열에너지 저장 암반공동의 형상 및 레이아웃 설계 가이드라인

박도현,박의섭,Park, Dohyun,Park, Eui-Seob 한국암반공학회 2015 터널과지하공간 Vol.25 No.2

Thermal energy storage (TES) is a technology that stores surplus thermal energy at high or low temperatures for later use when the customer needs it, not just when it is available. TES systems can help balance energy demand and supply and thus improve the overall efficiency of energy systems. Furthermore, the conversion and storage of intermittent renewable resources in the form of thermal energy can help increase the share of renewable resources in the energy mix which refers to the distribution of energy consumption from different sources, and to achieve this, it is essential to combine renewable resources with TES systems. Underground TES using rock caverns, known as cavern thermal energy storage (CTES), is a viable option for large-scale, long-term TES utilization although its applications are limited because of the high construction costs. Furthermore, the heat loss in CTES can significantly be reduced due to the heating of the surrounding rock occurred during long-term TES, which is a distinctive advantage over aboveground TES, in which the heat loss to the surroundings is significantly influenced by climate conditions. In this paper, we introduced important factors that should be considered in the shape and multiple layout design of TES caverns, and proposed guidelines for storage space design.

사람과 건축 이야기 - 지구의 한 부분을 만드는 일

박도현,Park, Dohyun 대한건축사협회 2024 건축사 Vol.663 No.-

수리역학 연계해석을 이용한 누수로 인한 터널 구조물 및 지반 거동의 분석

박도현,Dohyun Park 한국암반공학회 2023 터널과지하공간 Vol.33 No.4

터널누수는 주변지반의 응력 및 간극수압을 변화시켜 터널 안정성 및 지반변형에 영향을 미칠 수 있는 결함요소이다. 장기간 또는 큰 규모의 누수발생은 터널 라이닝의 불안정성 및 지표침하와 같은 터널 구조물 및 주변지반 환경에 손상을 일으킬 수 있다. 본 연구에서는 누수발생 시 터널의 구조 안정성 및 지반거동에 미치는 영향을 수치해석적으로 분석하였다. 고려된 터널은 내부로 주변 지하수의 유입을 허용하지 않는 비배수 조건으로 가정하였고 터널 완공 후 라이닝에서 누수가 발생하는 것으로 설정하였다. 누수로 인한 터널 구조물 및 지반의 거동을 모사하기 위해 수리역학 연계해석이 수행되었으며 파이썬으로 개발된 TOUGH-FLAC 시뮬레이터가 사용되었다. 누수 발생량과 누수위치를 변화시켜 수치모사가 수행되었으며 수리역학 해석을 위한 연계항들이 복합거동 결과에 미치는 영향을 조사하였다.

TOUGH-FLAC 기법을 이용한 점열원 주변지반의 복합거동에 대한 벤치마크 수치모사

박도현,Dohyun Park 한국암반공학회 2024 터널과지하공간 Vol.34 No.2

The robustness of a numerical method means that its computational performance is maintained under various modeling conditions. New numerical methods or codes need to be assessed for robustness through benchmark testing. The TOUGH-FLAC modeling approach has been applied to various fields such as subsurface carbon dioxide storage, geological disposal of spent nuclear fuel, and geothermal development both domestically and internationally, and the modeling validity has been examined by comparing the results with experimental measurements and other numerical codes. In the present study, a benchmark test of the TOUGH-FLAC approach was performed based on a coupled thermal-hydro-mechanical behavior problem with an analytical solution. The analytical solution is related to the temperature, pore water pressure, and mechanical behavior of a fully saturated porous medium that is subjected to a point heat source. The robustness of the TOUGH-FLAC approach was evaluated by comparing the analytical solution with the results of numerical simulation. Additionally, the effects of thermal-hydro-mechanical coupling terms, fluid phase change, and timestep on the computation of coupled behavior were investigated.

전술 노선 모델 기반 차륜형 장갑차 파워팩 작동 프로파일 생성 연구

박도현(Dohyun Park),김덕진(Deokjin Kim),김연동(Yeondong Kim),이경우(Gyeongwoo Lee),노준호(Junho Ro) 한국자동차공학회 2026 한국자동차공학회 춘계학술대회 Vol.2026 No.5

지하 열저장 공동의 종횡비와 저장용량에 따른 열성층화 및 열손실

박도현(Dohyun Park),류동우(Dong-Woo Ryu),최병희(Byung-Hee Choi),선우춘(Choon Sunwoo),한공창(Kong-Chang Han) 한국암반공학회 2013 터널과지하공간 Vol.23 No.4

열저장소 내 열성층화는 에너지저장 시스템의 효율을 향상시키고 수요 발생시 더 많은 유효에너지를 공급하기 위해 필수적인 기술이다. 일반적으로 저장소의 종횡비(폭에 대한 높이의 비)와 크기에 따라 열성층도가 달라지는 것으로 알려져 있다. 본 논문은 열수 저장을 위한 암반공동의 종횡비와 저장용량이 저장공동 내 열성층화와 외부로의 열손실에 미치는 영향을 조사하는 데 연구 목적이 있다. 이를 위해 전산유체역학 코드인 FLUENT를 이용하여 암반공동의 종횡비와 저장용량에 따른 열전달 시뮬레이션을 수행하였다. 성층도 정량화 지수를 이용하여 시간경과에 따른 열성층화의 변화를 분석하였으며, 저장공동 외부로의 열손실을 평가하였다. 분석결과, 종횡비가 증가함에 따라 공동 내 열성층화가 향상되는 경향을 보였으나, 종횡비 3-4 이상부터는 이러한 영향이 크지 않은 것으로 분석되었다. 저장용량이 작은 암반공동에 비해 용량이 큰 암반공동에서 상대적으로 긴 시간 동안 열성층화가 높게 유지되는 것으로 분석되었으나, 종횡비 증가에 따라 저장용량이 다른 공동들간의 성층화 차이가 줄어드는 경향을 나타냈다. 암반공동의 종횡비가 커질수록 공동의 표면적이 늘어나 종횡비의 증가에 따라 주변 암반으로의 열손실이 증가하는 경향을 보였으며, 단위 저장용량을 줄여 소규모 다중공동을 적용하는 경우, 총 저장용량이 동일한 단일공동에 비해 전체 열손실량이 증가하는 것으로 분석되었다. Thermal stratification in heat stores is essential to improve the efficiency of energy storage systems and deliver more useful energy on demand. It is generally well known that the degree of thermal stratification in heat stores varies depending on the aspect ratio (the height-to-width ratio) and size of the stores. The present study aims to investigate the effect of the aspect ratio and storage volume of rock caverns for storing hot water on thermal stratification in the caverns and heat loss to the surroundings. Heat transfer simulations using a computational fluid dynamics code, FLUENT were performed at different aspect ratios and storage volumes of rock caverns. The variation of thermal stratification with respect to time was examined using an index to quantify the degree of stratification, and the heat loss to the surroundings was evaluated. The results of the numerical simulations demonstrated that the thermal stratification in rock caverns was improved by increasing the aspect ratio, but this effect was not remarkable beyond an aspect ratio of 3-4. When the storage volume of rock caverns was large, a higher thermal stratification was maintained for a relatively longer time compared to caverns with a small storage volume, but the difference in thermal stratification between the two cases tended to decrease as the aspect ratio became larger. In addition, the numerical results showed that the heat loss to the surrounding rock tended to increase with an increase in aspect ratio because the surface area of rock caverns increased as the aspect ratio became larger. The total heat loss from multiple small caverns with a reduced storage volume per cavern was larger compared to a single cavern with the same total storage volume as that of the multiple caverns.

확률론적 해석에 기반한 다중 열저장공동의 적정 이격거리 분석

박도현(Dohyun Park),김현우(Hyunwoo Kim),박정욱(Jung-Wook Park),박의섭(Eui-Seob Park),선우준(Choon Sunwoo) 한국암반공학회 2014 터널과지하공간 Vol.24 No.2

다중 열저장공동은 열에너지의 대규모 저장, 열적 성능 향상을 위한 높은 종횡비의 저장소 설계에 활용될 수 있다. 또한 긴 터널형의 단일공동이 열생산 및 주입을 위한 지상설비와의 연결에 적합하지 않은 경우, 길이를 줄인 다중 암반공동의 활용을 고려할 필요가 있다. 다중 열저장공동 활용시 공동간의 이격거리는 저장공간 설계시 고려해야 하는 주요 설계인자 중 하나이며, 정량적인 안정성 평가기준을 토대로 적정 이격거리가 산정되어야한다. 본 논문에서는 대규모 열에너지 저장을 위한 다중 암반공동 계획시 공동간 이격거리를 결정하기 위한 수치해석적 접근법에 대해 기술하였다. 다중 암반공동의 안정성 평가를 위해 기존의 결정론적 접근법과 달리 확률밀도에 의해 입력 매개변수의 불확실성을 정량적으로 고려할 수 있는 확률론적 해석기법을 이용하였으며, 집단열수공급을 위한 다중 암반공동의 개념모델 설계에 적용하였다. 본 적용을 통해 확률론적 해석기법이 다중 암반공동의 이격거리 산정을 위한 의사결정 도구로서 유용하게 활용될 수 있음을 확인할 수 있었으며, 결정론적 해석결과와의 비교 분석으로부터 결정론적 접근법 적용시 안정성 평가기준을 신중히 설정할 필요가 있는 것으로 검토되었다. Multiple thermal energy storage (TES) caverns can be used for storing thermal energy on a large scale and for a high-aspect-ratio heat storage design to provide good thermal performance. It may also be necessary to consider the use of multiple caverns with a reduced length when a single, long tunnel-shaped cavern is not suitable for connection to aboveground heat production and injection equipments. When using multiple TES caverns, the separation distance between the caverns is one of the significant factors that should be considered in the design of storage space, and the optimal separation distance should be determined based on a quantitative stability criterion. In this paper, we described a numerical approach for determining the optimal separation distance between multiple caverns for large-scale TES utilization. For reliable stability evaluation of multiple caverns, we employed a probabilistic method which can quantitatively take into account the uncertainty of input parameters by probability distributions, unlike conventional deterministic approaches. The present approach was applied to the design of a conceptual TES model to store hot water for district heating. The probabilistic stability results of this application demonstrated that the approach in our work can be effectively used as a decision-making tool to determine the optimal separation distance between multiple caverns. In addition, the probabilistic results were compared to those obtained through a deterministic analysis, and the comparison results suggested that care should taken in selecting the acceptable level of stability when using deterministic approaches.

참여형 학습(Engaged Learning)방법을 활용한 기독교교양필수 교과목 개선 방안 연구 : S대학의 기독교교양필수교과 운영 사례를 중심으로

박도현(Park, Dohyun),성신형(Seong, Shinhyung) 다빈치미래교양연구소 2022 교양학연구 Vol.- No.18

본 연구는 참여형 학습(Engaged Learning) 방법을 이용하여 기독교교양 필수 교과목 개선 방안을 모색한 S대학의 수업 사례를 연구한다. 우선 본 연구는 S대학에서 수행된 기독교교양필수 과목 수업유형을 분석하고, 강의평가 진단을 통해서 개선방안을 연구하였다. 다음으로 참여형 학습(Engaged Learning) 방법 중 하나인 플립러닝(Flipped Learning) 방법을 적용하여 강의 모듈을 구성하여 2021년 봄학기에 실행하였으며, 그 결과를 분석・평가했다. 이를 통하여 본 연구는 기독교교양필수 교과목이 인문학적 교양을 쌓는 교과의 역할을 할 수 있는 가능성을 확인하였다. This study examines the class cases of S-University, which sought ways to improve Christian liberal arts requirement course using Engaged Learning Method. To being with, the types of classes in this subject conducted at S-University were analyzed, and improvement measures were studied through lecture evaluation diagnosis. Based on this plan, a lecture module was formed by applying Flipped Learning Method, one of Engaged Learning methods, and the results were analyzed based on the class evaluation during the spring semester of 2021. Through this, this research demonstrates that Christian liberal arts requirement subject can play a role in building the studies of humanities.

유효 시간 범위에서의 응답성 향상을 위한 실시간 스케줄링 알고리즘

박도현(Dohyun Park),장민우(Minwoo Jang),홍지만(Jiman Hong) 한국정보과학회 2010 한국정보과학회 학술발표논문집 Vol.37 No.1B

실시간 임베디드 시스템에서 멀티미디어 시스템 같은 빠른 응답성을 요구하는 시스템이 존재 할 수 있다. 현재 EDF, RM 알고리즘의 경우 각각 마감시간, 수행 주기 시간에 의해서 우선순위가 선정되고 수행된다. 그러나 시스템 상에 실시간 프로세스 외에 다양한 프로세스가 존재할 수 있다. 본 논문에서는 마감시간과 프로세스의 기본 우선순위를 고려하여 새로운 우선순위를 이용하며, 전체 프로세스들이 마감 시간내에 스케줄링 가능하고 문맥교환에 의한 오버헤드에 의해 마감시간을 넘어가지 않을 경우 각 프로세스들에게 타임 슬라이스를 할당하여 수행할 수 있도록 하여 기존 알고리즘들 보다 응답성을 향상시키는 기법을 제시한다.

전산유체역학을 이용한 다중 열저장공동의 이격거리별 열적 성능 분석

박도현(Dohyun Park),박의섭(Eui-Seob Park),선우춘(Choon Sunwoo) 한국암반공학회 2014 터널과지하공간 Vol.24 No.3

본 연구에서는 전산유체역학 코드인 FLUENT를 이용한 열전달 해석을 통해 대규모 열에너지 저장을 위한 다중 암반공동의 이격거리별 열적 성능을 분석하였다. 저장공동 내부의 열성층화와 공동 외부로의 열손실 측면에서 열적 성능을 평가하였으며, 이격거리별로 시간경과에 따른 공동 주변 암반의 히팅 특성을 조사하였다. 분석결과, 주변 암반이 히팅되지 않은 초기 운영단계와 암반이 열적 정상상태에 도달한 장기 운영단계에서는 다중 암반공동의 이격거리에 따른 열적 성능의 차이가 거의 없는 것으로 검토되었다. 그러나 공동간 이격거리가 감소함에 따라 공동 사이의 암반이 열적 정상상태에 더 빠르게 도달하고, 이에 따라 저장공동 외부로의 열손실이 주변 암반의 열적 정상상태 조건에서의 열손실 값으로 빠르게 수렴하는 경향을 보였다. 이러한 결과는 다중 암반공동의 이격거리를 줄임으로써 주변 암반의 히팅에 소요되는 운영비용을 줄일 수 있음을 나타내며, 이로부터 다중 열저장 공동의 이격거리 결정시 공동의 건설비용과 함께 암반히팅에 대한 운영비용을 고려해야 함을 알 수 있었다. In the present study, the thermal performance of multiple rock caverns for large-scale thermal energy storage (TES) was numerically investigated for different separation distances between the caverns through heat transfer analysis using a computational fluid dynamics code, FLUENT. The thermal performance of multiple caverns was assessed in terms of the thermal stratification within the caverns and the heat loss to the surroundings, and the heating characteristics of the rock around the caverns were investigated. The results of numerical simulation showed that there was little difference in thermal performance between multiple TES caverns with different separation distances when the surrounding rock was less heated and it reached thermal steady-state, which represent the thermal states of the surrounding rock at the early and long-term operational stages of the TES caverns, respectively. However, as the separation distance decreased, the rock between the caverns reached thermal steady-state more quickly, and thus the heat loss from the caverns tended to converge rapidly to the value of heat loss occurred under thermal steady-state conditions in the surrounding rock. This result implies that the operating cost of heating the surrounding rock (i.e., rock heating) can be reduced with a reduction in the separation distance between multiple caverns, and suggests that the separation distance should be determined by considering the operating cost of rock heating as well as the construction cost of the caverns.