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시중에 나오는 대부분의 광전효과 실험장치는 플랑크 상수를 구하는 데에 초점이 맞추어져 있고, V-I 그래프가 실제로 포화되는지, 어떤 개형인지에 관한 내용을 실험하기는 어렵다. 또 이러한 기구들은 광원 밝기 등을 정확히 조절할 수 없어 광전관의 여러 가지 특성을 빛의 세기, 파장을 다르게 하여 측정하는 실험이 불가능했다. 또 기본적으로 달린 전압계와 검류계가 대부분 아날로그식이어서 오차가 크며, 내부의 회로를 관찰하거나 변형하는 것이 불가능하다. 본 연구에서, 광전효과 실험장치를 직접 설계 및 제작하였다. 먼저 레일을 이용해 높은 정확도를 가지는 기본적인 실험장치를 설계하고, 검증을 위해 여러 가지 광전효과 실험들을 수행하였다. 그 후, 더 정밀한 측정과 상기한 문제의 해결을 위해 실시간으로 조도를 측정하며 실험 오차를 최소화하며 그 구성과 실험 절차를 단순화한 소형 실험장치를 구성하였다. ▪ 주제어: 광전효과, 정밀도, 소형화, 실험 장비 개선
본 연구에서는 점성이 높은 용액 속에서 회전하는 교반 막대가 부양하는 현상에 대해 탐구하고 부양의 최적의 조건을 알아내는 것을 목적으로 한다. 직접 제작한 교반기와 교반 막대를 사용하여 용액의 점성과 자석 간 거리를 조절해가며 교반 막대의 운동과 교반기 자석의 진동수를 측정하여 교반 막대의 안정도를 계산하였다. 결론적으로 x-y평면 상 안정도는 자석 간 거리, 용액 점성와 무관한 경향성을 띠었고 z방향에 대해서는 자석 간 거리가 작을수록, 용액의 점성이 클수록 불안정해지는 경향을 띠었다. 이러한 경향성을 바탕으로 부양을 위한 최적의 조건을 알아낼 수 있을 것이다. ▪ 주제어: 교반 막대, 안정성, 점성, 자기력, 대류
본 연구는 Whirly tube를 돌렸을 때 나는 소리를 분석하고, 소리의 주파수를 설명하는 이론 모델을 제작하기 위해 진행되었다. 열린 관 보정, 도플러 효과, 정상파를 활용하여 이론 모델을 제작하였다. 이론모델에서 얻은 이론값과 실험값을 비교하였다. 관에서 소리가 나는 이유를 규명하기 위해 주름이 있는 관과 주름이 없는 관을 가지고 실험을 진행하였다. 실험 결과 주름이 있는 관에서만 특정한 배음 형태의 소리가 측정되었다. 관의 길이를 변화시키며 실험한 결과 관의 길이가 짧을수록, 직경이 좁을수록 발생하는 소리의 주파수가 증가한다는 결론을 도출할 수 있었다. 관의 주름 개수는 큰 영향을 주지 않았으며, 우리가 세운 이론 모델의 정확도가 높다는 결과를 얻었다. ▪ 주제어: Whirly tube, 배음, 공명, 회전, 베르누이 방정식
쌍극자 망원경을 제작하고 21cm 파장의 전파를 전천 관측하여 전파세기와 2차 우주선의 구성 성분 사이의 상관관계를 구하려고 하였다. 하지만 쌍극자 망원경 제작에 실패하고, 전천 관측에 앞서 태양전파의 증가가 2차 우주선의 전자 flux의 상대적 감소를 일으킴을 보이려 하였다. 태양전파는 21cm 파장의 적절한 데이터를 얻지 못하여 10.7cm 파장의 전파를 SAPC에서 다운받아 사용하였다. 관측된 2차 우주선의 구성 성분 분석을 위하여 Geant4를 사용하였으며, 시뮬레이션 결과와 알려진 사실1)을 이용하여 관측된 2차 우주선의 에너지가 8MeV ~ 10MeV임을 알아내었다. 이후 확인된 측정 한계 에너지로 시뮬레이션 데이터를 보정 하였다. 우주선 구성 성분 분석을 위하여 ch2/ch32) 히스토그램의 분포를 비교하였다. 우주선과 전파관측일의 차이를 -50일~+50일까지 하루씩 변화시키며 선형회귀분석을 하였고, 태양전파 관측 8일 전 ch2/ch3 히스토그램의 표준편차와 태양전파의 상관관계가 가장 높은 것으로 나타났다. ▪ 주제어: 우주선, Geant4, 태양 전파(10.7cm)
본 연구의 목적은 목발의 문제점 분석 및 해결방안 모색을 위해 목발 사용자의 움직임과 이때 가해지는 힘을 측정하여 기존 목발의 문제점을 지적하는 것이다. 설문조사를 통해 사람들의 의견을 수립하고 이를 토대로 실험을 설계 및 진행하였다. 자이로-가속도 센서를 목발 사용자의 상완과 하완에 부착하여 팔의 움직임을 하였고 이를 최고 제곱법과 푸리에 변환을 이용해 함수식으로 표현해보았다. 마찬가지의 방법으로 로드 셀 센서를 목발 손잡이를 대신하여 부착함으로 목발 사용자가 보행 시 전달되는 힘의 크기를 정량적으로 측정할 수 있었다. 이를 토대로 충격량을 계산해보았으며 이를 목발 보행 과정과 연관지어 기존 목발의 문제점인 사용시 불편함에 대한 근거과 해결방안을 들 수 있었다. ▪ 주제어: 목발, 최소제곱법, 푸리에 변환, 로드 셀, 충격량
본 논문은 코로나 방역에서 에탄올 소독액 분사의 효율을 높이기 위한 분사기의 개조, 개발을 목적으로 하며, 전산유체역학(Computational Fluid Dynamics, CFD)을 이용한 분사기의 유동을 해석하고 처리하기 위한 시스템을 구상하고 효율적인 분사모델을 3D 모델링을 통해 구현하는 것에 대해 연구하였다. 분사 효율을 개선하기 위하여 프로그램 내에서 분사출구의 직경, 노즐압력, 출구 직경, 유체의 점성 등 다양한 요인들을 변인으로 하여 시뮬레이션하여 적합한 모델을 찾아낸 후 실제 모델링에 적용하였다. 프로토타입을 제작하여 테스트해보는 과정을 거치며 실제 상황에서 발생할 수 있는 변수들을 찾아 피드백하며 고른 분사 분포를 얻을 수 있었다. ▪ 주제어: 전산유체역학(CFD), 분사기, 입구, 분포
본 과제연구는 대중에 일반적으로 기술이 공개되어 있지 않은 두 스피커에서 나오는 음향을 보정해 입체적인 음향으로 인지하도록 하는 가상 입체음향 기술을 실제로 구현해보기 위한 목적으로 진행되었다. 최근 각 분야에서 입체 음향에 관련된 기술의 활용 비중이 증가함에 따라 본 과제연구에서는 각도에 따라 수음되는 진폭 크기의 변화를 이용하여 간단하고 저렴한 비용으로 가상 입체 음향을 구현해보고자 하였다. 이에 따라 두상 마네킹과 마이크로 얼굴 모형을 제작, 각도를 변화시켜가며 특정 음원을 수음시킨 다음 진폭 분석을 진행하였다. 결과적으로 각도에 따라 음향의 세기는 달라졌으나 그 경향이 불규칙하게 나타나 각도에 따른 일정한 경향성을 분석 할 수 없었고, 수음되는 소리 크기의 변화를 측정하기 위해서는 더 정밀한 실험 방법과 분석이 필요하다는 결과를 얻을 수 있었다. ▪ 주제어: 입체 음향, 음파, 공간감, 가상 서라운드 사운드
찜기 모형과 과학 상자를 이용하여 만든 초점 조절이 가능한 장치는 주어진 범위 내에서 리모컨을 통하여 곡률을 조절하여 초점을 바꿀 수 있게 만들었다. 초음파의 세기가 거리의 제곱에 반비례한다는 결과를 실험적으로 확인했다. 초점이 곡률 끝에 보다 밖에 있는 경우에 초점에서의 초음파의 세기가 가장 크게 관측되었고 초점에서 거리가 떨어질수록 초음파가 모이는 세기가 급격히 감소하는 것을 볼 수 있었다. 또한 반사 되어서 모을 때 초음파의 세기가 반사시키지 않고 바로 모았을 때와의 차이가 크게 나지 않으므로 초음파를 반사시키고 이를 곡률을 조절하여 초점에 모으는 것이 의미가 있다. SLA 3D 프린터를 이용하여 초점 조절 장치의 모형을 만들고 조립하여 측정을 해보았을 때 초음파 집중 장치로써 역할을 할 수 있다. ▪ 주제어: 원뿔 곡선, 3D 프린터, 초음파, 초점 조절, 오실로스코프
자동차에 사용되는 댐퍼에는 다양한 종류가 있다. 그 중 우리가 주목한 것은 유체의 점도를 활용한 유체 댐퍼이다. 현재 상용화된 유체 댐퍼로는 MR 댐퍼가 있지만, 이는 값이 매우 비싸고 작용하는 방식도 복잡하다. 그래서 MR 유체와 같은 효과를 내면서 더 값이 싸고 효율이 좋게 유체 댐퍼를 만들어보고자 이 연구를 시작하였다. 나아가, ER 유체의 지속성에 관한 문제점도 ER 유체의 상용화에 큰 벽이 되기에 이에 관해서 연구할 가치가 있다. 우선, ER 유체를 직접 제작했다. 또한, ER 댐퍼를 프로그램을 통해서 직접 설계해서 3D 프린터를 이용해서 뽑았다. 나아가 ER 유체를 이용해서 만든 ER 댐퍼의 성능을 점도를 이용해서 측정하고, 이를 MR 댐퍼의 성능을 측정한 논문과 비교하였다. ER 유체의 단점을 보완하기 위해서 ER 유체의 전도성 입자가 가라않지 않게 하기 위해서 다양한 방법을 ER 댐퍼에 적용해 보았다. ▪ 주제어: Er 유체, Er 댐퍼, 3D 프린터, Mr 댐퍼, Mr 유체
스마트폰 및 타블렛 PC, LCD, LED TV 등의 사용이 증가하면서 전자 제품은 우리 생활에 많은 영향을 끼쳤다. 이러한 전자 제품들을 사용하기 위해서는 전원을 공급해 주어야 하는데, 다양한 입력 전원이 현재 존재한다. 그러나 현재 우리는 대부분 선을 이용하여 전원을 공급하고 있다. 그러나 선에 따른 설치 장소와 이동의 제약 등의 불편을 해소하기 위해 무선 전력 전송(Wireless power transfer)에 대한 관심이 증가하였다. 또한 최근 수년동안 WI-FI, Bluetooth, RFID 등과 같이 무선 전송을 이용하는 기술이 급속하게 발전해왔다. 따라서 무선전력전송의 효율을 증대할 수 있는 방식을 찾아 탐구할 것이다. ▪ 주제어: 무선 전력 전송, 자기 공진 방식, 코일의 기하학적 구조
▪ 주제어: 드론, 항공기, 아두이노, 파이썬, 군집비행
미래에 사용될 많은 양의 전기를 효율적으로 사용할 방법인 무선 전력 송신의 주요 기술인 테슬라 코일에 대해 더 자세히 알아보고 RLC회로를 구현함으로써, 실제 RLC회로가 작동하는 것을 확인하고, 전기적 공진 현상에 대해 탐구하는 것이 목적으로 하였다. 탐구결과 주요 변인은 공진주파수의 일치여부, 코일의 감은 횟수, 안테나 여부, 특정한 거에 위치할 때였다. 실제 무선 충전에 적용을 위해 중첩된 코일, 전기를 공진시키는 매개 등의 연구를 통해 개선해 나갈 것이다.