• 생물환경조절학회지
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• 제24권4호
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• pp.308-316
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• 2015

최근 관심이 집중되고 있는 스마트온실의 기술적용 실태와 문제점을 파악하고 이를 토대로 단동온실의 ICT 기술적용 장애요인 극복과 생산성을 제고하기 위하여 실험을 수행하였다. 자동화 시설의 도입 장애요인으로는 시설비 부담(24%)이 높았으며, 설치업체 사후관리 미흡(19%), 잦은 고장(16%), 관리기술 미흡(15%), 기능 미흡(13%), 소득향상기여 미흡(12%) 순이었다. ICT 도입필요성은 노동력절감(15%)이 가장 높았다. 자동화 온실에서 문제가 발생되는 부분은 온실구조, 구동기제어, 복합환경제어기, 센서기술이 각 14%로 비슷하였고, 원격제어기술 13%, 작물관리기술 12%, 에너지절감기술 10%, 소프트웨어활용 8%이었다. 온실구조 측면에서의 문제점은 천창개선이 18%로 가장 많았다. 효율적인 온도 및 환기 제어를 위해 농촌진흥청 고시 10-단동-7형 온실에 랙피니언 천창을 추가하였으며, 지붕형태를 복숭아형으로 변경하였다. 온실내 환경의 균일성을 위해 공기 유동팬은 6대를 설치하도록 하되 필요에 따라 증설 가능하도록 하였으며, 에너지 절약을 위해 1, 2중은 두께 0.1mm필름을 사용하고 3중은 5겹보온커튼을 설치하였다. CFD 유동해석 결과, 측창이 열린조건에서는 풍상 방향의 평균 유속이 빠르고 온도가 낮았으며, 풍하 방향으로 멀어 질수록 평균 유속이 점차 느려지고 온도는 높게 나타났다. 반면, 측창이 닫힌조건에서는 평균 유속이 낮으며, 구역별로 큰 편차는 없었다. 다만 풍상 풍하의 천창이 모두 열린 조건에 비하여 풍하 방향의 천창만 열린조건이 영역별 평균 유속에서 더 높은 값을 보였다. 측창을 닫은 조건에서는 외기의 유동이 아닌 온실 내 설치된 환기용 유동팬에 의해 유속이 발생하며 외부 환기가 없는 조건에서 유동팬에 의한 순환은 실내 전체 공간의 유동 편차를 줄여 줄 수는 있지만 전체적인 온도에는 영향을 미치지 못하였다. 저측고의 영역별 평균 온도는 고측고보다 균일하게 나타났다. 겨울철 3중 다겹보온커튼 여닫음에 관계없이 유동팬 근처에서 유속이 높고 유동팬에서 멀어지면 유속이 거의 없는 것으로 나타났다. 또한, 시간경과에 따른 평균 온도는 3중다겹보온커튼 열림상태에서 약 2시간 후에 외부온도와 같아졌으나 닫힘상태에서는 5시간 이후에 외부온도와 같아져, 3중 다겹보온커튼의 보온효과가 뚜렷하였다. 같은 조건에서 열용량의 차이로 인해 저측고 온실이 고측고 온실에 비하여 온도 하강 속도가 빨랐다.

• 생물환경조절학회지
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• 제30권4호
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• pp.278-286
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• 2021

본 연구에서는 단면설계 및 열 교환 장치 위치 변경을 통해 온실의 구조 변경을 진행하였으며, 선행연구를 통해 개발된 모델을 근간으로 하여 개선 여부에 따른 온실 내부 환경을 예측하였다. 단면형상과 열 교환 장치의 개선 후 유속 변화에 따른 시뮬레이션 분석을 진행하였으며, 이 때 온도와 균일도는 각각 평균 0.65℃, 0.75%p 상승함을 확인하였다. 해석대상 온실과 같은 소규모 온실의 경우 방열관의 난방성능 개선보다 FCU에 의해 형성되는 공기 유동이 균일한 환경 조성에 더 큰 영향을 미치는 것으로 판단된다. 개선 전·후 온실에 환기시스템 적용 시 공기 유동 특성 분석을 위해 시뮬레이션 분석을 진행하였다. 공기 유동과 공기령은 유사한 분포를 보였으며, 개선 후 온실의 공기령이 개선 전 온실 대비 18초낮게 나타났다. 개선 전·후 온실 시뮬레이션 분석 결과 전체적으로 개선된 온실에서의 평균온도 및 온도 균일도 상승, 최대편차 감소 등 내부 환경의 균일성이 향상됨을 확인하였다. 선행연구로 개발된 모델은 형상 변경, 열 교환 장치 위치 변경 등에 따라 변화하는 온실 내부 환경을 예측할 수 있음을 확인하였으며, 온실 설계, 온실 내 난방시스템 설계 등의 분야에 적용 가능할 것으로 판단된다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제21권8호
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• pp.287-297
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• 2020

본 연구는 노후화된 대학 건물의 내부 단열 성능 향상에 대한 것으로, 대학교 건물 내 재실자의 생산성을 높이고 노후화된 건물의 단열효과를 높이기 위해 진행됐다. 본 논문은 한동대학교 느헤미야홀 건물 내 오피스 재실자의 단열 성능 향상에 대한 지속적인 요청에 응답하여 문제해결을 위해 진행된 연구라는 차별성을 가지고 있으며, 내부온도가 인접건물의 내부온도와 비교했을 때 낮음을 확인하여 연구 필요성에 대한 타당성을 검증하였다. 학교라는 건물의 특성을 고려해 내외부 단열 중 내부 단열을 주제로 단열재를 선택했다. 대학교 교수 오피스를 소형화시킨 모형 방을 만들어 시장에서 사용되는 내부 벽면 단열재를 설치해 실험을 진행했다. 실험 결과를 바탕으로 가열 시간과 실제 열전달 계수를 측정하여 단열효과를 분석하는 경제성 평가를 실시했다. 경제성 평가는 실험과 이론에 의해, 겨울철과 여름철 기준으로 각각 실시되었다. 연구결과, 느헤미야홀 60 개의 오피스에 아이소핑크(30 T)를 내 단열재로 도입하였을 때, 한 달에 겨울철에는 최대 총 1,071,600 원을 절약 할 수 있으며, 여름철에는 총 109,200 원을 절약할 수 있다.

• 전력전자학회논문지
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• 제8권1호
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• pp.70-79
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• 2003

본 연구에서는 압전 변압기를 이용한 T5 28급 전자식 안정기를 제작하여 그에 관한 특성을 조사하였다. 제작된 전자식 안정기는 크게 정류부와 능동형 역률 개선 회로부, 마이크로 컨트롤러를 이용한 주파수 발진부와 피드백 제어 회로부, 그리고 하프-브리지 인버터 회로 및 압전 변압기포 구성하였다. 사용된 원칩 마이크로 컨트롤러(AT90S4433)는 주파수를 발진하는 발진 회로부와 형광램프에 인가된 전류값을 측정하여 램프의 구동여부를 판단하는 피드백 제어 회로부로 구성하였으며, 내부 프로그램에 의해 일정 주파수에서 주파수를 감소시킴으로서 램프 방전을 유도하고 방전을 확인 후 정상상태 구동을 하는 주파수 대포의 이동을 통해 형광램프에 일정한 출력을 유지하였다. 결과적으로 개발된 전자식 안정기는 기존의 자기식 안정기가 무겁고 부피가 크며 많은 손실과 깜박거림(Flicker)현상을 지니는 반면에, 75[kHz]대의 고주파수로 동작하면서 99.5[%]이상의 높은 역률과 12[%]이하의 낮은 총 고조파 왜곡률(THD), 그리고 1.5이하의 CF(Crest Factor)를 나타낸다. 따라서 본 연구에서 제작된 압전형 안정기근 기존의 안정기를 대체할 수 있으며, 소형 경량화 되고 높은 효율을 지니게 되므로 경제적 측면에서의 장점도 기대된다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제11권3호
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• pp.896-905
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• 2010

유비쿼터스 센서 네트워크 환경은 다양한 이기종의 센서와 센서들 상호간의 통신을 통해 데이터를 수집하고 제공하여 물리공간의 지능화된 환경을 제공한다. 이러한 상태감지를 위한 센서노드들은 싱크노드와 센서노드로 구성되는데 이기종 센서 노드들간의 시간동기화를 고려하지 않고 전체 센서네트워크의 시간 동기화가 불가능 하게 된다는 문제점이 발생한다. 이러한 이기종 센서노드들간의 시간동기화 문제를 해결하기 위해서 본 논문에서는 싱크노드 아래의 센서노드들 중 싱크노드와 클럭소스가 같은 센서노드를 시간동기 마스터로 설정하고, 싱크노드와 다른 클럭소스를 가지는 센서노드를 마스터 아래에 속하는 시간동기 슬레이브로 설정하여 시간동기 마스터가 동작을 개시 할 때에만 시간동기 슬레이브 노드들이 동작하도록 하는 마스터 슬레이브 시간동기화 기법을 제안한다. 제안하는 마스터-슬레이브 토폴로지 기반 시간 동기화 기법은 센서의 설치가 용이하지 않은 USN환경에서 최대 슬립타임을 유지함으로써 센서의 전력소모를 최소화 할 수 있다.

• 한국기후변화학회지
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• 제2권2호
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• pp.115-131
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• 2011

온실가스의 감축 규제가 세계 경제에 미치는 영향은 매우 클 것으로 예상되며, 산업 전반에 걸쳐 적절한 대응방안 도입이 필요한 시점이다. 이에 본 연구는 온실가스 감축 규제에 대응하기 위해서 취해질 수 있는 온실가스 저감 기술, 설비 개발, 에너지 절약 및 효율화 활동, 탄소배출권 구입을 통한 탄소 상쇄 등 여러 경제적 행위 중에서 탄소배출권 투자에 초점을 맞추어 연구하였다. 특히, 탄소배출권 투자 시 고려해야 할 위험 요인 중에서 UN 등록 거절 위험과 탄소배출권 가격변동성 위험을 최소화하기 위한 위험관리 모형을 설계하고 검증하였다. 이를 통해 탄소 상쇄가 필요한 다양한 분야의 이해관계자가 최적화된 탄소배출권과 관련한 전략을 수립할 수 있도록 제안하는 것을 목표로 한다. 기후변화에 따른 새로운 메커니즘에 국내 금융회사들이 신속히 대응할 수 있는 방법을 모색하고자 한 본 연구는 현재 청정개발체제(CDM)에서 발급되는 탄소배출권(CER)에 국한되지 않고 공동이행체제(JI) 프로젝트에서 발급되는 탄소배출권(ERU), 배출권거래제(ET)에서 인정되는 탄소배출권(AAU) 뿐만 아니라 향후 새롭게 인정될 탄소배출권에도 유사하게 적용될 수 있을 것이다.

• 한국건축시공학회지
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• 제21권6호
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• pp.653-664
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• 2021

최근 에너지절약형 친환경주택의 건설기준 강화에 따라 고효율 주택의 수요가 증가하며, 창호공사의 비중이 함께 증가하고 있다. 창호는 사용빈도가 높고, 시공 시 특성에 따라 많은 하자가 발생할 가능성이 존재한다. 정부 기관이 공공임대주택에서 발생한 하자 민원을 조사한 바에 따르면, 접수된 민원 중 창호공사의 하자가 가장 높은 비중을 차지하고 있었다. 이에 따라 관련 선행연구를 고찰해보았고, 국내의 기존연구들은 창호공사의 시공 특성과 유지관리의 중요성을 반영한 연구가 부족한 실정이었다. 또한, 기존의 국외 연구들은 비용적 측면을 함께 고려해 시공자와 거주자의 입장을 모두 고려하였으며, 하자와 원인의 관계를 구조화하기 위한 움직임을 보여주었다. 따라서 본 연구는 창호공사의 시공단계에서 발생하는 원인을 분석해 시공 특성을 반영하고, 하자 보수 후 재발생 가능성에 기초한 유지관리의 중요성을 함께 고려해 중점관리요소를 도출할 것이다. 또한, 궁극적으로 하자 유형과 원인의 인과관계를 분석해 직관적 판단이 가능한 하자 유형별 중점관리요소를 선정함으로써 실효성 높은 하자관리 방안을 제시해 시공단계 하자를 예방하고 유지관리 비용을 저감하는 데 기여할 것이다.

• 예술인문사회 융합 멀티미디어 논문지
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• 제5권5호
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• pp.461-470
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• 2015

최근 건물부분에서의 조명에너지 증가로 인한 이를 해결하고자 하는 연구와 기술기발의 수요는 증가하고 있으며, 광선반은 이러한 문제에 대한 해결책 중 하나로 그 유효성을 인정받아서 많은 연구가 이루어지고 있다. 그러나 광선반에 관련한 연구는 단순 광선반의 변인에 초점에 맞추어져 광선반 설계시 적절한 설계기초자료가 될 수 없다. 이에 본 연구는 실내공간의 반사율에 따른 광선반 성능평가로 광선반 설계시 기초자료 구축을 목적으로 한다. 본 연구는 실스케일의 테스트베드를 통하여 실내조도 분포 및 조명에너지 사용량을 산출하여 성능평가를 진행하였으며, 이에 대한 결론은 다음과 같다. 1) 실내공간의 천장과 벽의 반사율 감소는 동지, 하지, 중간기시 모두 평균조도를 감소시켜 조명에너지 저감에 부적합하며, 실내공간의 반사율에 따른 균제도는 동지, 하지, 중간기시 상이한 경향을 보여 광선반 설계시 고려해야 할 요소로 판단된다. 2) 조명제어에 따른 전력사용량을 도출한 결과 실내 공간의 높은 반사율은 에너지 저감에 적합할 수 있으나 실내 공간의 반사율에 관련한 연구 및 적용의 효용성에 입각하여 천정 80%이상, 벽면 75%의 반사율이 적정할 것으로 도출된다. 본 연구는 실내 환경의 변인을 고려한 광선반 연구로 의미를 부여할 수 있으며, 향후 보다 다각적인 변인을 기반한 연구는 지속적으로 필요할 것으로 판단된다.

• 농업생명과학연구
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• 제46권2호
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• pp.179-190
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• 2012

본 연구는 유가상승에 따른 온실의 경영비 절감과 적설지역의 적설재해를 경감시키기 위하여 온수배관을 이용한 난방효과 및 온실곡부의 온도 상승효과를 구명하고자 수행되었다. 전체적으로 실험구의 온도가 대비구 보다 약 $2.0{\sim}6.0^{\circ}C$정도 높게 나타났다. 천창부직포를 개방한 경우, 최저온도가 약 $3.0{\sim}12.0^{\circ}C$범위로 나타나 적극적인 난방을 하게 되면 적설피해도 어느 정도 예방할 수 있을 것으로 판단되었다. 온실 내부의 높이별 온도 차이는 미미한 것으로 나타났다. 재배작물에 따른 온실의 최대난방부하는 각각 약 $37,000kcal{\cdot}h^{-1}$ 및 $41,700kcal{\cdot}h^{-1}$정도이었다. 실험기간동안 최저 외기온 $-11.9{\sim}4.0^{\circ}C$ 범위에서 설정온도별 발열량은 95,000~322,000 kcal 정도로서 시간당 $6,050{\sim}20,900kcal{\cdot}h^{-1}$정도의 범위에 있었고, 최대난방부하와 비교하면 약 15~56%정도의 난방에너지를 공급할 수 있을 것으로 나타났다. 그리고 실험기간동안 전체 발열량과 소비전력량은 각각 2,629,025 kcal 및 677.3 kWh이었다. 화석연료인 경유로 난방 할 경우, 실험기간동안 소요되는 소비량은 291L 정도이었고, 비용은 331,700 won인 것으로 나타났다. 전력사용에 대한 총비용은 24,400 won정도로서 경유 소비 비용의 7.5%정도로 나타났다. 또한 전체 소비전력량을 에너지로 환산하면 약 582,200 kcal이고, 이 에너지는 전체 발열량의 약 22%에 불과하였다.

• 생물환경조절학회지
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• 제5권2호
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• pp.215-235
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• 1996

본 연구에서 수행한 Model 시뮬레이션에 의한 열환경 분석 기법은 지역별로 다양한 기상여건 하에서 대상온실의 난방 및 냉방부하를 보다 합리적으로 예측할 수 있을 뿐만 아니라 냉방이나 난방용 시스템의 결정을 비롯한 난방대책을 수립하고, 에너지 이용 전략의 수립이나 계절적인 작부계획 수립, 온실산업용 적지선정 등에 유익하게 활용될 수 있을 것이라 판단된다. 본 연구에서는 온실의 적극적인 환경조절 유형을 난방과 냉방의 두 가지로 대별하고, 난방 소요열량 산정을 비롯하여 야간의 보온 커튼효과, Heating Degree-Hour 산정 등 난방과 관련된 시뮬레이션은 동적 모형을 이용하여 시간별, 일별 및 월별로 검토하였으며, 환기를 비롯한 차광, 증발냉각시스템의 효과 분석은 정적모형을 이용하여 검토하였다. 특히 하절기 지하수와 같은 저온수를 직접 이용하거나 Heat Pump를 통하여 확보될 수 있는 저온수를 이용하여 온실의 피복면에 살수함으로서 확보할 수 있는 온실냉방효과를 검토하는 데는 1.2m$\times$2.4m 크기의 모형온실을 제작하여 기초실험을 수행함으로서 동절기의 수막시스템의 보온효과와 마찬가지로 하절기 냉방 효과를 거둘 수 있다는 가능성을 확인하였다. 본 연구에 활용된 온실의 수치 환경모형 중 난방관련 시뮬레이션용 동적 수치모형은 소기의 목적을 달성하는데 충분히 응용될 수 있는 이론모형이다. 이 이론모형이 범용성이 높은 것은 온실 내ㆍ외의 미기상 변화, 특히 난방이나 냉방이 본격적으로 요구되는 기간동안에 온도, 습도, 일사, 풍속 등의 미기상 인자들을 면밀하게 관찰하여 실측된 자료를 바탕으로 개발되었고, 다양한 자료에 의해 충분히 검정되었기 때문이다. 본 연구에서는 경남 진주지역의 어느 특정 기간(1987년)의 시간별 기상자료를 중심으로 온실의 열적 환경변화에 대한 수치모형 시뮬레이션을 실시하였으며, 아직 수치모형에 의한 시뮬레이션이 불가능한 일부 냉방효과를 검토하는 데는 모형 실험을 실시하였으며, 그 결과를 요약하면 다음과 같다. 1. 주간과 야간의 설정온도를 달리하고 다단계 변온조절방식으로 시뮬레이션을 행한 결과 난방 소요열량은 난방 설정온도에 따라 현저한 차이를 보였다. 특히 주간 설정온도에 비하여 야간 설정온도가 난방 소요열량에 예민하게 영향을 미치므로 야간의 설정온도 결정에 신중을 기해야 할 것으로 판단된다. 2. 기존의 Heating Degree-Hour 자료는 평균 외기온을 중심으로 임의의 설정온도에 대하여 산정된 값이므로 난방 소요열량에 대한 상대적인 비교수단은 되나 고려되는 기상인자의 제한과 설정온도의 임의성 때문에 실용성이 부족하다. 따라서 본 연구에서 제시된 것처럼 온실 주변의 제반 미기상 인자나 경계조건이 반영됨은 물론 작물의 생육상태 및 구체적인 설정온도까지도 고려하는 동적 수치모형으로 시시각각으로 예측된 실내기온을 중심으로 재배기간 동안의 난방열량을 적산함이 합리적이라 판단된다. 기존의 MDH 자료로 난방 설계를 할 경우에는 지나치게 과잉설계 될 가능성이 있다. 3. 산정된 난방 소요열량은 물론 커튼의 보온성능도 월별 기상여건에 따라 현저한 차이를 보이며, 시뮬레이션에 이용된 커튼의 경우 높은 보온효과를 보임으로서 년 평균 50% 이상의 난방 에너지를 절감할 수 있으며, 동절기 3-4개월의 집중 난방기에 에너지가 크게 절감됨을 발견할 수 있다. 4. 고온기 환기성능은 온실의 구조, 기상조건, 작물의 생육상태 등에 따라 다소의 차이가 있으나 환기율에 의해 크게 좌우되며, 시뮬레이션에 이용된 두 가지 농가보급형 온실 모두 환기율의 증가에 따른 실내기온의 강하 효과가 환기율이 1회/min 정도를 넘어서면서 급격히 둔화되는 현상을 보인다. 이는 기존에 권장되고 있는 적정 환기율인 1회/min 전후의 환기 시스템을 갖추는 것이 합리적임을 확인해 준다. 5. 작물이 성숙된 유리온실에서 외기의 상대습도가 50%인 쾌청한 주간동안 연속적으로 1회/min로 환기를 시킬 경우 실내기온 36.5$^{\circ}C$의 대조구에 비한 온도강하는 50% 차광만 했을 시 2.6$^{\circ}C$이고 효율 80%의 Pad ＆ Fan 시스템만 작동시 6.1$^{\circ}C$ 정도이며, 차광과 냉각시스템을 동시에 작동시는 약 8.6$^{\circ}C$로서 외기온보다 3.3$^{\circ}C$가 낮은 28$^{\circ}C$까지 실내온도를 낮출 수 있으나, 동일 조건하에서 외기의 상대습도가 80%로 높은 경우에는 Pad ＆ Fan시스템에 의한 온도강하가 2.4$^{\circ}C$에 불과하여 50% 차광하에서도 외기온 이하로 실내온도를 낮출 수 없음을 알 수 있다. 6. 하절기 3개월(6/1-8/31)동안 Pad ＆ Fan 시스템의 냉방효과($\Delta$T)는 설정된 작동 온도에 따라 다소 차이를 보일 것으로 예상되나 본 시뮬레이션에서 설정한 시스템의 작동 온도 27$^{\circ}C$에서 상대습도와의 상관관계는 대략 다음과 같았다: $\Delta$T= -0.077RH＋7.7 7. 전형적인 하절기 주간기상 하에서 경시적 냉방효과를 분석한 결과 환기만으로는 실내기온을 외기온 보다 5$^{\circ}C$ 높게 유지하는 정도가 고작이고, 차광이나 증발식 냉방시스템 만으로는 작물이 성숙한 단계에서조차도 외기온 이하로 떨어뜨리기가 어려우나 차광과 아울러 증발식 냉방을 병행할 경우에는 작물상태에 따라 다소 차이는 있지만 실내기온을 외기온보다 2.0-2.3$^{\circ}C$ 낮게 유지할 수 있음을 발견할 수 있다. 8. 일사가 차단된 27.5-28.5$^{\circ}C$의 외기온하에서 6.5-8.5$^{\circ}C$의 냉수를 온실 바닥면적 1$m^2$당 1.3 liter/min의 유량으로 온실표면에 살수했을 때 실내기온을 외기온보다 1$0^{\circ}C$ 낮은 16.5-18.$0^{\circ}C$ 정도로 낮출 수 있었다. 앞으로 살수 수온(T$_{w}$ )이나 외기온(T$_{o}$ ) 뿐만아니라 살수율(Q)에 따라 온실기온 (T$_{g}$ )에 미치는 상관 관계 T$_{g}$ = f(T$_{w}$ , Q, T$_{o}$ )를 구명하여 지하수 자체 또는 Heat Pump를 이용한 지하수온 이하의 냉수로 온실냉방의 가능성을 구명하는 것이 앞으로의 과제이다.