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이온 추력기는 전기 에너지를 이용해 이온화된 입자를 가속하여 추력을 생성하며, 친환경적이고 연료 효율성이 높은 특성을 가진다. 이 연구는 이온 추력기의 소재에 따른 풍속을 측정하고 비교함 으로써 효율성을 확인하는 것을 목적으로 한다. 1차 실험에서 추력기의 소재를 마그네슘과 구리로 설정하여 풍속을 측정한 결과, 구리 소재가 더높은 풍속을 생성함을 확인하였다. 2차 연구에서 이온풍 발생기의 형태(톱니 개수)와 전압이 풍속에 미치는 영향을 분석하였다. 실험 결과, 톱니 개수가 적고 전압이 높을수록 풍속이 증가하는 경향을 보였다. 본 연구는 이온 추력기의 효율성을 높이기 위해 소재와 설계 요소가 중요함을 확인하였다. 이를 통해 이온풍 발생기가 우주 산업 및 지구 대기권 내에서 친환경적이고 효율적인 에너지 발생기로 활용될 수 있는 가능성을 제시했다. 주제어: 이온 추력기, 친환경, 방전, 효율성, 정전기
본 연구는 세면대 바닥 면의 형태가 물 튀김 현상에 미치는 영향을 분석하여, 물 튀김을 최소화할수 있는 최적의 세면대 구조를 제안하는 것을 목적으로 한다. 이를 위해 평평한 면, 물결 모양 면, 삼각형 모양 면의 세 가지 세면대 밑바닥 구조를 설계하고, 초고속 카메라를 활용하여 물방울이 튀는 장면을 촬영하였다. 그 결과, 평평한 면에서 물방울의 튀김이 가장 심했으며, 물결 모양과 삼각형 모양 구조는 물방울의 경로를 효과적으로 제어하여 튀김 현상을 감소시키는 것으로 나타났다. 특히 물결 모양의 구조가 물 튀김을 최소화하는 데 가장 효과적이었다. 이러한 결과는 세면대 등의 환경에서 위생적이고 안전한 환경을 제공할 수 있는 가이드를 제시한다. 주제어: 세면대, 물 튀김, 바닥 면 구조, 초고속 카메라, Fusion 360
본 연구는 유도 공진 풍력 발전기의 고유 진동수를 유동적으로 변화시키는 메커니즘을 개발하여 전기 생산 효율을 증대시키는 것을 목표로 한다. 기존 풍력 발전 방식은 저주파 소음, 새 충돌 문제, 낮은 에너지 효율 등의 한계를 지니고 있어 이를 보완하기 위해 날개 없는 유도 공진 풍력 발전 방식이 제안되었다. 본 연구에서는 무게중심 위치를 조정하여 고유 진동수를 변화시키는 방식을 도입하였으며, 실시간 진동 주파수와 동기화하여 공진 상태를 유도하였다. 풍동 실험을 통해 유동적 고유 진동수 변화 모델의 적용 전후를 비교한 결과, 전기 생산 효율이 평균 40% 이상 증가하였다. 이 메커니즘은 풍력 발전 효율을 높일 수 있는 새로운 가능성을 제시하며, 탄소 중립과 신재생 에너지 전환에 기여할 수 있을 것으로 기대된다. 주제어: 고유진동수, 유도 공진, 풍력 발전, 모델링, 발전기
본 논문은 강수량과 경사 특성에 따른 산사태의 발생 시간 및 규모의 경향성을 분석하여 산사태 예측 시스템의 기초 데이터를 제공하는 것을 목적으로 한다. 필리핀 민다나오섬에서 발생한 산사태를 계기로 초기 구조 작업의 중요성이 부각되었고, 본 연구는 경사면 실험과 시뮬레이션을 통해 경사 각이 산사태에 미치는 영향을 분석하였다. 실험에서는 경사각과 붕괴 시간의 반비례 관계가 도출되 었다. 이후 시뮬레이션 프로그램인 Blender와 PFC3D를 이용하여 입자계를 구현해 보았다. 본 연구의 결과는 산사태 예방 및 구조 시스템 강화에 기여할 수 있는 기초 자료를 제공할 것으로 기대된다. 주제어: 산사태, 입자계, Blender, 붕괴, 시뮬레이션
최근 난기류로 인한 항공기 사고가 지속적으로 발생함에 따라 이를 방지하고자 본 연구를 진행하였 다. 난기류는 실제로 2021년 전 세계에서 일어난 항공사고 중 22.91%로 가장 큰 요인이었다. 즉, 이를 미리 감지하고 대비할 수 있는 시스템의 구축 필요성을 의미한다. 항공기의 실제 비행과 유사한 상황을 구현하기 위해 최대 제트 기류의 속력까지 발생시킬 수 있는 풍동을 직접 제작하였다. 또한, 정류 격자와 난류 격자를 자유롭게 바꿔 끼울 수 있도록 해 원하는 난류를 발생시킬 수 있는 형태로 제작하였다. 정류 격자만을 끼웠을 때, 난류 격자를 추가적으로 끼웠을 때 전압에 따른 높이별 풍속을 측정해 정류와 난류를 발생시킬 수 있음을 검증하였다. 정류와 난류를 발생시켰을 때 초음파의 왕복 시간의 최대 진폭을 측정하였다. 추후 항공기에서의 난기류 측정 기술의 기초적인 토대를 마련하였다. 주제어: 초음파, 풍동, 정류, windshear, 청천 난기류(CAT)
본 연구의 목적은 비뉴턴 유체를 이용한 자전거용 과속방지턱 모형을 개발하는 것이다. 이에 본연구의 실험을 위해 전분과 물의 양을 조절하며 전단응력이 가장 잘 나타나는 비뉴턴 유체를 제작 하였다. 이후 고무와 실리콘을 이용하여 과속방지턱의 틀을 제작하였다. 과속방지턱 틀 안에 비뉴턴 유체를 넣음으로써 과속방지턱을 완성하였다. 실험자 30명을 대상으로 속도저감성, 주행안정성, 주행쾌적성의 3가지 항목을 바탕으로 시중의 과속방지턱과 비교를 통해 효과를 검증하였다. 결과적으로 과속방지턱에 적절한 비뉴턴 유체의 농도는 물 50g 당 75g의 전분임을 알 수 있었다. 또한 비뉴턴 유체를 이용한 저전거용 과속방지턱 실험 결과, 고속에서는 탑승자에게 기존과 비슷한 충격을 가해주지만, 저속의 경우 탑승자에게 적은 충격을 가하는 것을 확인하였다. 주제어: 비뉴턴 유체, 자전거 과속방지턱, 주행안정성, 모형
책의 비등방성에 의해, 책은 여러 방향으로 변형이 일어나게 된다. 특히, 책을 세워서 보관하는 경우, 책과 지면이 닿는 곳에서 일부 부위에 응력이 집중되면서 불규칙한 변형이 일어나고, 책을 세우기 어렵게 만든다. 1) 2) 그러나 공간 활용도와 책을 빼는 것의 번거로움을 고려했을 때 세로로 보관할 수 밖에 없다. 3) 이렇게 변형된 책의 비틀림 변형도에 따른 세워짐 특성을 살펴보고 이를 보완하기 위한 북엔드 구조를 제안할 것이다. 주제어: 대형 책, 휘어짐, 비틀림 변형도
마그누스 풍력발전기는 수직축 풍력발전기의 일종으로, 마그누스 힘을 이용해 전력을 생산하는 방식이다. 본 연구에서는 마그누스 풍력발전기에서 발생하는 카르만 와류를 CFD(전산유체역학)를 이용해 시뮬레이션하고, 이를 실험적으로 검증하였다. CFD 시뮬레이션을 통해 원기둥 주위에서 발생하는 유체의 흐름을 관찰하고, 이 흐름이 마그누스 풍력발전기의 효율에 미치는 영향을 분석 하였다. 실험에서는 원기둥 사이의 간격을 변화시켜 와류의 특성을 조사하였으며, 이를 통해 마그 누스 풍력발전기의 구조적 설계를 최적화하고자 하였다. 연구 결과, 원기둥 사이의 거리가 멀어질 수록 와류에 의한 중심부 유속 감소가 줄어들며, 원기둥 사이의 간격이 300mm일 때 그 영향이 10% 이내로 감소함을 확인하였다. 주제어: 수직축 풍력발전기, CFD, 마그누스 힘, 와류, 효율
일상생활 속에서는 대칭적이지 않은 물체 등 다양한 물체를 파지해야 한다. 기존의 3핑거 그리퍼는 입체적인 형상을 안정적으로 잡을 수 있다는 장점이 있지만, 직육면체나 고리 모양처럼 비대칭적인 물체를 파지하기 어렵다. 따라서 본 연구에서는 물체에 따라 동적으로 형태가 적절하게 바뀌어 다양한 물체를 파지할 수 있는 부족구동 적응형 그리퍼를 제안한다. 해결 방안으로 핑거 사이 각을 조절하여 2점 파지와 3점 파지 간 형태를 액추에이터를 이용하여 변경할 수 있는 그리퍼를 설계 및제작하였다. 2점 파지와 3점 파지 그리퍼보다 파지할 수 있는 물체가 다양하며 충분한 파지력도 확보할 수 있음을 실험을 통해 확인하고자 한다. 실제 산업 현장 등 로봇이 활용되는 분야에서 더욱 다양한 동작과 기능을 수행할 수 있는 그리퍼가 개발될 것이라고 기대한다. 주제어: 적응형 그리퍼, 엔드이펙터, 3D 프린팅, 핑거 작용점
본 연구는 그래핀 유사 화합물을 첨가제로 활용한 서멀 그리스의 열전도 특성을 분석하여 그래핀 유사 화합물의 서멀 그리스에 대한 응용 가능성을 탐구하였다. 기존 서멀 그리스의 문제점인 산화, 변형 및 열 전도율 저하를 극복하기 위해, 네 가지 그래핀 유사 화합물(터보스트래틱 그래핀, 다층 그래핀, 흑연 층간 화합물, 흑연)을 첨가제로 사용하여 각 샘플의 열전도 성능을 비교하였다. 실험 결과, 흑연 층간 화합물을 사용한 샘플이 평균 및 최고 온도에서 가장 우수한 열전도 능력을 보였 다. 다층 그래핀 첨가 샘플도 유의미한 성능을 보였으나, 터보스트래틱 그래핀 샘플에서는 열 성능 저하와 스로틀링 현상이 관찰되었다. 본 연구는 그래핀 유사 화합물을 이용한 열 전도 물질 개발 가능성을 제시하며, 추가 연구의 기초 자료를 제공한다. 주제어: 그래핀 유사 화합물, 서멀 그리스, 열 전도성
폐유 재활용에 사용될 것으로 예산되는 금액은 연간 약 2678억 6천만원이다. 이 재활용되는 폐유를 여과하는 것을 통해 바이오 디젤으로서 사용이 가능하다면 폐유 재활용비 절감 및 환경오염을 막을수 있다. 그렇기에 위 논문은 규산 마그네슘의 정제 능력을 규산 마그네슘을 통해 여과한 폐유의 밀도, 동점도, 지방산메틸 에스테르 함량 등이 바이오 디젤 BD100의 기준에 부합하는지 여부를 통해 평가하였다. 동점도의 경우 기준인 1.9mm 2 /s이상~5.5mm 2 /s이하 사이의 값인 3.33mm 2 /s가 나왔고 밀도의 경우 기준인 0.86g/mL이상 0.9g/mL이하 보다 조금 작은 0.85g/mL가 나왔다. 모든 바이오 디젤 기준에 부합하는지 완벽하지 않아 추후 연구가 더 필요하다. 주제어: 규산마그네슘, 흡착제, 정제 능력, 에멀젼
본 연구는 인공위성 공전궤도 오차와 지구 지오이드면 측정에 미치는 영향을 분석하고, 이를 통해 지오이드 측정의 정확도를 향상하는 방법을 고찰한다. 지오이드는 GPS와 같은 측위 시스템에서 고도의 정밀 측정을 가능하게 하며, 중력 이상을 활용하여 자원 매장의 위치를 파악하거나 해류 순환및 해수면 변동 연구에 필수적으로 사용된다. 그래서 정확한 측정과 시각화가 중요하다. 이 연구에 서는 인공위성의 공전 데이터를 좌표변환하고, EGM2008 모델을 통해 지오이드를 시각화하였다. 천리안 2B 위성의 공전 데이터를 바탕으로 좌표를 변환하고, 이를 통해 지오이드 측정에 영향을 미치는 궤도 이심률의 역할을 분석하였다. 본 연구에서는 위성 내비게이션 및 우주 탐사에서 중요한 역할을 하는 정확한 좌표변환과 궤도 조정을 최적화하며, 지오이드 시각화를 통해 중력장의 불균일성을 직관적으로 파악할 수 있도록 하였다. 또한, 시간에 따른 지오이드 변화 분석을 통해 중력장 변화의 원인과 결과를 분석하는 데 유용한 도구가 될 수 있다. 주제어: 인공위성 궤도 오차가 지오이드 측정에 미치는 영향, 지오이드를 이용한 해류 순환 및 해수면 변동 연구