• Journal of Electrochemical Science and Technology
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• 제14권4호
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• pp.388-396
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• 2023

Photoelectrochemical (PEC) water splitting is a vital source of clean and sustainable hydrogen energy. Moreover, the large-scale H₂ production is currently necessary, while long-term stability and high PEC activity still remain important issues. In this study, a GaN-based photoelectrode was modified by an additional NH₃ treatment (900℃ for 10 min) and its PEC behavior was monitored. The bare GaN exhibited a highly crystalline wurtzite structure with the (002) plane and the optical bandgap was approximately 3.2 eV. In comparison, the NH₃-treated GaN film exhibited slightly reduced crystallinity and a small improvement in light absorption, resulting from the lattice stress or cracks induced by the excessive N supply. The minor surface nanotexturing created more surface area, providing electroactive reacting sites. From the surface XPS analysis, the formation of an N-Ga-O phase on the surface region of the GaN film was confirmed, which suppressed the charge recombination process and the positive shift of E_FB. Therefore, these effects boosted the PEC activity of the NH₃-treated GaN film, with J values of approximately 0.35 and 0.78 mA·cm^-2 at 0.0 and 1.23 V_RHE, respectively, and an onset potential (V_on) of -0.24 V_RHE. In addition, there was an approximate 50% improvement in the J value within the highly applied potential region with a positive shift of V_on. This result could be explained by the increased nanotexturing on the surface structure, the newly formed defect/trap states correlated to the positive V_on shift, and the formation of a GaO_xN_1-x phase, which partially blocked the charge recombination reaction.

• 한국전기전자재료학회:학술대회논문집
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• 한국전기전자재료학회 2010년도 하계학술대회 논문집
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• pp.375-375
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• 2010

CdTe as an absorber material is widely used in thin film solar cells with the heterostructure due to its almost ideal band gap energy of 1.45 eV, high photovoltaic conversion efficiency, low cost and stable performance. The deposition methods and preparation conditions for the fabrication of CdTe are very important for the achievement of high solar cell conversion efficiency. There are some rearranged reports about the deposition methods available for the preparation of CdTe thin films such as close spaced sublimation (CSS), physical vapor deposition (PVD), vacuum evaporation, vapor transport deposition (VTD), closed space vapor transport, electrodeposition, screen printing, spray pyrolysis, metalorganic chemical vapor deposition (MOCVD), and RF sputtering. The RF sputtering method for the preparation of CdTe thin films has important advantages in that the thin films can be prepared at low growth temperatures with large-area deposition suitable for mass-production. The authors reported that the optical and electrical properties of CdTe thin film were closely connected by the thickness-uniformity of the film in the previous study [1], which means that the better optical absorbance and the higher carrier concentration could be obtained in the better condition of thickness-uniformity for CdTe thin film. The thickness-uniformity could be controlled and improved by the some process parameters such as vacuum level and RF power in the sputtering process of CdTe thin films. However, there is a limitation to improve the thickness-uniformity only in the preparation process [1]. So it is necessary to introduce the external or additional method for improving the thickness-uniformity of CdTe thin film because the cell size of thin film solar cell will be enlarged. Therefore, the authors firstly applied the chemical mechanical polishing (CMP) process to improving the thickness-uniformity of CdTe thin films with a G&P POLI-450 CMP polisher [2]. CMP process is the most important process in semiconductor manufacturing processes in order to planarize the surface of the wafer even over 300 mm and to form the copper interconnects with damascene process. Some important CMP characteristics for CdTe were obtained including removal rate (RR), WIWNU%, RMS roughness, and peak-to-valley roughness [2]. With these important results, the CMP process for CdTe thin films was performed to improve the thickness-uniformity of the sputtering-deposited CdTe thin film which had the worst two thickness-uniformities of them. Some optical properties including optical transmittance and absorbance of the CdTe thin films were measured by using a UV-Visible spectrophotometer (Varian Techtron, Cary500scan) in the range of 400 - 800 nm. After CMP process, the thickness-uniformities became better than that of the best condition in the previous sputtering process of CdTe thin films. Consequently, the optical properties were directly affected by the thickness-uniformity of CdTe thin film. The absorbance of CdTe thin films was improved although the thickness of CdTe thin film was not changed.

• 한국잡초학회지
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• 제30권4호
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• pp.340-360
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• 2010

이제 바야흐로 21세기 탈석유 시대에 대비하기 위해서는 범국가적 차원의 새로운 산업전략이 필요하게 되었다. "바이오리파이너리"란 원유로부터 각종 화학제품을 생산하는 기존의 기술과 달리 석유대신 나무나 볏짚 등과 같은 식물을 원료로 해서 바이오화학제품이나 바이오연료 등을 생산하는 기술을 총칭한다. 바이오리파이너리를 통한 바이오매스 기반의 화학산업은 석유로부터 생성되는 많은 역기능적인 문제점들을 해결할 수 있다. 바이오리파이너리 기술을 이용해서 생산할 수 있는 제품을 특성별로 분류하면, 바이오 연료, 대체원료, 특수 기능물질, 바이오폴리머 등이 있으며, 이러한 공정기술 개발이 미래지속 성장 화학기술의 중심기술이 될 것이다. 바이오 연료에는 에탄올, 디젤, 수소 등이 있고, 대체원료(chemical feedstock)로서는 글리세롤, 젖산, 아세톤, 부탄올, 프로피온산, 부틸산, 부탄디올, 프로판디올, 구연산, 숙신산, 각종 아미노산 등이 해당된다. 특수기능물질 중에는 항생제, 다당류, 미생물농약, 생리활성물질 등과 각종 생촉매 전환반응 생산제품, 바이오 식품소재 등이 있고, 바이오 폴리머는 미생물 대사산물 유기산을 원료로 하는 고분자와 미생물이 직접 생산하는 바이오 폴리머 등이 있다. 이러한 공정기술 개발이 미래 지속 성장 화학기술의 중심기술이 될 것이며, 공정기술 중에서 가장 핵심이 되는 것은 충분한 양의 바이오매스 확보 및 생화학적/열화학적 전환기술이다. 바이오매스 확보를 위하여 환경적응성이 큰 잡초의 이용이 기대된다. 바이오리파이너리는 농업으로 시작되며, 농업과 화학산업의 다리역할을 하는 기술이 바로 바이오리파이너리인 것이다.

• 한국수산과학회지
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• 제29권5호
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• pp.689-700
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• 1996

1992년 국민총생산의 $1.85\%$를 차지하는 한국수산업을 자연환경과 경제활동을 하나의 시스템에서 동일한 가치 척도인 태양에너지로 나타내는 EMERGY 분석을 이용하여 자연환경의 기여도와 EMERGY지표를 작성하였다. 한국수산업의 전체 EMERGY유입량은 $634.64\times10^{20}\;sej/yr$이고, 이중 태양에너지는 전체 EMERGY의 $2.54\%$, 바람은 $1.21\%$, 비는 $23.55\%$, 조석은 $7.67\%$, 파도는 $9.77\%$, 하천은 $26.27\%$, 연료 $6.17\%$, 원양어획물은 $16.19\%$, 수입수산물은 $5.19\%$ 그리고 재화와 용역은 $1.44\%$를 나타내고 있었다. 자연환경 에너지원과 경제적인 에너지원의 점유율은 전체 수산업의 경우 $66\%,\;34\%$, 일반해면어업의 경우 $92\%,\;8\%$로 자연환경의 의존도가 높은 구조적인 특성을 잘 반영하고 있으며, 천해양식업의 경우 $44\%,\;56\%$을 차지하고 있어 일반해면어업과는 대조적으로 경제활동에 의존도가 높은 산업적 특성을 나타내고 있다. Net EMERGY yield ratio의 평가에서 전체 수산업, 일반해면어업, 천해양식업의 경우, 각각 2.98, 11.85, 1.78의 값을 나타내고 있어 한국의 일반해면어업의 경우는 뉴우질랜드 트롤어업의 자원으로서의 가치 보다는 적으나 1986년, 1987년도 시가로 원유와 석탄에 준하는 자원으로서의 가치를 나타내고 있었다. EMERGY investment ratio는 0.50, 0.09, 1.28로 나타나 바다라는 자연환경을 대상으로 하는 1차 산업의 특성때문에, 자연환경에 대한 경제적인 개발과 투자가 다른 시스템 (선진 공업국, 육상의 대도시)에 비해 적게 이루어지고 있음을 나타냈다. EMERGY exchange ratio로 전체 수산업, 일반해면어업, 천해양식업의 생산물을 평가하면 각각 6.93, 10.63, 1.25로, 소비자의 측면에서 보면 수산물에 내재된 자연환경 활동의 가치는 제대로 지불하지 않은 채로 인간의 경제활동에 대한 가치만 화폐로 지불하여 소비함으로 6.93, 10.63, 1.25배 만큼의 EMERGY 이득을 보고 있음을 나타났다. EMERGY 분석을 통한 한국수산업의 거시경제적인 가치 (Macroeconomic value)와 시장경제에 의한 평가사이에는 전체 수산업, 일반해면어업, 천해양식업의 경우 각각 6.98, 10.69, 1.25배의 가치 평가에 있어서 차이를 보이고 있었다.

• 대한환경공학회지
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• 제33권12호
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• pp.907-912
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• 2011

물의 광분해에 의한 수소생산을 위하여 이산화티타늄($TiO_2$)과 산화니오븀($Nb_2O_5$)을 이용하여 가시광선 감응 광촉매 개발을 본 연구의 목적으로 하고 있다. 이를 위하여 요소를 이용한 질소 도핑한 $TiO_2$, $Nb_2O_5$, $HNb_3O_8$ ($TiO_2-N$, $Nb_2O_5-N$와 $HNb_3O_8-N$)을 제조하였다. 그 결과 질소 도핑이 광촉매의 띠간격 에너지를 감소시킴으로써 excitation파장이 자외선 영역에서 가시광선 영역으로 이동한 것을 reflectance 관찰을 통해 알 수 있었다. 특히 $TiO_2-N$의 경우 띠 간격 에너지가 3.3 eV ($TiO_2$)에서 2.72 eV로 가장 큰 감소를 보였다. 또한, 가시광선 영역에서 로다민 B 광분해 반응을 통하여 광촉매의 활성도를 평가하였을 때, 질소 도핑한 경우($Nb_2O_5-N$와 $HNb_3O_8-N$)는 모두 80% 이상의 분해 효율을 나타내었으며 특히 $TiO_2-N$이 약 99.8%의 높은 분해율을 보여주었다. 그러나 질소 도핑을 하지 않은 $TiO_2$와 $Nb_2O_5$의 경우, 약 10% 의 로다민 B가 분해된 것으로 관찰되었다. 또한 가시광선 영역에서 각 촉매의 광전류 생성을 비교해보았을 때, $HNb_3O_8-N$ ($63.7mA/cm^2$)이 가장 높은 전류 반응을 나타내었으며 물의 광분해에 의한 수소생산량을 비교해보면 $Nb_2O_5-N$이 $19.4{\mu}mol/h$의 가장 많은 양을 생산한 것으로 나타났다.

• 생물환경조절학회지
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• 제9권3호
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• pp.161-165
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• 2000

CEM BIO P.E.필름으로 피복된 시설에서 300~1,100nm 사이의 분광투과율은 일반 P.E. 필름으로 피복된 시설보다 높았다. 전반적으로 시설내 광투과율은 이중피복, 골조, 기타시설물 때문에 노지에 비하여 절반 수준을 나타냈다. 순복사량은 CEM BIO P.E. 필름 피복시설이 5,424.5W.m$^{-2}$ 로서 일반 P.E.필름 피복시설보다 2.9% 낮았고, 광합성유효복사 투과율은 CEM BIO P.E.필름 피복시설이 3,861.2W.n$^{-2}$ 로서 일반 P.E. 필름 피복시설보다 3.8% 높았으며, 무가온기의 적산최저온도는 CEM BIO P.E. 필름 피복시설이 일반 P.E. 필름 피복시설보다 1일 평균 0.35$^{\circ}C$ 높았다. 정식후 30일의 풋고추 생육은 CEM BIO P.E. 필름 피복시설에서 초장, 경경, 엽면적, 생체중, 건물중 및 군락생산구조가 우수하였고, 과실은 과중이 11.28g으로 일반 P.E. 필름 피복시설 보다 1.25g 무거웠으며, 상품율은 2.7% 높았다. 1997년 11월 19일부터 1998년 3월 3일 사이의 수량은 CEM BIO P.E. 필름피복시설에서 7.4% 많았으나 전체적인 수량은 차이를 보이지 않았다.

• 해양환경안전학회지
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• 제24권7호
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• pp.848-857
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• 2018

최근 국제적으로 풍력, 태양광, 파도, 연료전지 등의 친환경 신재생에너지 개발이 활발하다. 특히, 해상에서의 풍력발전단지 개발은 대형화를 통한 단가 절감, 고품질의 풍력자원 활용, 발전기로 인한 소음 피해 최소화를 위해 해안에서 멀리 떨어진 위치에 대규모 부유식으로 건설되는 추세이다. 풍력발전단지의 개발은 해사안전법에 의한 해상교통안전진단제도에 따른 평가가 필요하다. 풍력발전단지의 평가는 해당 수역의 체계적인 개발, 관리, 활용을 위해 선과 면적 개념을 모두 적용하여 수행되어야 하며, 이를 위한 평가 방법과 기준이 개발되어야 한다. 이 연구에서는 해상풍력발전단지처럼 해양 공간을 평가할 수 있는 해상교통조사방법과 평가에 대한 적절한 기준을 수립하고, 이를 시스템적으로 처리할 수 있는 방안에 대해서 연구하였다. 먼저 해상교통조사를 위해 AIS와 레이더를 이용한 이동식 해상교통데이터 수집장치를 설계하였다. 그리고 선과 면적의 개념을 모두 적용한 해상교통 항적도, 밀집도, 경로 분석을 제안하였다. 해상교통밀집도는 Grid-cell의 크기를 조절하여 단위 cell에 대한 공간적, 시간적 점유율을 구분하고 해상교통 경로 분석은 해상을 통항로 또는 작업 공간으로 사용할 때를 구분하여 선박의 이동 패턴을 평가할 수 있도록 제안하였다. 최종적으로 시스템적인 해상교통데이터의 수집과 평가가 가능한 해상교통안전평가솔루션의 개념설계를 수행하였다. 이는 자동적인 해상교통데이터의 수집 저장 분류를 통해, 데이터 누락이나 오표기와 같은 인적 오류를 최소화하고 해상 공간의 용도에 따라 선과 면적 개념을 반영하여 분석함으로써 신뢰성 있는 해상 공간의 평가가 가능하게 한다.

• 생물환경조절학회지
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• 제32권2호
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• pp.157-164
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• 2023

더덕은 한국과 중국에서 주로 재배되는 약용작물로 낮은 발아율과 고온에 취약한 문제점을 지니고 있어 하절기 육묘에 어려움이 있다. 저온처리는 종자의 휴면을 타파하고 발아율을 향상시키는데 효과적이다. 차광재배는 식물체가 받는 태양광을 조절함으로써 고온과 강한 광에 의한 피해를 줄일 수 있다. 본 연구는 더덕의 발아를 위한 적정 저온처리 기간과 육묘기간 중 차광 수준을 조사하기 위해 수행되었다. 저온처리는 4℃에서 0(control), 1, 2, 3, 그리고 4주간 수행되었다. 차광 시험은 더덕을 0(무처리), 45, 그리고 75% 차광 수준에서 45일간 육묘하였다. 일주일간의 저온처리는 더덕의 발아세를 유의하게 향상시켰다. 45% 차광처리에서 더덕 묘의 초장, 엽면적, 그리고 생체중과 건물중은 유의적으로 증가되었다. 총 뿌리 길이, 뿌리의 표면적과 근단 수 등의 지하부 생육은 45%와 75% 차광처리에서 무처리에 비해 향상되었다. 묘소질 지표인 충실도와 DQI는 45% 차광처리에서 가장 우수하였다. 따라서 더덕은 4℃에서 일주일간 저온처리를 거친 후 파종하고, 하절기 육묘 시 45% 차광처리를 통해 안정적인 육묘가 가능할 것이다.

• 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.