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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.
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