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현재 교육 현장에서는 까다로운 실험 과정, 장비 사용의 어려움 등으로 인해 실험이 활발하게 이루어지지 않고 있다. 우리는 간섭, 회절 실험을 DSLR을 이용하여 보다 수월한 실험을 하고 오차 요인까지 줄이는 연구를 하였다. 실제 광량을 알기 위해 ND 필터로 CCD가 수용하는 광량의 관계식을 찾고 실험을 통해 이론적인 그래프를 얻기 위해 셔터 타임을 조절하여 노이즈가 적은 자료로 그래프를 조합한다. 실험 결과 실제 광량은 CCD감지 값의 이차함수 형태로 나오게 되었고 얻은 각 셔터 타임의 데이터에 이론값이 되게 하는 최적화된 행렬을 곱해주면 이론값과 거의 동일한 그래프를 얻을 수 있었다.
페로플루이드를 통한 에너지 하베스팅 기술은 자기장이 존재할 때, 페로플루이드의 자기 쌍극자 모멘트 변화를 원리로 한다. 자기장 속에 존재하는 페로플루이드가 진동을 받아 출렁이면 내부 자기 ᄊᆞᆼ극자들은 변위를 가지게 된다. 이들은 자기선속을 변화시키고, 전자기 유도 현상에 의하여, 유도 전류가 발생하여, 전기를 수확할 수 있다. ▪ 주제어: 에너지 하베스팅, 냉각탑, 페로플루이드
부메랑의 형태에 따른 안전성을 사고 사례를 통해 대략적으로 평가해본다. 또, 부메랑의 형태에 따라 어떤 운동 양상을 띨지를 예상하고, 이후 실제 실험결과와 비교해 볼 것이다. 부메랑의 운동을 촬영한 후 프로그램을 이용해서 분석한다. 분석을 통해서 얻어낸 시간에 따른 위치, 속도, 가속도가 이론적으로 얻어낸 값과 다른지, 다르다면 그 이유는 무엇인지 탐구한다. 이 과정에서 스플라인 함수가 사용된다. 이렇게 실험을 반복해서 얻은 자료를 바탕으로 시중에 나와 있는 각 부메랑의 안정성, 회수율 등의 항목에 점수를 매긴다. 최종적으로 안전하고 회수율이 높은 부메랑의 형태를 구상 및 제작하고, 위의 연구 과정과 같이 객관적인 기준을 세워 점수를 매기고 실용성을 평가한다. ▪ 주제어 : 부메랑, 세차운동, 안전, 즐거움, 유체 역학
본 연구는 공기 중에서 흔히 사용하던 아두이노 초음파 센서를 수중에서도 사용이 가능하게 하며, 초음파를 집음 하는 효율을 높이는데 목적이 있다. 초음파의 집음 효율을 높여줄 정합층을 제작하여 초음파 수신의 효율을 높이고자 했다. 이를 위해 먼저 초음파 센서의 내부 구조를 파악하였다. 그 후 센서 내부의 압전 진동자의 구성 성분을 파악하였고, 이에 맞춰 적당한 정합층을 선별해 제작하였다. 방수가 가능한 키트를 만든 다음 안에 아두이노 회로에 필요한 부품과 정합층을 부착한 초음파 센서를 넣어 거리 측정 여부와 효율 향상 여부를 실험하였다. 위 실험을 통해 본 연구는 수중에서 아두이노 초음파 센서에 사용해야 할 정합층의 재질과, 수중에서 초음파 센서가 작동이 되기 위한 조건을 나타낸다. ▪ 주제어: 정합층, 음향 임피던스, 아두이노, 초음파, 집음 효율
과학 기술이 발전함에 따라 외계 행성과 같이 미지 세계에 대한 탐사 기술의 필요성이 대두되고 있으며, 특히 드론은 탐사 장비로서 많은 주목을 받고 있다. 본 연구에서는 압력에 따른 드론의 소비전력을 측정하여 극한 환경에서 드론의 사용 가능성에 대해 알아보았다. 실험 결과 기압이 낮아지면 드론을 호버링 시키는데 더 많은 에너지가 소비되었다. 이는 기압이 작아지면 공기입자의 방해가 적어지기 때문에 프로펠러를 회전시키는데 더 적은 전력이 필요하지만, 기압이 작아져 공기입자의 방해가 적어지면 작용 반작용에 의해 드론이 받을 수 있는 힘도 작아지므로 드론을 띄우기 위해서는 프로펠러가 더 많이 회전해야 하는 것으로 해석할 수 있고, 결과적으로 회전수 증가에 의한 효과가 더 크다는 것을 알 수 있다. ▪ 주제어 : 기압, 선풍기, 드론, 소비전력, 효율
점탄성 물질은 기존에 실생활 속에서 댐핑 기술 등 진동을 감쇠시키는 용도로 사용되어 왔다. 본 연구팀은 이 점에 착안하여, 소리도 파동의 일종이므로 점탄성 물질이 흡음성과 차음성이 높을 것으로 추측했고, 이를 확인하기 위해 감자 전분을 사용한 친환경 점탄성 물질으로 연구를 진행하게 되었다. 우선 배합 비율에 따른 점도, 즉 점탄성을 측정한 결과 전분의 농도가 증가할수록 분자 얽힘 구조가 많아지게 되어 점탄성이 증가하였다. 그리고 이중 벽 아크릴 상자를 사용하여 차음성을 탐구한 결과 농도가 증가할수록, 두께가 증가할수록 차음 효과가 증가한 것을 확인할 수 있었다. 다만 일정 두께 이상에서는 오히려 소음의 증폭 현상이 나타났다. 점탄성 물질의 적합성을 판단하기 위해 시중의 방음재와 비교한 결과 점탄성 물질이 시중의 방음재보다 차음 효과가 좋았다. 마지막으로 임피던스 튜브를 이용한 흡음성 실험에서는 점탄성 물질은 특정 주파수 음역대에서 특히 소음을 잘 흡수하였으며 농도가 증가할수록 흡음 효과가 증가하였다. ▪ 주제어: 점탄성, 흡음성, 차음성, 크리프 현상, 파동 감쇠
본 연구는 요철 지형 탐사용 타이어로써 타이어 자체에 유동성이 있는 Airless 타이어를 사용하는 동시에 타이어 내부의 장력 조절을 가능하게 하여 타이어의 유동성을 조절할 수 있는 “장력 조절이 가능한 Airless 타이어”를 제시하고 직접 제작하였다. 실험을 통해 요철 지형을 주행할 때에 장력이 작은 경우에는 타이어의 유동성이 커지므로 장력이 큰 경우에 비해 주어야 하는 최소 힘이 작지만 에너지 손실이 크다는 결과를 얻었다. 또한 장력 조절에 따른 히스테리시스 그래프를 통해 타이어의 구름 저항을 비교한 결과 장력이 작은 타이어의 구름 저항이 장력이 큰 경우보다 크다는 결과를 얻었다. 그래서 평지에서는 장력을 크게 하고 요철 지형에서는 장력을 작게 하여 주행할 수 있는 “장력 조절이 가능한 Airless 타이어”가 한가지 형태의 타이어로 주행하는 것보다 효율적이라는 결론을 내렸다. ▪ 주제어: Airless 타이어, 히스테리시스 곡선, 유동성, 장력 조절
요즈음 원격으로 조종할 수 있는 소형 탐사용 로봇이 재난구조 혹은 군사용의 목적으로 각광을 받고 있다. 그중에서도 캐터필러를 사용하여 구동하는 경우는 험지 주행에서 장점이 있어서 더욱 주목을 받고 있다. 그러나 캐터필러를 사용한 소형로봇은 대형 로봇과 달리, 장애물이나 계단 등을 넘어가기가 힘들다는 단점이 있다. 이를 극복하기 위해 캐터필러가 계단 주행을 할 수 있게 하는 메커니즘을 탐구하게 되었다. 우선, 캐터필러가 계단을 넘어가기 위해서는 어떠한 조건이 필요한지에 대한 탐구를 그냥 계단을 넘어갈 때와 앞바퀴가 걸쳐있는 상태로 나누어 실험을 했고, 앞바퀴가 계단에 걸쳐져 있는 상태를 만들어줄 수 있도록 하기 위해 크로스 브레이싱 구조를 이용한 메커니즘을 고안하였다. 이로써, 계단의 높이를 측정하여, 계단의 높이를 알게 된다면, 연구 1의 결과에 따라 계단을 올라갈 수 있는, 지지대의 최소한의 높이를 계산해, 연구 2의 결과에 따라, 크로스 브레이싱 구조의 높이를 조절 하게 된다. 이로써 캐터필러를 이용한 RC카가 계단이나, 지형지물을 넘어갈 수 있게 될 것이고, 다양한 방면에서 사용이 가능해질 것으로 예상된다. ▪ 주제어: 캐터필러, 라즈베리파이,
우리 연구팀은 이동에서 백팩의 착용감 향상으로 학생들 및 직장인들의 피로도를 줄여 학습 및 작업의 효율성을 늘리기 위해 흔히 사용하는 백팩의 구조를 연구하고 이를 기반으로 신체에 부담을 줄여주는 백팩의 효율적인 착용방법을 도출·제안 하고자 한다. 실험을 통해 선정된 신체에 부담을 주는 백팩의 요소들의 역학적 특징을 분석하고, 학생들과 직장인들의 백팩에서 가장 효과적이라고 판단되는 특정 요소의 역학적 힘을 분배하여 효율적인 Backpack의 착용 법을 환경에 따라 제안할 계획이다. 또한, 제안된 Backpack 착용법이 실제로 피로도의 해소와 작업의 효율성 등의 개선에 있어 우리가 기대한 만큼의 효과를 보이는지, 기존에 백팩을 편하게 매기 위해 이용해왔던 앞으로 매는 방법 등의 이용을 대체할 수 있는지 연구·분석해본다. ▪ 주제어: 백팩, 피로도 해소, 신체, 흔들림
엄청난 양의 기포가 올라와 있음을 알 수 있다. 하지만 어떤 경우에는 액체가 흘러 넘치지 않는다. 흔들지 않거나, 흔든후 시간이 오래되거나, 병을 두드리는 등의 행위는 탄산음료에서 액체의 분출량과 기포를 감소시키는 원인들로 볼 수 있다. 이 원인들이 액체의 분출에 미치는 영향을 알아보기 위해 변인 (시간, 온도, 액체종류등)을 달리한뒤 개봉 후 분출량을 비교함으로서 연구해보았다. 온도의 경우 분출양과 기포의 양에 가장 큰 영향 (온도가 높을수록 분출량 증가)을 주는 것으로 나타났으며, 시간 또한 지대한 영향(흔든 후 시간이 짧을수록 증가)을 미쳤음을 알 수 있다. 하지만 그 외의 요인(병을 두드린 횟수, 액체의 종류)에는 별 다른 분출량 방출에 관한 차이를 얻지 못했으며, 결과적으로 온도와 시간, 그리고 액체의 종류에 대해서만 분석이 가능하다. 이러한 연구결과는 탄산이 포함된 액체를 보관시 낮은 온도, 적은 흔들림 이라는 환경을 적용해야 하는 실험적인 이유를 포함한다. ▪ 주제어: 온도, 압력, 시간, 액체의 종류
본 연구는 탐지 장치의 배열을 이용하여 가청 진동수 영역의 음파를 발생시키는 음원의 위치를 측정하고 측정의 정확도를 방해하는 요소에 대하여 탐구하였다. 이를 위하여 진폭의 비율과 거리에 따른 TDoA(도달 지연 시간)를 이용하였는데, 먼저 평면상에 음향 탐지 센서를 배열하여 다양한 진동수 조건에서 거리에 따른 진폭 변화를 측정하였고 거리에 따른 진폭의 추세선에서 지수의 오차를 비교하였다. 그 결과 실험한 진동수 대비 오차 평균이 0.33~0.42m 정도임을 알 수 있었다. 다음으로 거리에 따른 도달시간 차이에서는 음원으로부터 거리가 5m일 때 상대 오차가 작은 것을 확인하였다. 마지막으로 공간상 배치인 정사면체에서 적용하였을 때 특정 거리 차이에서는 측정이 되지 않음을 알 수 있었다. 이를 통해 가청 진동수 영역의 음파를 이용한 거리 측정에 대한 시사점을 얻을 수 있었다. ▪ 주제어: TDoA, 허상음원, 도달 지연 시간
본 연구는 유한한 여러 겹 솔레노이드의 중심축 상에서의 자기장을 구하는 식과 여러 겹 솔레노이드와 자석 사이 상호작용 때문에 발생하는 힘을 구하는 식, 유한한 원뿔대 솔레노이드의 중심축 상 자기장을 구하는 식을 전자기학적 지식을 이용해 이론적으로 유도한 다음 이를 자기장 측정 센서, 힘 센서와 같은 실험기구를 이용해 실험적으로 검증했다. 그 결과 실제 측정값과 비슷한 경향을 보이며, 실험적 오차를 고려했을 때 유도를 통해 얻게 된 식들이 유의미하다는 결론을 내리게 되었다. ▪ 주제어: 여러 겹 솔레노이드, 자기장의 세기, 솔레노이드와 자석의 상호작용에 의한 힘, 이론 식 유도, 실험적 증명