하천수를 활용한 수열원 히트펌프가 수온 변화에 미치는 영향 (Effect of Utilization of a Water Source Heat Pump of River on Water Temperature)

서지정보

· 발행기관 : 대한설비공학회
· 수록지 정보 : 설비공학 논문집 / 36권 / 8호 / 402 ~ 410페이지
· 저자명 : 신재우, 윤린

초록

본 연구는 수리 수질 모델링 프로그램인 CE-QUAL-W2를 하천수에 적용하였을 때 신뢰성을 검증하였으며 한강의 하절기(6~8월)과 동절기(1~2월) 하천수를 활용한 수열원 히트펌프 시스템의 수온 회복 거리를 산출하였다. CE-QUAL-W2를 활용하여 전체적인 한강을 모델링했으며 한강의 상류(광진교~한강대교), 중류 (한강대교~양화대교), 하류(양화대교~행주대교)의 구역별 수온 회복 거리를 산출하였고 결론은 다음과 같다.
(1)수리 수질 모델링 프로그램인 CE-QUAL-W2 프로그램을 검증하기 위해 하절기(6~8월) 한강 중류(한강대교 ~양화대교)를 바탕으로 모델링을 진행하였으며 실측 수온 데이터와 취수와 방류를 진행하지 않은 CE-QUAL-W2 예측 수온 데이터의 비교 오차율은 약 5% 이내로 나타났다.
(2) 한강의 하천수를 활용한 수열원 히트펌프 시스템을 적용했을 때 수온 회복거리는 강의 구역과 건물의 냉난방 부하에 따른 취수와 방류의 유량에 따라 하절기(6~8월)는 150~650 m으로 신출되었다. 동절기(1 ~ 2월)의 경우 400 m ~1.4 km으로 산출되었다. 산출된 수온 회복 거리의 수온과 취수와 방류를 진행하지 않은 수온의 온도 차이는 약 0.2℃ 차이로 산출되었으며 이는 하천의 수생태계의 영향을 미치지 않을 정도의 온도 차이이다.
(3) 수온 회복 거리는 하천의 유량의 크게 영향을 받는다. 하절기(6 ~ 8월)의 경우 동절기(1 ~ 2월) 의 경우보다 유량이 크기 때문에 수온 회복 거리가 비교적 짧게 나타난다. 또한 한강의 구역별 유량의 큰 구역이 수온 회복 거리가 짧게 나타난다.
(4) 한강 중류(한강대교 ~ 양화대교)의 경우 하절기(6 ~ 8월)와 동절기(1 ~ 2월)의 수온 회복 거리가 다른 한강 구역에 비하여 크게 차이가 나지 않는다. 이는 계절에 따라 유량이 크게 변하지 않는 한강 중류의 특성 때문으로 판단된다.


본 연구에서는 수리 수질 모델링 프로그램인 CE-QUAL-W2의 신뢰성을 검증하였으며 해당 프로그램을 활용하여 한강 지역의 하천수를 이용한 수열원 히트펌프 시스템의 수온 회복 거리를 한강의 계절, 구역별로 구분하여 산출하였다. 하천수를 활용한 수열원 히트펌프 시스템의 설치 구역은 수온 회복 거리가 짧게 산출되며 수생태계에 영향을 가장 작게 미치는 유량이 많은 구역에 설치하는 것이 바람직하다.

영어초록

Utilization of a water source heat pump system of a river is one way to reduce carbon dioxide emissions. A water source heat pump system shows a high energy efficiency from characteristics of river, which has a relatively stable temperature throughout the year. However, a water source heat pump system intakes and discharges water from river. Its discharges can affect the temperature of the river. In this study, the water temperature recovery distance of the Han River was calculated using the CE-QAUL-W2, a two-dimensional lateral average hydraulic and water quality model. The Han River is where hydrothermal energy such as Lotte World Tower and Han River Basin Headquarters is implemented. It was modeled by subdividing upper, middle, and lower regimes. The recovery distance of the Han River’s temperature from the discharging process in the water source heat pump system in summer was calculated to be 150 m to 650 m. The water temperature recovery distance of the Han River in winter was calculated to be 400 m to 1.4 km.

참고자료

· 없음