수열 에너지 통합 설계 플랫폼 개발
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수열 에너지 통합 설계 플랫폼 개발
Development of an Integrated Design Platform for Hydrothermal Energy
◇연구배경
수열 에너지는 친환경적이고 지속 가능한 에너지원으로, 탄소 배출 저감에 기여한다. 또한, 수열은 온도 변동이 적어 에너지 공급이 안정적이며, 계절이나 날씨의 영향을 상대적으로 적게 받는다. 기존 냉난방 시스템과 연계할 경우 높은 에너지 효율을 기대할 수 있으며, 운영 비용 절감 효과도 크다. 이에 따라 건물 냉난방, 산업용 냉각 등 다양한 분야에서 수열 에너지 활용에 대한 관심이 증가하고 있다.
미소 차분법은 시스템을 작은 단위로 나누어 각 단위에서의 물성 값을 계산하는 방법으로, 이를 통해 상변화 과정에서의 정확한 물성값 추정이 가능하다. 본 연구에서는 아래 그림과 같이 열교환기를 같은 면적으로 나누어 미소 차분법을 적용하였으며, 각 구간에서의 입출구 온도 및 열교환량 계산은 ∊-NTU법을 통해 이루어져 열교환기 내부 냉매의 상변화 과정을 더욱 정확하게 모델링하였다. 또한, 연구 과정에서 필요한 물성값들은 다양한 냉매와 물질의 물성 값을 정확하게 계산할 수 있는 CoolProp 라이브러리를 활용하여 산출하였다.
실제 프로그램이 작동하는 홈페이지의 메인화면과 사용자에게 input을 받도록하는 화면은 아래와 같다.
◇연구결과
본 연구는 위와 같은 방법으로 진행하였고, 정확성 평가를 위해 타사 프로그램과의 비교 검증 과정을 거쳤고 현재 실제 실험을 통해 열교환기 프로그램의 신뢰성과 실효성을 최종적으로 검증하고 있다.
