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정삼각형 형태로 층, 총 개의 원통이 쌓인 형태의 안정성에 대해 탐구하였다. 안정성은 전체적인 계가 수평 방향으로 얼마만큼의 가속도까지 평형을 유지할 수 있는지로 정의하였으며, 이 가속도를 라 하고, 원통과 원통, 원통과 지면 사이의 마찰계수를 라고 했을 때 평형을 유지하기 위해 필요한 최소의 를 이라 할 때 와 의 관계를 살펴보고자 한다. 일반적인 의 경우에 대한 어려움으로 의 경우를 먼저 해결하였으며, 여기서 직관으로 얻은 통찰로 일반적인 에 대해 풀어야 하는 방정식을 얻어내는 코드를 구축하였고, 의 경우 직접 이를 표현해 보았다. 이 방정식은 우리가 가진 컴퓨터의 한계로 풀지 못했으나, 충분히 고성능의 컴퓨터라면 필요한 데이터를 얻을 수 있을 것으로 보인다. 하지만 자유도가 으로 이기 때문에 이 커질 경우 요구되는 컴퓨팅 파워가 빠르게 증가하여 계산에 한계가 발생할 것으로 보인다.
원하는 위치에 원하는 형태의 파동을 정확하게 전달하는 것은 기술적으로 매우 중요한 주제이다. 본 연구에서는 원하는 위치에서 물결파가 특정 진폭을 가지도록 파원의 진동을 설정하는 방법을 찾는 것에서 출발하여 등방적으로 진행하는 임의의 파동이 특정 위치에서 원하는 형태를 가지도록 파동을 생성하는 방법을 제시한다. 1, 2, 3차원에서 한 점으로부터 일정한 거리만큼 떨어져 있는 파원들이 중심부 주변에 형성하는 파동을 계산한 뒤, 푸리에 변환을 활용하여 파원의 각 지점에서 일으켜야 하는 진동의 형태를 구하는 방식으로 논의를 진행하며, 이후 본 연구에서 제시하는 방식이 무수히 많은 점파원으로 이루어진 이상적인 파원뿐만 아니라 실제 파원을 이용해도 이상적인 경우와 비슷한 파동을 생성한다는 것은 보인다. ▪ 주제어: 물결파, 푸리에 변환, 원형 파원, 중심부 근사
소프트 로봇은 유연하고 외부 충격에 강하기 때문에 다양하게 활용될 수 있는 장점이 있다. 때문에 소프트 액추에이터들이 활발하게 연구되고 있지만 소프트한 재질의 특성 때문에 강성 조절에 한계가 있었다. 만약에 한 액추에이터 안에서 강성이 조절될 수 있다면 보다 효율적으로 활용될 수 있다고 가정하고, 실리콘 재질의 두 탄성체를 대칭적으로 접합한 후, 양쪽에 같은 크기의 공압이 가해졌을 때 강성이 커지고, 양쪽의 공압 차이에 따라 구부림 정도가 달라지게 하여, 한 액추에이터 안에서 강성이 조절되는 소프트 액추에이터를 제작하였다. 또한, 정확한 작동을 위해 구부림 각도와 강성을 독립적으로 제어하기 위한 2-입력 2-출력 piecewise PID 제어기도 설계하였다. 실험을 통해 고정된 각도에서 강성을 강화시키는 방향으로 강성 강화를 할 수 있었으며, 구부림 제어는 까지 약 1초안에, 강성 제어는 2.5N까지 0.5초안에 도달하는 결과를 얻었다. 수초 범위의 반응속도로 구부림 제어와 강성 제어를 별개로 정확하게 제어할 수 있었다. 그리고 세손가락 그리퍼를 제작하여 강성 강화를 통해 무거운 물체를 들어 올릴 수 있었다. ▪ 주제어: 강성 제어, 공압식, 소프트 액추에
액체 줄기가 액체 방울로 분화하는 현상은 연속 방정식, 베르누이 방정식, 표면 장력, 점성 등 유체의 여러 특성이 종합적으로 작용하면서 나타나는 현상이다. 여러 조건을 변화시키면서 이 현상을 관찰하고 유체의 특성들과의 경향성을 비교하고 정량적으로 분석한다면 유체의 운동에 대한 이해를 높일 수 있을 것이다. 액체 줄기가 액체 방울로 분화하는 특정 높이를 결정하는 요인들은 무엇이 있으며, 이 요인이 어떻게 작용하는지 경향성을 분석하고 마지막으로 이론적으로 식을 세워 이론식과 얼마나 맞는지를 확인해 보았다. ▪ 주제어: 물줄기, 점성, 표면장력, 낙하 길이, 물방울
악셀점프의 안정성을 분석하기 위해서 악셀 점프를 3단계 (take-off, rotation, landing)으로 구분하여 분석하였으며, 피겨 스케이팅 선수를 간단한 modeling의 형태로 분석하기 위해 타원 포물면의 형태(human-like model)를 사용하여 분석하였다. 정량적인 분석을 원칙으로 하되, 필요에 따라 근사 정도의 타당성을 검증하기 위한 목적으로, 3D 프린터를 이용하여 만든 model의 motion 분석을 병행하였다. 악셀점프의 안정성을 판단할 때, 지면에 닿는데 걸리는 시간이 길수록, motion 도중 수직항력의 최댓값이 클수록 안정한 것으로 판단하였다. 안정성을 극대화하기 위한 조건은 신체와 연직선이 이루는 각도가 작고, 각속도의 좌우축 성분이 전후축 성분보다 작아야 하며, 점프 단계에서 초기 속력을 크게 하여 회전 단계에서의 각속도를 최소화해야 한다는 것이 있다. ▪ 주제어: N-axel, 안정성, 오일러방정식
We study a 1 + 1 dimensional model of a AdS-Rindler holographic superconductor coupled to a conformal defect. We calculate the expectation value of the condensate field as a function of temperature numerically using the shooting method. The results are qualitatively similar to BCS theory. Spontaneous symmetry breaking happens below the critical temperature, indicating a superconductor phase with a second order phase transition. We calculate that the expectation value of the charge density changes near the conformal defect, indicating that coupling the holographic superconductor to a conformal
일상생활에서 옷이나 수건 등을 사용하기 위해 건조를 진행하면 직물 구조가 수축하거나 뻣뻣해져 불편함을 느끼는 경우가 다분하다. 따라서 옷과 같은 직물의 건조 과정에서 수축하거나 뻣뻣해지는 현상의 원인을 규명하기 위해 연구를 진행했다. 건조 과정에서 면의 뻣뻣해짐이 섬유 내 결합수의 존재 때문이라고 한 것을 선행 연구에서 찾았고, 건조할 때 젖은 직물의 수축을 직물 격자에서 물 분자와 원사 간 힘들이 평형을 이루는 상태에서 가장자리부터 물 분자가 증발해 직물 격자 구조를 지탱하는 힘의 평형 상태가 깨져서 일어나는 이론적 모델을 제작하고 실험적 검증을 거쳤다. 적외선 수분 측정기와 건조기, 자연건조를 통해 건조한 시료를 SEM을 이용해 격자 간 거리를 측정해 수축률을 계산하고, 인장강도 측정기로 변위에 따른 하중을 측정해 인장강도 측정기가 직물에 한 일을 계산하고, 함수율 측정기를 통해 직물의 함수율을 측정했다. 실험 결과로 직물의 수축은 자유수가 증발하는 역학적 과정에 의한 모델을 제작함으로써 설명할 수 있었고 직물의 뻣뻣함은 자유수와 결합수의 분포에 따른 직물 격자 구조에서 원사 간 마찰력과 섬유와 자유수 간 인력, 결합수의 존재로 커진 원사의 장력을 고려해 최종 모델을 완성함으로써 설명하였다.
반발계수에 대한 식을 보면 떨어뜨리는 높이와 튀어 오르는 높이가 관련되어있다. 반발계수는 상대 속도의 비율로 정의되는데 이는 곧 운동에너지의 전달율이라고 할 수 있다. 따라서 반발계수는 운동량 보존에 의해 물체마다 일정한 값이 정해져있지만, 공의 경우에는 그 공기압에 따라서 튀어 오르는 정도가 달라지게 된다. 그래서 우리는 반발계수가 공의 종류, 공의 대기압과 어떤 관련이 있는지 확인해보려고 연구를 진행하게 되었다. 슬로우 모션을 사용하여서 물체가 다시 튀어 오르는 높이를 확인하였고 떨어뜨리는 높이와 튀어 오르는 높이를 통한 반발계수의 그래프를 도출해 내었고 그 후, 각각의 그래프를 분석하는 작업을 하였다. 실험을 통해 공기압의 증가에 따른 반발계수의 증가 양상을 확인할 수 있었다. ▪ 중심어 : 공기압, 반발계수, 슬로우 모션, 운동량 보존, 에너지 보존, 상대 속도
학교 물리학 시간에 단순조화운동을 배운 후 진동하는 자도 단순조화운동으로 분석할 수 있는지 의문을 품게 되었음. 자의 진동주기와 자의 길이가 어떤 관계를 갖고 있는지 쇠자와 플라스틱자를 이용해 실험을 하였음. 자에 올려진 질량체의 위치를 다르게 할 경우 주기가 어떻게 변화되는지 쇠자와 아크릴 막대를 이용해 실험을 하였음. 자에 올려진 질량체의 위치를 일정하게 하고 질량체의 무게를 다르게 하였을 때 자의 진동주기가 어떻게 되는지 의문을 품고 이론적 탐구를 먼저 진행해 가설을 세운 후 쇠자와 아크릴 막대 등을 이용한 실험을 하였음. ▪ 주제어: 물리 진자, 진동주기, 자의 진동, 막대의 진동
종이 입체 tessellation 구조중 충격흡수재 활용가능성에 대하여 연구하였다. 격자당 길이와 각도 를 변화시키며 탄성계수를 측정하였음. 충격흡수재가 가져야하는 특정 탄성계수값이 각도와 격자당 길이기 영향을 끼치는지 알아보았고 어떤 조건을 만족해야 하는지 실험을 통해 알아보았다. ▪ 주제어: 종이접기, 충격흡수, 허용하중, 압축, 구조
이 연구에서는 마찰로 소비되던 에너지를 이용할 수 있도록 확장된 풍력 발전 구조를 제안한다. 새로운 구조의 차별성은 실을 이용한 기계적 마찰 최소화와 꼬인 실이 풀리면서 이뤄지는 2차 발전에 있다. 꼬임이 풀리는 에너지를 이용하기 때문에 실의 종류에 따른 비틀림 상수와 장력 등이 조작 변인으로 작용한다. 2차 발전에 의한 전력 생산만을 비교하였을 때, 고무줄이 높은 효율을 보여주었으며 실의 종류와 관계없이 새롭게 고안한 발전기의 효율이 기존 방식의 발전기 효율보다 높음을 확인할 수 있었다. 더 명확한 비교를 위해 바람의 세기가 더 일정하게 주어질 수 있도록 하여 실험을 진행하고 효율의 증가를 위해 수정된 풍력 발전기 모델의 상, 하부에 위치한 실 접합부위에서 일어나는 마찰을 줄일 수 있는 방안을 고안할 것이다. ▪ 주제어: 풍력발전기, 실, 비틀림, 에너지 손실, 기계적 마찰, 전자기 유도
물리 문제를 풀 때 수직항력의 작용점을 거의 항상 물체의 질량중심 아래에 표시한다. 하지만 물체가 빗면위에 있거나 외력이 가해지고 있는 상황에서는 토크 평형을 만족하기 위해서는 수직항력의 작용점 위치가 이동해야 한다. 이러한 이동 거리는 빗면의 각도와 질량중심의 높이에 의존하고 이러한 성질을 이용해 수직항력의 이동 거리를 압력센서를 이용해 측정하여 실험적으로 질량중심의 높이를 구할 수 있음을 확인하였다. 실험적인 결과로부터 아두이노를 활용하여 물체를 올려놓기만 하면 물체의 질량중심의 x, y, z 좌표를 구해주는 장치를 개발하였다. 그리고 이를 응용하여 물체의 가속도를 측정할 수 있는 장치를 고안하고 제작하였다. ▪ 주제어: 수직항력, 수직항력의 작용점 이동, 질량중심, 압력센서