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- 저자 : 서은완 ( Eun Wan Seo ) (검색결과 3 건)
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무창기공형 태양열 집열기 배기 유속 변화에 따른 열 성능 평가
문병은 ( Byeong Eun Moon ),이건호 ( Gun Ho Lee ),서은완 ( Eun Wan Seo ),김혁주 ( Hyuck Joo Kim ),김현태 ( Hyeon Tae Kim ) 한국농업기계학회 2023 한국농업기계학회 학술발표논문집 Vol.28 No.1
태양열 기반 신재생에너지 기술 중 하나인 무창기공형 태양열 집열기(Unglazed Transpired Solar Collector; UTSC)는 평면(Flat) 혹은 물결(Corrugate) 형상의 천공된 집열판을 건물 외벽에 설치, 집열기 내부에서 가열된 공기를 시설 난방 및 환기에 이용하는 기술이다. 그러나 냉방이 필요한 하절기 등 특정기간 동안 집열기는 오히려 외벽 온도를 과열시키고 이는 실내 온도 상승에 따른 냉방부하 증가 등 역효과를 유발한다. 본 연구에서는 집열기의 배기 방향 및 유속 변화를 통해 벽체로 전달되는 일사를 차단, 이를 통한 냉방효과를 검증하고자 본 연구를 수행하였으며, 기초 연구로 집열기 배기 유속 변화에 따른 열 성능을 분석하였다. 실험 장치는 집열판 크기(1,530 × 940 mm)를 고려, 외형기준 높이 1,850mm, 폭 940 mm, 깊이 230 mm로 제작, 배기구는 지름 150 mm로 구성하였다. 집열판과 벽체 간 거리(Plenum)는 열전달 및 열 손실을 고려하여 약 200 mm로 제작하였다. 실내 성능평가 시 동일 조건의 복사 열원을 지속 공급하기 위해 인공 태양광원(Solar Simulator)을 제작, 인공 태양광원은 할로겐 램프(500 W) 8개를 집열판 면적을 기준으로 각각 동일한 간격으로 배열, 설치하였다. 인공 태양광원과 집열기의 거리는 집열기 표면온도 상승 범위를 고려하여 약 0.8 m로 설치, 복사 열원 공급 후 집열판 위치에서의 센서를 통해 강도를 측정하였으며, 배기 유속은 시로코 팬과 인버터를 이용, 단계별 유속을 제어하였다. 실험 결과, 인공 태양광원이 가동된 22:00를 기준으로 집열판 표면온도 및 내부, 벽체 온도가 급격하게 상승한 것을 알 수 있으며, 유속 조건별(Case 1∼5) 집열판 표면온도는 최고 약 85°C, 최저 약 72°C, 집열판 내부(Plenum) 온도는 최고 약 68°C, 최저 58°C로 유속 조건에 따라 집열판 표면 및 내부 온도 저감의 가능성을 확인하였다. 열교환 유효도(HEE)는 유속 조건별 약 0.55∼0.6의 유사한 분포를 나타냈으며, 유속 조건별 효율은 최저 약 40%에서 최고 약 80%의 분포로 유속 조건에 따라 약 40% 이상의 효율 차이를 나타내었다.
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전성우 ( Seong Woo Jeon ),강대영 ( Dae Yeong Kang ),서은완 ( Eun Wan Seo ),파우델볼라 ( Bhola Paudel ),뎁니바스찬드라 ( Nibas Chandra Deb ),김현태 ( Hyeon Tae Kim ) 한국농업기계학회 2023 한국농업기계학회 학술발표논문집 Vol.28 No.2
기존 플라스틱 모종 트레이에 비해 생분해성 플러그 트레이는 모종 취출 과정에서 작물 뿌리 손상을 완화시켜 줄 수 있는 잠재적인 해결책을 제공하며, 이로 인해 모종의 성장과 발달에 미치는 부정적인 영향을 최소화할 것으로 보인다. 따라서 이 연구에서는 생분해성 플러그 트레이에서 모종 플러그와 트레이 셀을 분리하여 동시에 이식할 수 있는 완전 자동화된 채소 이식기를 개발하고 분석하였다. 생분해성 플러그 트레이는 종이와 신문 폐기물에 강도 증강 첨가제를 첨가하여 제조했다. 생분해성 플러그 트레이 이식 장치의 메커니즘은 플러그 트레이 이송 메커니즘과 취출 메커니즘의 두 하부 메커니즘으로 구성되었다. 취출 메커니즘은 체인-스프로킷 기어를 사용하여 체인과 연결된 칼날에 의해 모종과 플러그 셀을 함께 트레이에서 분리하고, 이를 모종 플러그 배출 통로로 이동시킨다. 이송 메커니즘은 이중 나선형 홈을 갖춘 나사를 사용하여 플러그 트레이를 가로로 한 칸씩 이동시키고, 캠과 5절 링크의 왕복운동에 의해 연결된 트레이 이송 바가 생분해성 포트를 한 열씩 밀어내어, 모종 플러그를 모종 배출 지점에 정렬시킨다. 이 실험은 정식기 주행 속도에 따른 생분해성 플러그 트레이 추출 및 이송 장치의 성능을 평가하기 위해 실시되었다. 생분해성 포트 취출 성능은 80%의 성공률을 보였다. 제안된 메커니즘은 취출 시 작물 뿌리 손상에 대한 해결책으로서 잠재력을 가지고 있으며, 작업속도와 취출 성능을 개선함으로써 대규모 농업에 최적화될 수 있다.
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농업시설 에너지 부하 저감을 위한 무창기공형 집열기 열 성능 평가
공상범 ( Sang Beom Gong ),이재원 ( Jae Won Lee ),박지현 ( Ji Hyeon Park ),이태현 ( Tae Hyun Lee ),황민영 ( Min Young Hwang ),최익태 ( Ik Tae Choi ),김혁주 ( Hyuck Joo Kim ),서은완 ( Eun Wan Seo ),김현태 ( Hyeon Tae Kim ),문병은 ( 한국농업기계학회 2023 한국농업기계학회 학술발표논문집 Vol.28 No.2
농업시설을 대상으로 무창기공형 집열기(Unglazed Transpired Collector; UTC) 설치 시 시설의 구조적 강도 보강뿐만 아니라 가열된 공기의 급기를 통한 실내 난방 및 이를 통한 난방부하 저감, 높은 환기율 적용을 통한 실내 공기질 개선 등 다양한 장점을 가지고 있다. 이러한 장점들로 인해 육계사 및 돈사 등의 축산시설에 무창기공형 집열기를 적용하기 위한 실증적 연구가 이루어지고 있다. 그러나 이러한 장점에도 불구하고 건물 외벽에 설치된 무창기공형 집열기는 국내 기후 조건에 따라 여름철 외벽 온도 과열 및 내부 온도 상승에 따른 냉방부하 증가 등 역효과를 유발한다. 본 연구에서는 집열기의 배기 방향 및 유속 변화를 통해 벽체로 전달되는 일사를 차단, 이를 통한 냉방효과를 검증하고자 본 연구를 수행하였다. 무창기공형 태양열 집열기는 실험돈사 외벽에 각각 독립된 형태로 3개(A;후면, B;기본, C;전면)의 실험 장치를 구성, 설치하였다. 실험 데이터는 데이터로거(GL820, Graphtec Corporation) 및 K-type 열전대를 통해 집열기 내벽, 내부와 집열판 표면온도를 측정하였으며 일사량 센서(CR 110, KIMO Instrument)를 통해 수직면 일사 강도를 측정하였다. 배기 유속은 시로코 팬(TIS-280FT, iNNOTECH)과 인버터(SV008iG5A-2, LS ELECTRIC Co. Ltd)를 이용, 단계별 유속을 제어하였다. 실험은 일 중 일사 조건을 고려하여 총 4시간(12:00∼16:00) 동안 수행하였으며 유속 조건별로 데이터를 수집 후 집열기 내벽, 내부, 집열판 표면온도의 변화를 분석하였다. 실험기간 동안 Case 4의 평균 유속 및 유량은 6.8 m/s, 200 m3/h, 후면(A) 및 전면(C) 배기를 가동한 집열기 내부 온도는 최고 약 43.4℃, 43.3℃로 각각 측정되었다. 배기를 가동하지 않은 기본 조건(B)의 집열기 내부 온도는 최고 약 54.5℃로 측정되었다. 이를 통해 농업시설 외벽에 설치된 집열기의 배기를 통해 벽체 및 내부로 전달되는 에너지의 저감 가능성을 확인하였으며, 추후 공기식 태양열과 태양광 시스템을 결합한 공기식 태양광/열(PV/T) 시스템의 농업시설 에너지 절감 가능성 연구를 수행할 예정이다.
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