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이 연구는 F1 경기에서 더 빠르게 트랙을 주행할 수 있는 방법에 대해 논의하던 중, 실제 F1 경기에서 안정적인 코너링을 위해 차체를 바닥으로 누르는 다운포스라는 힘을 바탕으로 고안된 "사이드포스"라는 가상의 힘을 발생시켜 코너를 빠르게 주행할 수 있는 방법을 찾는 것을 목표로 한다. 이러한 사이드포스는 앞으로 우리가 설계할, 차체에 옆면에 부착할 "사이드윙"을 이용한다. 연구에서는 모델링 프로그램을 통해 직접 설계한 사이드윙을 실제 작동하는 RC카에 부착하여 무선회전 운동 센서와 힘 측정 센서를 이용하여 사이드윙으로부터 발생하는 양력을 도출해낸다. 계산 된 양력은 차의 주행에서 바깥쪽에서 가해짐을 통해 상쇄시킨 원심력과 이를 통해 다운포스를 대체함으로써 기대해볼 수 있는 타이어 부하의 감소를 예측하는 것에 사용될 것이다. 주제어: F1 레이싱, 에어로 다이나믹, 사이드 윙, 타이어 마모 속도
교육과정에서 배우는 질점의 충돌이 아닌 실제 부피를 가지고 그에 따라서 발생하는 다양한 효과 를 고려한 충돌에 대해 초점을 맞춘 연구의 필요성을 느꼈다. 연구 목적을 이루기 위해 운동량 중심 개념과 WolframMathmetica를 활용해 운동량 중심 개념을 활용하여 부피가 있는 물체의 충돌을 연구하였다. 주제어: 강체, 충돌,충돌 매개변수,wolfram mathmetica
Vpython 시뮬레이션을 이용하여 차량이 코너를 돌 때, 무게중심의 위치에 따라 차량의 안정성이 어떻게 변하는지 분석하는 실험을 설계하였다. 이 시뮬레이션을 통해 나온 결과와 실제로 다마스 모델을 본따 만든 모형으로 실험을 하였을때의 결과를 비교하여 결론을 도출한다. 이후 도출된 결과를 응용하여 차량의 안정성을 증가시킬 장치를 디자인한다. 이때 원운동으로 인하여 발생하는 하중 이동 현상을 일반화시킨다. 주제어: 하중 이동, 원심력, 역학적 평형, 돌림힘, 공학
본 연구는 자기장의 유무가 보리의 발아와 생장에 미치는 영향에 대해 알아보기 위해 진행되었 다. 실험 과정은 여러개의 외부와 차단된 상자에 600 Gs, 1000 Gs, 1300 Gs 세기의 자석을 깔았고 광합성용 LED 전등을 설치한 뒤, 한 상자당 한 화분씩 7개의 보리 씨앗을 심고 관찰하였다. 3 가지 각기 다른 환경에서 5일간 발아한 보리 씨앗의 개수 및 생장한 보리 줄기의 길이 를 8월 초부터 11월 초까지 측정하였다. 발아한 씨앗의 개수는 1000 Gs 세기의 자기장에서 증가하는 것을 확인하였으며, 생장한 줄기의 길이는 자기장에 영향을 받지 않는 것으로 관측하였다. 주제어: 자기장, 보리, 생장, 발아, 자석
슬로싱 현상이란 용기의 강제진동에 의해 발생하는 용기 내부 액체의 유동현상이다. 최근 기술의 고도화와 더불어 경제성의 이유로 LNG선이 점차 대형화되는 추세이며 저장탱크의 용량 역시 커지고 있다. 이에 따라 선박의 강제진동수와 탱크의 공명진동수가 비슷해 발생하는 슬로싱 현상의 억제는 매우 중요한 요소로 자리잡게 되었는데, 그 이유는 슬로싱 현상으로 발생하는 내부의 연속적인 충격이 용기에 균열이 생기게 하며 종국에는 파손을 초래하기 때문이다. 이에 본 연구에 서는 리니어레일을 통해 발생된 진동으로 액체 표면의 운동을 형성시키고 초고속 카메라로 촬영 및 분석하여 슬로싱 현상의 발생 정도를 수치적으로 연구하였다. 직육면체 액체용기의 규격과 배플의 갯수에 따른 공명진동수를 산정하고 용기 내부 구조물의 형태에 따른 슬로싱 현상의 경향성 을 분석함으로써 슬로싱 현상을 효과적으로 억제하는 모델을 제언하였다. 주제어: Sloshing, Resonant frequency, Modal analysis, Baffle, Forced harmonic oscillation
조작 변인에 따른 구체의 액체로의 입사시 발생하는 공동의 경향을 관찰하였다. 선행논문을 조사 하면서 생성되는 공동은 물체의 입사 속도와 물체의 크기에 영향을 받는 것을 알 수 있었고, 쇠구슬의 반지름과 낙하 높이를 조작 변인으로 하였다. 측정 방법은 초고속 카메라를 통해 촬영하 는 것이며, 이런 경향성을 보다 정량화하기 위해 공동의 픽셀수를 측정하는 프로그램을 이용하였 다. 쇠구슬의 크기를 조작했을 때, 공동은 점차 굵어지는 경향을 띠고 있었으며, 쇠구슬의 크기가 클수록 액체의 표면과 분리되는 시간이 길어짐을 확인하였다. 낙하 높이는 생성되는 공동의 길이에 영향을 줌을 확인하였다. 주제어: 공동, 크기, 반지름, 낙하 높이, 속도
석유 에너지를 사용하여 지구 환경이 파괴되어가고, 석유 에너지가 고갈되어가고 있음에 따라 친환경 에너지원이 중요해지고 있다. 그리고 그중 풍력 발전을 통한 에너지 공급도 하나의 방법으 로 떠오르고 있다. 이를 더 효율적으로 활용하기 위해 바다 부표 위에 풍력 발전기를 설치한다는 정보를 알게 되었고, 이를 안정적으로 사용하기 위해서는 바다 위에서 버틸 수 있는 안정적인 부표가 필수적이다. 우리는 이때, 가장 안정적으로 활용할 수 있는 부표를 만들기 위하여 탐구를 진행하게 되었다. 주제어: 부표, 파도, 그림자, 빛
물리적 원리를 바탕으로 효과적으로 장작 패기(회전 운동)를 수행할 수 있는 조건 탐구를 하려는 목표를 가지고 스티로폼의 파이는 정도를 측정하여 충격량을 확인하고 아두이노를 이용하여 조작 변인을 수행한 후 충격량을 측정하여 탐구를 진행함. 주제어: 장작 패기, 회전 운동, 운동량, 충격량, 아두이노
현재 우주에서 관측되는 물리 현상을 설명하기 위해 과학계에서는 중력 외에는 우리와 상호작용 하지 않는 암흑물질이라는 물질을 도입하였다. 그러나 일각에서는 암흑물질이라는 불분명한 개념의 도입에 반대하며, 암흑물질 이론의 재검토가 필요하다는 주장이 있어 둘의 대립이 지속되고 있다. 우리는 암흑물질 확인 연구에 도움이 되도록 중력렌즈 효과와 그로 인해 일어나는 왜곡현 상을 시뮬레이션으로 구현하려 한다. 또한 이를 바탕으로 관측 결과의 왜곡 정도를 알아내어 역으로 관측데이터 값을 변환하여 암흑물질의 양을 계산하고자 한다. 주제어: 암흑물질, 메타버스, 중력렌즈, 시뮬레이션, 일반상대론
본 연구에서는 수성 페인트 - TiO2 혼합 물질이 휘발성 유기화합물을 분해할 수 있는지 확인하 였다. 새집증후군을 유발하는 주요 원인은 건축 자재에서 방출되는 휘발성 유기화합물인 것으로 알려져 있다. 이산화티타늄은 휘발성 유기 화합물을 분해하는 특성을 지녔으며 흰색 페인트의 안료로도 쓰인다. 따라서, 실내에 사용되는 흰색 수성페인트가 휘발성 유기화합물을 분해하여 새집 증후군을 해결할 수 있는지 알아보고, 이산화티타늄을 혼합시켜 가장 분해능이 큰 조건을 알아보았다. 주제어: Photocatalyst(TiO2), VOC, Water-based paint
본 연구에서는 광학 이성질체의 광학적 특징을 살펴보고 간이 편광계를 제작해, 시약을 분류하는 교육용 실험 키트를 제작하였다. 기존의 연구실에서 사용하는 편광계는 일반적으로 사용하기에는 값이 너무 비싸고 전문적인 지식 없이는 쉽게 사용할 수 없다. 따라서 문제점을 극복하고자 편광판과 아크릴을 이용해 교육용 실험 키트를 제작하였다. 본 실험에서는 R-Limonene, S-Limonene, D-Glucose, D-Fructose, D-Sucrose을 이용하여 간이편광계로 광회전도를 측정하는 실험을 진행하였는데 이론적 광회전도와 측정 광회전도의 오차범위가 ±1° 미만으로 나타나 상당히 높은 정확도를 보였다. 특히 선행 연구에서 제작한 간이 편광계에선 수집한 데이터를 엑셀과 미분 프로그램을 사용해 직접 처리하는 다소 복잡한 과정을 본 연구에서는 아두이노를 이용해 프로그램을 작성하여측정부터 결과 도출까지 모두 자동화시켰다. 또한 간이편광계의 도안을 무료로 배포한 다면 3D프린터 등을 사용해 훨씬 높은 접근성을 얻을 수 있다. 향후 광회전도 실험에 많이 사용 되는 다른 시약들을 사용하여 보다 교육적인 키트를 제작하고, 또한 편광계를 사용하기 전 미리 간단하게 결과를 예측할 수 있는 실험 도구로 사용될 수 있다고 기대한다. 후속연구에선 지금보 다 물질의 광회전도를 더 정확하고 일관성 있게 측정할 수 있는 방법을 고안하는 연구가 진행되었으면 한다. 주제어: 광학 이성질체, 간이 편광계, 교육 키트, 아두이노
최근 화학공학 분야에서 광촉매를 주제로 많은 연구가 이루어진다. 본 연구에서는 광촉매의 흡광 을 돕는 보조 분자를 광감작제로 사용하는 실험을 진행하였다. 감작제란 광촉매의 표면에 결정을 이루게 하여 빛 흡수를 돕는 물질을 일컫는다. 시금치 분말과 오디에서 추출한 색소, 헤모글로빈 을 감작제로 사용하여 광촉매를 제작하였으며, 메틸렌 블루 환원 실험을 통해 농도 변화 데이터 를 얻었다. 실험 데이터는 UV-vis 분광광도계를 이용해 감작제를 사용하지 않은 대조군과 비교 및 분석을 실시하였다. 그 결과, 대부분의 광촉매가 420nm 파장대의 빛을 쬐었을 때 최적의 분해 효율을 보였으며, 헤모글로빈을 광감작제로 사용하며 TiO2 다형체를 anatase:rutile = 8:2의 비율로 혼합한 광촉매가 가장 광분해 효율이 높음을 확인할 수 있었다. 주제어: TiO2 광촉매, 광감작, UV-vis 흡광도 분석, 메틸렌 블루