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본 연구의 목적은 목발의 문제점 분석 및 해결방안 모색을 위해 목발 사용자의 움직임과 이때 가해지는 힘을 측정하여 기존 목발의 문제점을 지적하는 것이다. 설문조사를 통해 사람들의 의견을 수립하고 이를 토대로 실험을 설계 및 진행하였다. 자이로-가속도 센서를 목발 사용자의 상완과 하완에 부착하여 팔의 움직임을 하였고 이를 최고 제곱법과 푸리에 변환을 이용해 함수식으로 표현해보았다. 마찬가지의 방법으로 로드 셀 센서를 목발 손잡이를 대신하여 부착함으로 목발 사용자가 보행 시 전달되는 힘의 크기를 정량적으로 측정할 수 있었다. 이를 토대로 충격량을 계산해보았으며 이를 목발 보행 과정과 연관지어 기존 목발의 문제점인 사용시 불편함에 대한 근거과 해결방안을 들 수 있었다. ▪ 주제어: 목발, 최소제곱법, 푸리에 변환, 로드 셀, 충격량
본 논문은 코로나 방역에서 에탄올 소독액 분사의 효율을 높이기 위한 분사기의 개조, 개발을 목적으로 하며, 전산유체역학(Computational Fluid Dynamics, CFD)을 이용한 분사기의 유동을 해석하고 처리하기 위한 시스템을 구상하고 효율적인 분사모델을 3D 모델링을 통해 구현하는 것에 대해 연구하였다. 분사 효율을 개선하기 위하여 프로그램 내에서 분사출구의 직경, 노즐압력, 출구 직경, 유체의 점성 등 다양한 요인들을 변인으로 하여 시뮬레이션하여 적합한 모델을 찾아낸 후 실제 모델링에 적용하였다. 프로토타입을 제작하여 테스트해보는 과정을 거치며 실제 상황에서 발생할 수 있는 변수들을 찾아 피드백하며 고른 분사 분포를 얻을 수 있었다. ▪ 주제어: 전산유체역학(CFD), 분사기, 입구, 분포
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