조, 시공, 사용, 폐기) 탄소배출량을 분석하였다. 그 결과, 지열 히트펌프 시스템 미적용 시와 비교하면 총 3,991,543kgCO2-eq만큼의 탄소배출량 감소가 가능했다.
#지중열교환기 #에너지 #탄소

목차

I. 서론 1
1.1 연구배경 및 필요성 1
1.2 연구동향 5
1.2.1 지열에너지 시스템 연구동향 5
1.2.1.1 지열 히트펌프 시스템 5
1.2.1.2 저심도 모듈러 지중열교환기 9
1.2.2 LCA 연구동향 11
1.3 연구방법 및 목적 17
II. 이론적 배경 19
2.1 지열에너지 19
2.1.1 개요 19
2.1.2 지중에서 열전도 이론 21
2.1.3 지열 히트펌프 시스템 23
2.1.4 지열 히트펌프 시스템 작동원리 23
2.1.5 지열 히트펌프 시스템 종류와 특징 26
2.2 건물 전과정평가 28
2.2.1 개요 28
2.2.2 건축물 LCA 개요 32
2.2.3 전과정 영향평가 (LCIA) 35
2.2.3.1 분류화 (Classification) 35
2.2.3.2 특성화 (Characterization) 36
2.2.3.3 정규화 (Normalization) 37
2.2.3.4 가중치부여 (Weighting) 37
2.2.4 건자재 LCI DB 38
III. 모듈러 지중열교환기 성능 분석 41
3.1 실증실험사이트 구축 42
3.2 성능 비교 분석 결과 46
3.3 지중온도 변화 분석 결과 51
IV. 모듈러 지중열교환기 탄소배출량 분석 52
4.1 데이터 수집 및 범위 설정 52
4.2 목록분석 55
4.3 환경영향평가 62
4.4 결과해석 63
V. 탄소배출량 결과 및 해석 65
5.1 제조단계 68
5.2 시공단계 69
5.3 사용단계 69
5.4 폐기단계 69
5.5 소결 70
Ⅵ. 결론 71
참고 문헌 73

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