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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
현재 방사선 차폐재로 쓰이는 납을 대체할 수 있는 인체에 무해한 차폐재를 사용한 차폐 시트를 만들고 차폐율을 측정하고자 연구를 진행하였다. 금속 원자이면서 원자번호가 커 납과 마찬가지로 차폐에 이점을 가지고 있는 황산바륨과 텅스텐을 섬유, 고무, 실리콘과 섞어 차폐체로 만들기 위해 시트를 제작하기 위한 최적의 비율을 찾아 현탁액을 제조한 뒤 규격에 맞게 굳혀 차폐 시트를 만들었다. 이후 시트에 자외선을 발생시켜 차폐율을 측정했다. 그 결과 제작된 차폐 시트들 모두 100%에 가까운 차폐율을 보였다. 이에 우리는 만든 차폐 시트들이 차폐가 이루어진다는 사실을 확인하고, 각 시트의 차폐율을 비교하고 분석하였다. 만든 차폐 시트를 광학 현미경을 통해 관찰 하여 차폐 시트의 미세 구조와 차폐율과의 상관관계를 알아내고자 하였다. 주제어: 황산바륨, 텅스텐, 자외선, 차폐 시트, 차폐율
기존 실내 환기 메커니즘은 대부분 자연 환기에 의존한다. 이 경우 공기 순환에 소요되는 시간이 길고 내부 사각지대가 존재한다는 단점이 있다. 본 연구는 이러한 기존의 자연 환기 방법의 단점을 개선하고자 내부 와류 형성을 통한 새로운 공기 순환 메커니즘을 고안하였다. 본 연구에서 고안한 새로운 공기 순환 메커니즘의 효율성의 입증을 위하여 간단한 공간을 모식화 한 모형을 제작하여 자연 환기 상황과 와류 조건에서의 환기 상황을 실험실에서 실제로 구현하였다. 본 연구에서는 환기에 소요되는 시간의 감소를 순환의 효율성이라고 정의하고 이에 초점을 맞추어 두 모형에서의 환기 효율성을 비교하였다. 이를 위하여 풍동 실험 장치와 교실과 유사한 구조의 chamber, 와류를 형성하기 위한 fan을 활용하였다. fan을 통해 chamber 내부에 와류를 형성시킬 수 있음을 확인하고 fan 사용 여부에 따라 실험을 자연 환기와 와류 조건 환기 메커니즘 두 경우로 나누어 진행하였다. 두 실험에서는 시간에 따른 이산화탄소 농도변화 양상과 시간에 따라 변화하는 Chamber 내 fog의 양을 비교함으로써 내부 와류 형성 메커니즘의 효율성을 입증하였다. 또한 CFD(전산유체역학 시뮬레이션)를 사용하여 와류 조건 환기 메커니즘의 공기 순환을 가시적 데이터로 산출하였다. 본 연구의 와류 조건 환기 메커니즘은 기존의 실내 자연 환기와 비교했을 때 Chamber 내 모든 공기의 순환을 유도하여 같은 시간 동안 더 많은 공기를 효율적으로 순환할 수 있음을 입증하였다. 이는 외부 영향, 즉 환기에 필요한 소요 시간이나 실내 환기 시 발생하는 사각지대 등을 효과적으로 줄여 환기의 효율성을 높일 수 있을 것이다. 주제어: 환기, 공기 순환, 와류, 효율성, CFD(전산 유체 역학
아이스 시트에서 진행하는 컬링을 다른 시트에서도 게임 가능하게 만들 수 있도록 하는 연구를 진행하였다. 유체의 속력 및 면적에 따른 작용하는 힘을 측정하고, 자석의 접근 속력과 판의 재질에 따른 와전류에 의한 힘을 측정하였다. 얼음의 마찰계수를 구현하기 위한 연구도 진행하였는데 컬링 스톤과 바닥 사이에 공기층을 형성하는 방식이 가장 적절한 것을 알 수 있었다. 이에 따라 드론을 이용하여 구현한 컬링 스톤에 금속판을 부착한 후 와전류를 이용하여 브룸을 구현하였다. 와전류 스위핑에 의한 컬링 스톤의 이동 거리 변화를 분석해 보았더니 기존보다 16.71% 더 이동한다는 결과를 도출하였고, 컬링 스톤과 바닥의 마찰계수를 비교하여 실제 경기장의 크기 45m 에서 3.4배 줄인 13.3m로 규격을 지정하였다. 주제어: 컬링, 와전류, 마찰력, 호버크라프트
본 논문은 스피커의 진동면을 측정한 음파와, 진동의 변위를 나타낸 음파의 비교를 통해 적외선 을 활용한 진동분석의 정보 손실면에서의 정확성과 레이저를 통해 진동체의 고유정보를 알아낼 수 있는 방법에 대해 고찰하였다. AI 더빙 서비스를 이용해 한국어 ‘가’부터 ‘하’까지의 발음을 스피커로 발생시켰으며, LDV로 측정한 진동 신호와 스피커의 전기적 신호를 오실로스코프에 동시에 나타냈다. 이렇게 나온 데이터를 Origin으로 그래프를 그리고, Python을 활용하여 그래프에서 정량적인 값을 얻어 내어 두 데이터의 오차를 분석했다. 나아가 유사한 방법으로 스피커에서 다양한 진동수의 sin파를 발생시켜 확인할 수 있는 위상차에 대한 물리학적 고찰을 통해 스피커 의 일정하지 않은 탄성계수에 대한 식을 고유진동수로 표현하였다. 주제어: 레이저 도플러 진동계, 음성의 시각화, 진동체 분석, 위상차, 탄성계수 수식표현
본 연구는 딱따구리 부리에서 충격을 흡수하는 원리를 분석하고 이를 모방하여 충격 흡수를 위한 구조물을 고안한 후, 고안한 구조물이 충격 흡수에 효과적인지 알아보기 위하여 진행되었다. 선행 연구에 따르면 딱따구리 부리는 여러 겹으로 포개진 케라틴 비늘들의 마찰에 의한 전단응력을 통해 충격을 흡수하며 이방적인 마찰이 나타남을 확인하였다. 딱따구리 부리의 케라틴층에서 나타나 는 마찰력에 의한 충격 흡수를 모방한 충격 흡수 구조를 제작하여 충격 흡수 메커니즘을 분석하여 마찰과 탄성에 의해 충격이 흡수됨을 확인하였으며, 케라틴층 모방 구조를 구성하는 한 층의 두께가 3mm인 구조의 충격흡수율이 가장 높다는 결과를 얻어냈다. 구조물에 힘의 분산에 효과 적인 포물선 구조를 기본으로 하여 케라틴층 모방 구조 한 층의 두께, 이방성 마찰의 크기를 변화시키면서 충격흡수율을 분석했다. 이방성 마찰 효과를 적용한 케라틴층 모방 구조의 경우 이방 성 마찰을 적용하지 않은 구조보다 복원하기 수월하며, 이에 상응하는 충격흡수율을 나타내어 그 효율성을 입증하였다. 주제어: 딱따구리, 케라틴층, 충격흡수율
산업 현장뿐 아니라 생활 곳곳에 스며들어 있는 로봇의 필수 구성품 중 하나가 그리퍼(Gripper) 이다. 이 연구는 직선 또는 곡선형의 기본 도형의 역학적 특성을 분석하여 이를 토대로 간단한 로봇에 적용할 조립식 그리퍼의 형태 제안을 목적으로 한다. TPU와 PLA 소재로 그리퍼를 이루 는 도형을 출력한 후 시뮬레이션과 실험을 통해 변형과 응력을 측정하였고 그리퍼를 제작하여 소재와 형태가 다른 물체를 잡을 때 그리퍼의 변형과 응력을 측정하여 물체의 형태와 소재에 따른 적절한 그리퍼의 특징을 분석하였다. 응력이 일정할 때 직선형 도형의 최대 변형은 길이의 제곱 에 비례하였다. 그리퍼의 형태는 팁이 있는 곡선형일 때 물체의 파지가 가장 안정적이었으며 직선형의 도형 중에서는 젓가락 형태릐 사각 기둥이 물체의 형태에 관계없이 안정적으로 물체를 파지하였고 특히 곡선형태의 물체를 잡을 때는 그 효과가 더 크게 나타났다. 또한 경도가 크고 변형이 작은 물체를 파지할 때에는 대체로 파지시에 응력이 크게 작용하는 PLA 소재 그리퍼가 적합했으나 물체의 모양이 곡선형이거나 변형이 클 경우는 물체의 형태에 맞춰줄 수 있는 TPU 소재 그리퍼가 적합한 것으로 나타났다. 주제어: 그리퍼, 전단응력, 변형, 파지