하이브리드 지열히트펌프 최적 운전 전략 개발 및 시뮬레이터 실증

2024과학기술정보통신부개인기초연구(과기정통부)
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.
지열히트펌프하이브리드 시스템최적제어 전략시뮬레이터지중열 교환기Ground-coupled heat pumpHybrid systemOptimal control strategiesTest simulatorGround heat exchanger
참여형태
주관
사업명
개인기초연구(과기정통부)
부처명
과학기술정보통신부
주관기관명
인하대학
과제 수행연도
2024
과제 수행기간
2021.03.01 ~ 2026.02.28
과제 고유번호
2710063876
연구 개발단계
기초연구
연구비
총연구비
179,976,000 원
정부지원연구개발비
179,976,000 원
위탁연구비
0 원
민간연구비
0 원
주관/협동기관 정보
주관/협동수행기관명연구수행주체지역
주관인하대학대학인천광역시
과제 기반 국내외 특허0건
출원/등록 기관발명의 명칭출원일자출원국가출원번호등록일자등록번호
과제 기반 SCI(E) 논문0건
논문명학술지명DOI/URL