프로젝트 소개
본 과제는 땅속의 열을 이용해 건물의 냉난방을 지원하는 지열 히트펌프 시스템이 예상보다 큰 건물 부하나 장기간 운전으로 고장 나는 문제를 해결하기 위한 연구임. 지열 외에 수열, 연료전지 등 다양한 열원을 결합하고 운전 상태를 관리하여 시스템의 안정성과 효율을 높이는 기술 개발임.
연구 목표는 지중열교환기 그룹별 운전을 분석할 수 있는 해석 모델과 시뮬레이션 모델을 개발하고, 최적화 알고리즘을 활용한 하이브리드 지열 히트펌프 시스템의 장·단기 최적 제어 전략을 개발하는 데 있음. 핵심 연구 내용은 유한 선 열원 기반 지중열교환기 모델 개발, 최적화 알고리즘-FLS 모델 연계 프로그램 구축, 10년 이상 장기 시뮬레이션을 통한 설계 한계 분석, 지중열교환기 교번 운전 및 하이브리드 열원 제어 시퀀스 도출임. 또한 센서와 엑츄에이터 기반 제어기를 시뮬레이터에 구축하고 다양한 부하·배열 조건에서 전략을 검증함. 기대 효과는 비가역적 고장과 과잉설계에 따른 비용을 줄이고 지열 히트펌프의 유지·관리 기술과 신재생에너지 보급을 확대하며, 이산화탄소 배출량 감소와 관련 산업의 엔지니어링 역량 강화에 기여함.