연도별 연구과제 173 페이지첫페이지로 이동

본 연구의 목적은 미래 모빌리티에 사용될 펠티어 소자의 발열부와 흡열부의 5가지 공기 흐름 방향에 따른 효율을 알아보는 것이다. 전기자동차 등 미래 모빌리티 에서는 기존 컴프레서 기반 냉방기를 이용하는데 제한이 있는데, 펠티어 소자를 이용한 조날 쿨링은 이 단점을 보완할 수 있다. 본 연구는 펠 티어 소자 기반 냉각 시스템의 방열 방향에 따른 효율성을 확인하고자 연구를 진행했다. 펠티어 소자가 담긴 단열 장치에 질소 기체를 5가지 방향으로 각각 흘려보내 시간에 따른 발열부와 흡열부의 온도 변화를 기록하고 각 실험의 평균 열전소자효율(COP)을 비교했다. 실험 결과 질소 흐름 방향에 따라 열전소자효율(COP)이 달라졌으며 실험1에서 가장 큰 값으로 나타났다. 본 연구를 통해 방열 방향이 열전 소자효율(COP)을 좌우하며 같은 방향에서 흡열부와 방열부에 공기를 흘려보낼 때 효율이 최대임을 알 수 있었다.

▪ 주제어: 미래 모빌리티, 펠티어 소자, 방열, 열전소자 효율(COP)

대기오염과 수질오염을 해결하기 위한 방안 중 하나로 바이오 연료에 관한 관심이 날이 갈수록 높아지고 있다. 바이오디젤의 합성 방법에는 염기법과 초임계 공정이 있는데 이 연구에서는 초임계 공정으로 하여금 최고 수율의 바이오디젤을 합성할 수 있는 몰 비(유지 : 메탄올)를 중점적으로 서술한다. 또한 현재 한국에 있는 치킨집의 수가 전 세계에 있는 M사 햄버거 체인점의 수보다 크다는 점에서 한국에서 가장 풍부한 유지는 폐식용유라고 할 수 있다. 이에 이 연구에서는 폐식용유를 이용하여 바이오디젤을 합성한 뒤 이 경우 폐식용유에 함유된 불순물이 바이오디젤의 FAME 함량에 미치는 영향과 그 이유에 대해 분석하였다.

주제어: 바이오디젤, 초임계 공정, 몰 비, 수율, 폐식용유

본 연구는 코로나 19 검체체취 검사를 비대면으로 진행하여 의료진 감염 위험성을 줄이고 신속하고 빠른 검사가 이루어지기 위하여 자동 검체체취 기계에 필요한 고감도 힘센서를 개발하였다. 기존 힘센서보다 더 넓은 범위와 미세한 힘 측정이 가능하여 바이러스 검체체취 이외 다른 의료 기기에 폭 넓게 사용이 가능할 것으로 예상된다. 또한 코로나 19 사태가 종식된 이후 병원에서 바이러스 검사에 활용할 수 있을 것으로 생각된다. 비교적 만든 쉬운 구조로 변형이 자유자재로 가능하며 의료 분야 뿐만 아니라 산업적인 측면에서 다양한 부분에 활용 가능할 것으로 보인다.

▪ 주제어: 광학식 센서, 아두이노, 힘, 거리, 전압

기존 수계 염색 과정은 다량의 폐수가 발생하며 다소비성 공정이다. 이러한 문제를 해결하기 위해 초임계 이산화탄소를 이용한 염색이 주목받고 있다.
4가지 종류(azo계열Red-C.I Disperse red167(DR167),Blue-C.I. Disperse blue301(DB301), anthraquinone계열 Red-C.I Disperse red60(DR60), Blue-C.I Disperse Blue359(DB359)) 염료를 가지고 회분식–airbath와 섬유 PET를 사용하여 초임계 이산화탄소를 이용해 염색한다.
염색공정 20분, 250bar, 120도를 기준으로 염색 균염성, 염착된 염료의 양을 측정하여 각 분산염료를 비교한다.
또한, 염료의 주입 방법에 따른 염색 효과도 비교분석한다.
분산염료의 종류에 따라 염색 정도를 실험한 결과에서 염착된 염료의 질량은 DB359,DR167,DR60, DB301 순으로 높게 나왔다. 염료의 균염성은 DB301,DB359,DR167,DR60 순으로 높게 나타났다. 또한 같은 색상에서 Azo계열 염료의 균염성이 더 높다고 판단할 수 있었다.
주입 방법에 따른 염색 정도 실험에서는 염색 전 DB359로 만든 용액에 2시간 담가둔 후 건조시켜 염색을 실시한 섬유가 염착된 염료의 양과 염색효율은 더 크게 나왔지만 균염성은 떨어졌다.

▪ 주제어: 분산염료, PET, 균염성, 염착량

본 연구의 목적은 자이로 효과를 활용하여 발목의 부하를 줄여줆으로서 발목의 휘어짐을 방지할 수 있도록 하고자 한다. 실험은 직접 자이로 효과를 확인할 수 있는 실험 장치를 설계 및 제작하여 자 이로 효과를 확인하고자 하였다. 그리고 실험 결과 실제로 수평 유지를 위해 자이로 효과가 저항력을 만들어내는 것을 확인할 수 있었으며 자이로 효과를 통해 실제로 발목의 부하를 줄일 수 있을 것이라는 가설이 맞다라는 것을 알 수 있었다. 더불어 자이로스코프 센서를 활용하여 판의 위치에 따른 브러시리스 모터의 구동여부를 정해주는 프로그램을 제작함으로써 발목 염좌 방지 시 조금 더 효율적으로 방지할 수 있음을 알 수 있다.

▪ 주제어: 자이로스코프, 발목염좌, 자이로 가속도 센서, 브러시리스 모터, 축돌기 운동

야외에 노출된 버스정류장은 온도 조절이 쉽지 않아 특히 더운 여름철에 불쾌감이 고조된다. 불쾌지수에 가장 큰 영향을 미치는 요인인 온도를 두 개의 편광판을 이용해 조절하며 버스정류장 내부로 들어오는 태양광의 양을 조절하고자 연구를 진행하였다. 이를 통해 버스정류장 내부에 들어오는 태양광의 양을 조절하며 사람들의 눈에 들어가는 빛의 양을 줄여 빛 번짐 현상 또한 줄이고자 하여 연구를 진행하였다. 버스정류장 측변에 두 개의 편광판을 이용해 태양 빛의 조도에 따른 각도를 조절하였고, 이 과정에서 조도 값에 따른 평관판의 교차 각도를 아두이노로 통제하여 버스정류장 내 온도를 조절 하였다.

▪ 주제어: 편광, 온도, 불쾌지수, 빛의 세기, 아두이노

코로나 19 사태로 인해 배달음식 산업이 증가하고 있는 추세이며, 빠른 배달로 인하여 음식이 훼손되는 경우가 발생하기도 한다. 그리하여 본 연구에서는 배달 용기의 흔들림을 없애는 장치를 개발하고자 하였다. 본 연구는 장치를 효율적으로 개발하기 위한 실험으로 이루어져 있다. 다양한 형태의 장치들을 만들어 그 장치에 흔들림을 가하는 영상을 촬영하였다. 촬영한 영상은 tracker 프로그램을 이용하여 진폭과 진동수를 통한 흔들림의 크기를 분석하여 excel 프로그램을 통해 전후를 비교하였다. 결과적으로 이층모델을 이용한 흔들림 보정이 가장 안정적이라는 결과가 도출되었으며 모터 두 개가 서로의 오차를 보정해준다는 것을 구하였다. 향후, 정교한 장치를 통한 성능 향상과 다양한 모델의 개발로 이어질 수 있을 것이다.

▪ 주제어: 짐벌, 흔들림, 아두이노, 배달, 용기

현재 드론 시장이 활성화되며 상업용 드론이 등장하기 시작하였다. 하지만 드론은 날개의 회전에 따른 난류 형성으로 인한 소음을 만들어 낸다는 큰 단점이 있다. 우리는 이러한 문제점을 해결하기 위해 기존 소음을 최소화한 풍력 발전기인 루프형 풍력 발전기로부터 루프형 블레이드를 드론에 접목시켜 보기로 하였다. 이렇게 루프형 블레이드를 드론에 사용하였을 경우 드론의 소음과 에너지 효율을 기존의 블레이드와 비교하여 상업화의 적합성에 대하여 판단해보고자 하였다.

▪ 주제어: 드론, 루프형 블레이드, 드론 날개 형태, 저소음 드론, 드론의 상용화

전기는 우리 생활에서 빼놓을 수 없는 아주 중요한 요소이다. 그러나 최근 에너지 문제가 심화됨에 따라 전기를 생산하는 다양한 방식이 개발되고 있다. 특히 기존의 주된 전기 생산 방식인 화력 발전의 환경 파괴 문제가 대두되었다. 기존의 전기 발전은 친환경적이지 못하고, 친환경적인 경우 손실되는 에너지가 기존의 화력 발전보다 많았다. 발전은 위치에너지, 열에너지를 기계의 회전에너지로 변환시키고, 발전기를 돌리는 방식으로 이루어진다. 이 이외에도 전자기 유도 현상을 이용해 발전하기도 한다. 전자기 유도란 자기장이 변하는 곳에 있는 도체에 전위차가 발생하는 현상이다. 본 연구에서는 전 자기 유도를 이용해 친환경적인 에너지 생산 기술을 만들어내려고 한다. 공기방울을 이용해 자성유체의 자기선속 변화를 이끌어낼 것이다.

▪ 주제어: 전자기장, 전자기유도, 공기방울, 자성유체, 친환경 발전

학교 생활을 보면 대부분 실내에서 활동을 한다. 이로 인하여 많은 양의 에너지를 냉난방 시설을 이용하는데 사용함과 더불어 실내의 열 및 공기환경제어를 위해 냉난방 공간의 적절한 온습도 및 기류분포를 확보하여야하고 적절한 환기시스템이 필요하다. 이 냉난방기 중 천장형 에어컨의 경우 실내의 특정 부분에서만 온도변화가 나타나며, 직접 바람을 맞는 경우가 발생하는 등의 많은 불편함이 존재한다. 따라서 이를 해결하기 위해 최단강하곡선 구조의 윈드바이저를 이용하여 냉난방 효율을 증가시켜 에너지 절감을 이루며, 공간에 전체적으로 열을 전달하여 열쾌적성을 높이고자 하였다. 이와 더불어 다른 구조를 사용하여 최단강하곡선과 비교하였을 때, 차이점과 더 높은 효율을 가지는 구조를 확인하여 보고자 하였다.

주제어: 최단 강하곡선, 열쾌적성, 냉난방효율, 에너지 절감

본 연구는 필터의 구조를 효율적으로 변화시켜 사용자의 불편함을 감소시키고 뛰어난 여과 효율을 보이는 필터를 제작하는 것을 목표로 역학, 전자기학, 진화생물학 등의 분야를 융합적으로 고려하여 수행하였다. 생물체 들 중에서 여과 기능을 가지는 기관들의 조사하여 여과 방식을 1,2,3차원 구조로 분류하고 이를 본떠 모의 실험 필터에 적용하여 프로그램 코딩을 하였다. 모의 실험은 단순히 기계적 그름 방식과 먼지와 필터의 전기적 상호작용을 고려하는 방식으로 각각 수행하였다. 3D 프린터와 철가루를 이용하여 여과 장치를 만들어 실험하고 시뮬레이션 결과와 비교하였다. 또한, 먼지를 표면의 전기적 활성의 정도에 따라서 SSP, MSP, LSP로 나누어 정의한 다음, SSP를 자기쌍극자로 간주하여 쇠구슬과 자석을 통해 먼지를 포획하는 실험장치를 제작하였다. 자석 실험을 통해 먼지의 속도와 충돌에 대한 효과를 간접적으로 확인할 수 있었다.

▪ 주제어: 생체 모방 필터, 고효율 필터, 차원, 시뮬레이션

종이의 말림 현상을 보고 열팽창 계수가 다른 것을 이용한 바이메탈이 떠올랐다. 이처럼 수분율이 달라 종이의 한쪽 면이 팽창하여 말림 현상이 일어난다고 생각했다. 그리하여 수분율과 말림 현상의 관계를 알기 위해 이 연구를 하게 되었다.
실험을 통해 종이가 수분이 높은 곳에서 낮은 방향으로 말리는 경향성을 파악했고, 후에 종이의 크기, 두께, 재질을 변인으로 실험하였다. 예비 실험 결과, 물감이 칠해진 종이에 일어나는 말림 현상을 억제할 수 있는 방법을 찾았고, 이후 종이의 재질, 두께, 물감의 종류, 농도를 변인으로 실험한 결과 물감의 종류에따라 도화지의 말림 현상을 억제하는 코팅 물질로 투명한 니스와 매니큐어를 특정할 수 있었다. 위로 말린 종이 아래에 니스를 발랐을 때 아래로 말리고 반대로 아래쪽으로 말리는 종이의 물감 뒷면에 매니큐어를 코팅함으로써 말림 현상을 완전히 억제할 수 있었다.

▪ 주제어: 함수율, 수분율, 수분함량, 왜곡률, 바이메탈