• 대한원격탐사학회지
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• 제39권5_1호
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• pp.481-493
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• 2023

고밀도 도심지의 열섬현상이 도시 기온을 더 높이고 있으며 이로부터 대기오염 악화, 냉방 에너지 소비 증가 및 온실가스 배출 증대와 같은 부정적 영향들이 발생한다. 녹지의 추가 확보가 어려운 도시 환경에서 옥상녹화는 효율적인 온실가스 감축 전략이다. 본 연구에서는 열섬현상 현황 분석에서 더 나아가 고해상도 위성자료 및 공간정보를 활용하여 연구 지역 내 옥상녹화 가용면적 산정 후 옥상녹화가 가져오는 온도 분포 예측을 통한 열섬현상 완화도 및 이산화탄소 흡수량 평가를 수행하였다. 이를 위해 WorldView-2 위성자료를 활용하여 부산시 도시열섬 지역의 기존 토지피복을 분류하고 머신러닝 기법을 적용하여 옥상녹화 전 후 온도 분포 예측 모델을 개발하였다. 옥상녹화 면적 변화에 따른 열섬현상 완화도를 평가하기 위해 랜덤포레스트 기법을 통해 온도가 종속변수인 온도 분포 예측모델을 구축하였고, 이 과정에서 랜덤포레스트 모델의 훈련자료로 사용될 고해상도 지표 온도 도출을 위해 Google Earth Engine을 활용하여 Landsat-8과 Sentinel-2 위성자료를 융합하는 다중회귀모델을 적용하였다. 또한, 옥상녹화용 초본식생별 이산화탄소 흡수량을 기반으로 녹화 면적에 따른 이산화탄소 흡수량을 평가하였다. 연구 결과를 통해 개발된 위성자료 활용 도시 열섬현상 평가 및 랜덤포레스트 모델 기반 온도 분포 예측 기술은 도시열섬 취약 지역에 확대 적용이 가능할 것으로 기대된다.

• 대한기계학회논문집B
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• 제39권12호
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• pp.927-934
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• 2015

고일사 지역인 사우디아라비아에서 태양열로 구동하는 흡수식 냉동 시스템 개발을 염두에 두고, 본 논문에서는 태양을 추적하는 선형 프레넬 반사판 시스템의 집광 특성을 수치해석 하였다. 몬테카를로 광선추적법을 기반으로 하는 광학 프로그램을 통해 집광 열유속, 집광 효율, 집광 에너지를 일년을 대표하는 춘분, 하지, 추분, 동지 날짜에 계산하였다. 동지를 제외하면, 9 시에서 15 시까지는 집광 성능이 일정한 가운데, 집광 효율도 70% 이상으로 높게 나타났다. 이 시간대에서 흡수기 중심 20% 영역에 모이는 최대 열유속은 하지 때 약 $13.0{\sim}14.6kW/m^2$ 범위에서 변했다. 집광 시스템의 설계 인자 중에서 흡수기 설치 높이, 반사판의 폭, 반사판 사이의 거리가 집광 효율을 조사해 보면, 흡수기 설치 높이는 반사판의 폭에 관계없이 5 m 에서 최적의 성능을 나타냈다. 반사판의 폭이 작을수록 집광 효율이 좋지만, 반사판의 폭은 집광 되는 에너지에 직접적으로 비례하기 때문에 냉동 시스템의 용량에 맞추어 설계가 필요하다. 본 연구는 흡수기의 열전달 해석의 중요한 선행조건이므로 향후에 광학-열전달 연계된 해석을 통해 전체 시스템의 성능을 예측하고 설계하는데 활용할 수 있을 것이다.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 한국신재생에너지학회 2011년도 춘계학술대회 초록집
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• pp.199-199
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• 2011

ATES(Aquifer Thermal Energy Storage) 열펌프 시스템은 기존의 다양한 열원 적용 시스템 대비 효율이 우수한 것으로 알려져 유럽과 미국에서 건물 냉난방 시스템으로 적용되고 있다. 특히, ATES 시스템은 기존의 냉난방 시스템 대비 경제성이 우수한 것으로 알려져 있으나 국내에서는 이에 대한 연구 결과는 전무한 실정이다. 본 연구에서는 ATES 열펌프 시스템의 실증 성능 결과를 분석하였으며, LNG 보일러와 에어컨을 사용하는 기존의 냉난방 시스템을 비교시스템으로 ATES 열펌프 시스템의 경제성 평가를 수행하였다. ATES 시스템의 연간 실증 성능 실험결과 ATES 시스템은 외기온도와 무관하게 연중 안정적인 성능을 나타내었다. 경제성 평가시에 생애주기법(Life Cycle Cost)을 적용하여 ATES 열펌프 시스템의 설치 및 운전에 필요한 총 소요비용을 산정하고, 이 결과를 바탕으로 투자회수기간법을 통해 ATES 시스템의 투자회수 기간을 산정하였다. 생애주기법 적용 시에 현재가치법을 사용하였으며, 현재가치법은 수명주기에 발생하는 모든 투자비용과 절감액을 일정한 시점을 기준으로 등가환산하는 방법을 의미한다. 현재가치법에 사용되는 현재가치는 초기비용과 현재가치계수의 곱으로 나타나는데, 여기에서 현재가치계수는 임의의 이자율로 일정기간 동안 정기적인 할부금액이 적립될 때의 현재금액을 구하기 위해 사용하는 계수를 의미한다. 전기와 LNG는 각각 2009년 7월의 (주)한국전력공사와 (주)한국가스공사의 고시요금을 적용하였다. 본 시스템은 실증 설비용량인 20RT를 대상 건물로 가정하였고, 초기투자비는 크게 공사비와 냉난방 설비 구입비로 구성되어 있으며, 기본적인 물가지표는 (사)한국물가정보(KPI)의 고시 데이터를 참조하였다. 각 시스템의 초기투자비는 ATES 시스템이 비교대상 기존 냉난방 시스템 대비 5.7배 높게 나타났다. 일일 8시간 사용기준으로 계절별 전력요금을 고려한 연간운전 비용은 ATES 시스템이 기존 시스템 대비 냉난방 시에 각각 77%와 16%를 나타내어 운전비용이 연간 절감되었고, 난방 운전 시 절감 비율이 냉방시보다 크게 나타났다. 두 시스템에 대한 생애주기비용을 산정하기 위하여 에어컨과 보일러의 기존시스템과 ATES 시스템의 가용연수를 모두 20년으로 설정하였고, 유지보수 비용은 초기투자비용의 2%로 설정하고, 할인율은 은행 예금이자를 기준으로 5%로 설정하였다. 전기와 LNG의 요금 상승률은 (사)한국물가정보를 바탕으로 각각 2%와 8%로 가정하였다. 이러한 조건에서 생애주기법을 이용한 경제성평가는 ATES 시스템의 경우 생애운전비용이 초기투자비용보다 작게 나타났으며, 기존 냉난방 시스템은 생애운전비용이 초기투자비용에 비하여 높게 나타났다. 본 연구 대상 ATES 열펌프 시스템의 실증 성능 데이터와 기존 문헌으로부터 얻은 냉난방 시스템의 성능 결과를 이용하여 생애주기 비용을 적용한 결과 ATES 시스템의 기존 시스템 대비 투자회수 기간은 6.62년으로 나타났다. 특히, 본 연구에서는 ATES 시스템이 국내 최초로 적용됨에 따라 스크린 등의 부품을 다소 고가의 제품으로 시스템에 적용하였으므로 ATES 시스템의 신뢰성과 안정성이 확보되면 초기 투자비 감소가 가능할 것으로 예상되며, 기존 시스템 대비 투자회수 기간은 더욱 감소될 수 있을 것으로 예상된다.

• 한국버섯학회지
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• 제17권1호
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• pp.7-11
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• 2019

흑목이 재배가 어려운 고온기에 에너지와 시설투자비용을 절감할 수 있는 재배방법을 틈새소득작물로 알아보기 위해 간이재배사와 공조재배사에서 털목이 '건이'의 재배특성을 비교하였다. 시험은 6월 15일부터 7월 13까지 3일 간격으로 밀폐형 공조시설재배사와 비닐하우스 간이재배사에 톱밥봉지배지(0.9 kg)를 입상하여 7월 26까지 수확하였다. 생육조건은 공조재배사는 온도 $23^{\circ}C$, 습도 90~95% 조건을 유지하면서 1회/일 관수하였고 간이재배사는 2~3회/일 관수로 온도조절시설은 가동하지 않았다. 그 결과 간이재배사에서 재배한 자실체크기는 공조재배사보다 다소 컸으며, 물리성은 큰 차이를 보이지 않았다. 또한 자실체 명도는 간이재배사가 공조재배사보다 낮아 진한색을 나타냈다. 입상시기별로 수량성은 차별화된 경향을 찾을 수 없었으며 하우스 재배사의 경우 308 g/0.9 kg, 공조재배사에서는 252 g/0.9 kg으로 하우스 재배사에서 22% 더 높았다. 따라서 털목이 '건이' 품종은 여름철 냉방기를 가동하지 않는 간이재배사에서 재배가 가능하여 틈새소득작물로 에너지 비용 절감 효과가 기대되었다.

• 한국기후변화학회지
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• 제2권2호
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• pp.93-106
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• 2011

2009년 덴마크 코펜하겐에서 개최된 UNFCCC 제15차 당사국 총회(COP15)에서 우리나라는 2020년 BAU 온실가스 배출량 대비 30%의 온실가스를 감축하는 국가 온실가스 중기 감축 목표를 공식적으로 발표한 바 있다. 감축 목표를 성공적으로 달성하기 위해서는 산업계뿐만 아니라 전 국민이 기후변화의 심각성을 이해하고, 온실가스 감축에 적극적으로 참여하도록 하는 것이 필요하다. 그러나 국민에게 다소의 불편을 초래할 수 있는 녹색 생활에의 적극적인 참여는 설득력 있는 정보의 제공 없이 단순한 구호만으로는 이루어질 수 없다. 저탄소 생활 가이드라인을 제안하고 녹색 생활로 인한 온실가스 배출량의 감축 가능성을 과학적으로 제시하여, 기후변화 대응 생활의 패러다임 형성 및 행동 양식을 변화시키도록 유도함으로써 달성할 수 있다. 본 연구에서는 생활 속 온실가스를 감축 방안으로써의 쿨맵시와 온맵시에 의하여 냉 난방 수요를 감소시킴으로써 줄일 수 있는 온실가스의 양을 정량화하고자 하였다. 쿨맵시란 여름을 시원하게 보낸다는 의미의 영어 'Cool'과 옷을 차려입은 모양새를 의미하는 순 우리말 '맵시'를 합친 말로, 넥타이를 매지 않으면서도 격식을 지킬 수 있는 시원하고 멋스러운 비즈니스 옷차림을 의미한다. 재킷을 입지 않거나 넥타이를 매지 않는 편안한 차림을 하는 것만으로도 체감온도를 낮춰, 냉방에너지를 절약하고 온실가스를 줄임으로써 지구온난화도 예방하고 건강도 증진하는 친환경 패션이다. 또한, 온맵시는 겨울철에 내복을 입음으로써 체감 온도를 높여 난방 에너지 절약을 가능하게 하는 옷차림이다. 이 캠페인의 중요성은 인지하고 있지만, 쿨맵시 또는 온맵시와 같은 기후복장 착용으로 어느 정도의 에너지 절약과 온실가스 배출량 저감효과가 있는 지에 대한 정량적인 연구는 없었다. 따라서 본 연구에서는 실험을 통해 쿨맵시 및 온맵시 복장 착용에 의한 피부 온도 변화를 측정하여 이를 바탕으로 냉 난방 에너지 절감량과 온실가스 감축잠재량을 산정하였다.

• 감성과학
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• 제13권2호
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• pp.359-370
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• 2010

여름철 에너지 절약, 온실가스 줄이기, 직장인의 건강증진 등을 위한 쿨맵시 캠페인에 대하여 범국민 인식 및 실천의 필요를 바탕으로, 본 연구는 착의실험을 통해 클맵시 권장복장 착용시의 생리적 반응 및 주관적 감각에 대해 분석하였다. 1차 실험은 두 복장, 즉 일반복장, 쿨맵시 권장복장에 대한 생리적 반응의 측정으로서, 두 환경기온 $25^{\circ}C$와 $27^{\circ}C$, 상대습도 50%R.H.에서 20대 성인남성 4명을 대상으로 실험을 행하였다. 일반복장은 긴팔 셔츠 정장바지 차림이었고 쿨맵시 권장복장은 넥타이 없이 반팔셔츠에 정장바지 차림이었다. 피험자는 30분간의 안정기를 가진 후 60분 동안 실험을 실시하였는데 사무실 작업과 유사한 컴퓨터 워드작업을 행하였고, 피부온, 직장온, 의복하 습도, 발한량, 온열감, 습윤감, 쾌적감 등을 측정하였다. 대부분의 반응에서 $25^{\circ}C$ 일반복장의 경우와 $27^{\circ}C$ 쿨맵시복장의 경우가 유사한 결과를 나타내고 우수한 것으로 나타났다. $25^{\circ}C$ 쿨맵시복장의 경우에는 저강도 작업이 지속되면 직장온의 저하가 우려되었으며 $27^{\circ}C$ 일반복장에서는 고 평균 피부온, 고 발한량, 높은 온열감 등을 보였다. 2차 실험은 일반복장을 착용한 채 환경온도를 점진적으로 하강시키면서 권장 여름철 냉방온인 $27^{\circ}C$에서 쿨맵시 권장복장을 착용한 경우의 피부온도를 발현시키는 실내 환경온도를 찾는 것이었다. 그 결과 권장복장 경우의 피부온을 나타내려면 일반복장의 경우에는 환경온을 $2^{\circ}C$를 더 낮추어야만 하였다. 여름철 실내 환경온을 $27^{\circ}C$로 높이고 쿨맵시 권장복장을 착용하는 것이 사무실의 장시간 저강도 작업 하에서는 피부온, 주관적 온열감이 우수하였다.

• 생물환경조절학회지
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• 제7권2호
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• pp.91-108
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• 1998

본 연구의 목적은 양돈사육 농가의 기계장치 보유현황, 시설의 구성, 분뇨처리 방법 등에 관한 실태를 분석하여 문제점을 개선하고 양돈농가에서 양돈 경영을 하기 위해서는 최소한으로 갖추어야 할 시설 및 기계장치 등을 대상으로 양돈의 사육규모별 작업공정별 기계 및 장치의 최소투입 모델을 개발하는데 있다. 성장단계별로 농가의 사육두수 분포를 분석한 결과 조사대상 농가의 총 사육두수를 100으로 하였을 때 종웅돈 0.5%, 임신돈 7.9%, 분만돈 2.1%, 이유자돈 29.4%. 육성돈 29.4%, 비육돈이 30 7%로 나타났다. 기계화모델 개발을 위해서는 농가의 조사결과와 연구문헌을 종합하여 종웅돈 0.4%, 임신돈 6.9%, 분만돈 2.4%, 이유자돈 23.6%, 육성돈 27.6%, 비육돈이 39 1%로 결정하였다. 분만돈사와 이유자돈사는 여름철 냉방 및 겨울철 난방 등 돈사내부의 환경관리가 매우 중요시되고 있기 때문에 일부 양돈장에서 무창돈사로 시설하고 있었으나 보급율이 22.2~44.4%로 낮게 나타나 금후의 보급이 활발할 것으로 판단된다 기계화 모델로는 환경관리가 생산성에 많은 영향을 미치는 분만돈사와 이유자돈사를 무창돈사로 설정하였고, 임신돈사, 육성돈사, 비육돈사는 기존의 개방형 돈사로 시설하는 것이 좋을 것으로 판단된다 돈사의 시설면적이 적정면적보다 작거나 큰 경향을 보이고 있기 때문에 밀식 사육으로 인한 질병의 발생과 과다한 면적으로 시공하여 돈사의 건축비가 과다 투자되는 등의 문제점이 발생하고 있다 따라서 본 연구에서 설정한 기계화 모델에서는 적정 시설면적을 성장단계별로 종웅돈, 임신돈, 분만돈, 이유자돈, 육성돈. 비육돈의 경우 각각 8.64, 1.36, 3.96, 0.40. 0.60. 0.80m$^2$/head 로 설정했다. 겨울철의 난방을 위해 온풍기 및 온수보일러, 보온등, 보온상자 등을 이용하고 있었으나 돈사의 시설형태가 개방형돈사이기 때문에 난방비가 많이 소요되는 것으로 나타나 난방 에너지 절감을 위한 연구가 필요하며, 축분의 효율적인 처리를 위해 양돈농가에서 발생된 축분은 발효하여 경지에 환원하는 것을 기계화모델로 설정하였다.

• Journal of Advanced Marine Engineering and Technology
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• 제40권4호
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• pp.282-287
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• 2016

최근 조선사들은 선박이 운항되는 연안 환경의 개선과 보호를 위하여 $CO_2$를 절감할 수 있는 친환경 선박과 함께 선박 운항 중 소비하는 에너지의 절감을 위한 고효율화 선박 개발의 노력도 활발하게 수행하고 있다. 본 연구에서는 전기로 구동되는 선박의 증기압축식 냉동기 대신에 선박 엔진 자켓수의 폐열을 이용하여 냉방을 할 수 있는 흡수식 냉동기의 적용 가능성과 냉각시스템에 냉매를 적용하는 시스템의 성능을 분석하였다. 연구결과, 해수와 열교환하여 액화될 수 있는 냉매들 중 R236fa가 가장 적합한 냉매로 분석되었으며, 이를 적용한 흡수식 냉동기의 COP는 0.798로 육상의 냉각탑을 이용한 수랭식보다 15% 그리고 해수 열교환기식 수랭식보다 5% 향상되었다. 냉동능력 1RT를 얻기 위한 LiBr 흡수용액 순환량은 0.013 kg/s로 수랭식 보다 25% 이상 감소하며, 냉각 매체 순환량도 수랭식의 15.7%에 불과한 매우 효과적인 냉동기가 되었다. 해수온도가 $18^{\circ}C$ 이하로 낮으면 발생하게 되는 LiBr의 결정화는 재생기에서 배출되는 엔진 자켓수의 온도를 이용하여 해수 온도를 상승시킴으로써 방지할 수 있다.

• 한국결정성장학회:학술대회논문집
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• 한국결정성장학회 1996년도 제11차 KACG 학술발표회 Crystalline Particle Symposium (CPS)
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• pp.311-352
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• 1996

Peltier 효과를 이용한 열전소자는 열응담 감도가 좋고 선택적 냉각이 가능하며 무소음, 무진동 및 소형화의 장점으로 각종 전자부품의 국부냉각소자로 응용되고 있다. 또한 최근 냉매의 사용없이 냉각이 가능한 열전재료를 이용한 자동차나 가정용 에어컨 및 냉장고 등의 각종 냉방시스템의 개발도 크게 주목을 받고 있다. 기존의 Bi2Te3계 단결정 열전재료는 성능지수는 우수하나, 기계적 취약성에 기인하여 소자가공시 수율 저하가 가장 큰 문제점으로 지적되고 있다. 이와 같은 문제점을 해결하기 위해 최근 단결정에 비해 기계적 강도가 우수한 다결정 열전재료의 제조공정에 관한 연구가 활발히 이루어지고 있으며, 그 일환으로 기계적 합금화법을 이용한 열전재료의 제조공정이 연구되고 있다. 원료금속이 고 에너지 볼-밀 내에서의 연쇄적인 파괴와 압접에 의해 합금분말로 변화되는 기계적 합금화 공정은 상온공정으로 이를 사용하여 다결정 열전재료를 제조시 기존의 다결정 열전재료의 제조공정인 "용해 및 분쇄법'과 비교하여 제조단가를 낮출 수 있는 장점이 있다. 본 연구에서는 전자냉각소자용 열전재료로서 상온부근에서 성능지수가 가장 우수한 p형 (Bi,Sb)2Te3 및 n형 Bi2(Te,Se)3 합금분말을 기계적 합금화 공정으로 제조하여 분말 특성을 분석하였으며, 가압소결 후 열전특성의 변화거동을 연구하였다. 순도 99.99% 이상인 Bi, Sb, Te, Se granule을 (Bi1-xSbx)2Te3 및 Bi2(Te1-ySey)3 조성에 맞게 칭량하여 불과 분말의 무게비 5:1로 강구와 함께 공구강 vial에 장입 후, Spex mixer/mill을 이용하여 기계적 합금화 하였다. 기계적 합금화 공정으로 제조한 분말에 대한 X-선 회절분석과 시차 열분석으로 합금화 정도를 분석하였다. (Bi1-xSbx)2Te3 및 Bi2(Te1-ySey)3 합금분말을 10-5 torr의 진공중에서 300℃∼550℃의 온도로 30분간 가압소결하였다. 가압소결체의 파단면에서의 미세구조를 주사전자현미경으로 관찰하였으며, 상온에서 가압소결체의 열전특성을 측정하였다. (Bi1-xSbx)2Te3의 기계적 합금화에 요구되는 공정시간은 Sb2Te3 함량에 따라 증가하여 x=0.5 조성에서는 4 시간 45분, x=0.75 조성에서는 5 시간, x=1 조성에서는 6 시간 45분의 vibro 밀링이 요구되었다. n형 Bi2(Te1-ySey)3 합금분말의 제조에 요구되는 밀링시간 역시 Bi2Se3 함량 증가에 따라 증가하였으며 Bi2(Te0.95Se0.05)3 합금분말의 제조에는 2시간, Bi2(Te0.9Se0.1)3 및 Bi2(Te0.85Se0.15)3 합금분말의 형성에는 3시간의 bivro 밀링이 요구되었다. 기계적 합금화로 제조한 p형 (Bi0.2Sb0.8)2Te3 및 n형 Bi2(Te0.9Se0.1)3 가압 소결체는 각기 2.9x10-3/K 및 2.1x10-3/K 의 우수한 성능지수를 나타내었다.

• 한국정보통신학회논문지
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• 제12권11호
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• pp.2083-2090
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• 2008

본 논문에서는 에너지 절약을 위한 방법으로 냉방기의 적정 온도 및 풍향을 제어하기 위하여 열 영상과 퍼지 추론 규칙을 적용한 온도 및 풍향 제어 기법을 제안한다. 온도 제어를 위한 시뮬레이션에서는 열 영상을 분석하기 위해서 영상을 $300{\times}400$의 크기를 가지는 색상 분포 영상으로 변환한다. 색상 분포 영상은 Red, Magenta, Yellow, Green, Cyan, Blue의 온도 값을 가지는 R,G, B 값으로 구성된다. 각 색상은 $24.0^{\circ}C$에서 $27.0^{\circ}C$의 분포의 온도 값을 가지며, 색상 분포 영상은 레벨 1에서 레벨 10의 높이 계층으로 분류한다. 분류된 각 계층은 고유의 색상 분포도를 가지며 색상이 가지는 온도 수치에 따라 계층별로 온도 값이 할당된다. 실내 공간의 전체적인 온도의 균형과 풍향을 제어하는 과정은 다음과 같다. 풍향의 방향 및 지속 시간, 그리고 풍향의 강도를 구하기 위한 색상 분포 영상의 온도 및 높이 값을 적용하여 퍼지 소속 함수를 설계한 후, 소속 함수의 소속도를 구하고 퍼지 추론 규칙을 적용하여 풍향의 강도를 구한다.