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본 연구에서는 Mantis shrimp가 먹이활동을 할 떄 사용하는 앞다리의 타격을 분석하여 실제 기계장치에 구현할 수 있도록 하는 것이 목적이다. 기존 Mantis shrimp와 관련된 연구는 대부분 앞다리 구조와 관련된 것이나 본 연구는 타격 과정을 실제로 구현하기 위해 선행 논문 및 Mantis shrimp의 앞다리 구조를 참고하여 모델을 제작 후 타격에 영향을 주는 변수를 변형해가 며 실험을 진행하였다. 그 결과 Mantis shrimp의 타격에 가장 중요한 역할을 하는 것은 몸체와 연결된 용수철의 탄성 이며 몸체와 타격하는 팔을 연결해주는 몸체 팔의 회전이 더 빠른 회전을 만들어주는 중요한 요인임을 알 수 있었다. 주제어: Mantis shrimp, 관계 분석, 타격 메커니즘
초음파 모기 퇴치기는 모기가 기피행동을 보이는 초음파를 발생시켜 모기를 쫓아낸다는 광고 내용으로 과학적 검증 없이 시중에 판매되고 있다. 이 연구는 모기의 기피행동을 관찰함으로써 모기 퇴치기의 효능을 과학적으로 검증한다. 직육면체의 아크릴 챔버에 모기를 풀어두고, 긴 변을 반으로 나누어 구역을 표시해 둔다. 한쪽 끝에서 초음파 퇴치기를 가동하여 초음파를 발생시키고, 실험 전후의 모기 분포를 파악하여 기피 행동을 관찰했다. 실험은 총 3가지의 초음파 모기 퇴치 기를 이용하였고, 각 실험마다 초음파 모기 퇴치기가 있는 쪽의 모기의 수를 세어 각 기계마다 기피율이 0.52%, -0.61%, 5.79%임을 계산했다. 결과로 도출한 기피율이 유의미한 값을 가지 지 않았기 때문에, 초음파 퇴치기는 모기의 기피 행동에 영향을 미치지 않는다고 결론을 내었다. 주제어: 흰줄숲모기, 초음파 모기 퇴치기, 주파수, 기피행동, 해충 퇴치
원기둥의 지름과 높이의 길이가 비슷할 때 유체에서 어떤 모양으로 뜰지 직관적으로 예측이 잘 되지 않는다. 본 연구에서는 원기둥이 실제 유체에서 안정하게 뜨는 형태에 대하여 연구하였다. 원기둥이(높이 / 반지름)와 밀도에 따라 뜨는 형태가 어떻게 달라지는지 알아보기 위하여 각각 다른 밀도(높이 / 반지름) 값을 가진 원기둥 75개를 3D 프린터로 제작하였다. 또, 실험을 통해 물에 뜨는 형태를 관찰 및 기록하였다. 그 결과, 원기둥이 높이가 변함에 따라 뜨는 형태에 특정한 규칙이 나타났다. 실험을 해석하기 위하여 원기둥은 퍼텐셜에너지가 최소인 형태로 뜬다는 가설을 세웠다. 유체 위에 뜨는 물체의 퍼텐셜에너지는 물체의 부력중심과 질량중심 사이 거리에 비례한다는 사실을 이용하여 각 원기둥에 대해 뜨는 형태를 이론적으로 예측하였다. 또한 이를 실험값 과 비교하였다. 원기둥이 유체 위에 뜰 때 부력중심과 질량중심의 거리가 최소가 되는 조건 이외에 다른 물리적 조건을 만족해야 함을 발견하고, 이에 대해 분석하였다. 주제어: 부력, 안정성, 유체정역학, 원기둥
2019년 호주 산림 면적의 14%를 태워버린 호주 산불부터 가장 최근에 우리나라에서 이슈가 된 경북 울진 산불까지 세계 어디에서도 크고 작은 산불들이 지속적 발생한다. 산불을 초기에 발견해 빠르게 대응했거나 많이 번지지 않았다면 큰 피해는 막을 수 있겠지만, 현재의 산불 진화 기술 은 산불을 초기에 발견하기도, 빠르게 진압하기도 어려움이 있다. 이에 이 연구에서 산불에 의한 피해를 최소화하는 산불 진화 시스템을 만들어보려 한다. 온도 차를 이용하여 작동하는 열전소자를 이용하여 산불을 감지하고. 빠르게 산불을 진압할 수 있는 자동화 시스템을 제작할 것이다. 주제어: 산불, 열전소자, 전력변화, 환경보호
본 연구는 자석의 할바흐 배열을 이용하여 미세먼지의 주요 성분인 철을 효과적으로 제거하는 것이다. 미세먼지의 주성분인 철은 지하철, 공장 등 우리 주변에서 생성되어 인체 내에 축적되면 신체에 악영향을 미친다. 이에 철 성분 미세먼지를 효과적으로 제거하고자 2차원 평면 자석 필터, 자석을 이용한 집진기, 자석 필터의 수학적인 모델링 등 자석을 사용한 연구가 이루어지고 있다. 다만, 자석을 이용한 수준에 그쳤고 필터 효율에 관한 실질적인 데이터가 부족한 상태이다. 본 연구에서는 자석의 할바흐 배열, 자석의 위치, 필터의 크기를 고려하여 각 요소에 따른 필터의 철 성분 미세먼지 제거 효율에 대한 데이터를 정리하고, 실생활에 적합한 필터의 구조를 제언하고자 한다. 주제어: 철 성분 미세먼지, 할바흐 배열, 네오디뮴 자석, 필터
본 연구는 타원이 미끄러지지 않고 구르는 운동에 관한 미분방정식의 해를 구하고자 한다. 기존 선행 연구들을 타원의 운동에 적용한 역학과 결론에 관해 분석한 후 발전된 방향으로 문제에 관한 해결책을 제시해본다. 기존의 선행연구에서 적용하지 않은 역학인 해밀턴 역학을 이용하여 미분방정식의 해를 구하는 것을 시도해보았다. 선행연구에서 사용하는 변수가 아닌 새로운 변수를 도입하여 식을 재해석하고 새로운 역학 관점을 적용해본다. 최종적으로 수치해석적인 방법을 통해 타원의 운동을 분석하였다. 시간에 따른 타원의 질량중심의 위치를 구하고 이에 따라 타원의 각가속도, 각속도, 각, 주기 등을 구할 것이다. 타원의 운동은 원운동을 포함하는 일반적인 상황이기에 다양한 운동을 분석하는데 도움될 것으로 기대된다. 주제어: 타원, 미분방정식, 새로운 변수, 해밀턴 역학, 수치해석
이 실험의 목적은 증가하는 지진해일의 추세에 대비하고자 해안선에 더욱이 효율적인 방파제를 배치하는 것으로, 연구의 초점은 직립제 방파제의 모형에 초점을 두었다. 본 연구는 바다를 축소 시킨 모델인 세라믹 수조에서 아두이노 스텝 모터를 이용하여 인공적으로 파도를 조작함으로써 여러 이차곡선으로 파인 방파제가 받는 전단응력 및 수압들을 비교하여 가장 적은 압력의 분산 및 전단응력을 받는 모델을 찾는 것을 목적으로 두었었다. 그리고 연구의 결과로 이론적으로는 원형으로 파인 방파제가 가장 효율적이었지만 실제로는 이심률이 2/3에 근접한 타원형으로 파인 방파제가 가장 효율적인 방파제라는 결론을 도출하였다. 이는 제설차, 트랙커 등에 활용될 수 있으리라 판단된다. 주제어: 파도, 방파제, 이차곡선, 이심률, 압력
외부에서 압력을 가하면 단단해진다는 비뉴턴 유체의 성질을 통해 비뉴턴 유체가 외부에서 힘을 받았을 때, 점도가 변하면 힘을 받는 시간이 늘어나 충격량을 감소시킬 수 있다고 생각하였다. 또한 비뉴턴 유체의 충격 흡수에 관한 논문을 발견하지 못하여 이 주제에 대한 호기심을 증대시켰다. 만약 비뉴턴 유체가 충격 흡수가 가능하다면 자동차의 범퍼와 같이 충돌이 발생하는 부분을 비뉴턴 유체로 제작하면 안전성을 더 높일 수 있다. 비뉴턴 유체를 전분별로 제작 후, 점도계를 사용하여 점도 값을 비교하는 실험이다. 실험을 진행한 결과, 전분 종류에 따라 점도 값이 다르게 나타나며 주변 요인을 변화시켰을 때 또한 점도 값이 변하는 것을 확인할 수 있을 것이다. 주제어: 비뉴턴유체, 충격 전달, 점성, 온도
기존에 있던 속도 측정기의 한계점(경제적인 한계, 빛의 특성에 의한 한계)을 인식하고 이 점들을 해결 할 수 있는 속도 측정 방법을 알아내고자 함. 도플러 효과를 이용하여 소리의 진동수를 분석하여 속도를 알아낼 것이고 특수 제작된 특별한 구체를 사용하여 실험을 진행하여 물체의 회전 수 또한 간단한 방법으로 측정할 수 있음. 주제어: 도플러 효과, 속도 측정, 진동수, 그래프, 회전수
본 연구는 탄소 배출로 인해 지구 온난화가 가속화 되고 있는 시점에서 에너지 효율을 올릴 수 있는 스마트 윈도우를 연구하며, 효율을 조사하고 연구를 바탕으로 시중화 시켜 에너지를 절약시키는 것이 목표이다. 스마트 윈도우에서 박막에 성분을 직접 선정하며, PLD, XRD, ppms 공정 을 통해 박막을 제조하고, 일반 유리와의 차이점을 실험을 통해 비교한다. 주제어: 스마트 윈도우, 환경, XPD, PLD, 상전이
Fiber Bragg Gratings (FBGs) Sensor는 입체 구조물의 안정성 평가, 생체 내 응용 기술 등에 활용되며 미래 신기술로써 각광받고 있다. 그러나 미시적 원리에 대한 파악은 전공자들에게만 요구되기에 사회적 활용이 증가하더라도 이에 대한 과학적 분석은 비교적 어렵다. 본 연구는 이를 해결하기 위하여 FBGs의 원리를 파악하고, 이를 시각적으로 분석하기 위하여 거시적 환경에서 원리를 바탕으로 특성을 나타낼 수 있는 실험을 고안하였다. 주제어: 광섬유, 전반사, 브래그 회절, 프라운호퍼 회절, FBG
본 연구는 최근 골프에 대한 대중의 관심이 고취됨에 따라 로스트볼과 신품 골프공의 반발계수와 비거리를 측정함으로써 각종 변인들 하에서 골프공의 비거리 측면 성능이 어떤지 알아보고자 하였다. 소리를 통한 반발 계수 측정법을 사용해 대중적으로 사용되는 2, 3피스 골프공의 반발계수 와 비거리를 측정했다. A+, A 등급의 로스트볼, 각종 제조사의 6가지 종류의 신품 골프공을 이용하였고, 바닥재와 온도, 파손 원인을 구별해 실험을 진행했다. 실험을 통해 로스트볼의 실질적인 이용 가능성과 골프공의 비거리 측면 성능에 최적화된 환경, 제조사별 비거리 측면 성능을 알아내고자 하였다. 최종적으로는 소비자들이 골프공을 선택할 때 참조할 수 있는 데이터를 제작하고자 하였다. 주제어: 로스트볼, 제조사, 골프공, 반발계수, 비거리