탭 버튼을 선택하면 분야별로 볼 수 있습니다.
광부양 효과는 물체에 빛을 비출 때, 기체 분자의 운동으로 인해 물체에 알짜힘이 생기는 것을 말한다. 빛 흡수율이 높은 물질이 빛을 받으면 열을 방출하여 기체가 움직이게 하는 것이다. 이에 관한 실험을 하기 위해 감압 용기 제작, CNT 필름 제작등을 하였다. 뿐만 아니라 감압 용기에 정사각형 모양으로 각변에 각각 LED 2개를 붙여주었다. 실험을 두개로 나누어 각각 CNT 필름 모양과 각 LED빛의 세기에 따른 실험으로 나누었다. 이때 CNT 필름 모양은 정사각형, 정삼각형, 원으로 하였다. 실험을 하면서 필름이 뜨기도 전에 열에 의해서 녹아버리는 일이 있어서 차후 에 보완할 수 있는 방법이 필요하다. 주제어: 탄소 나노튜브, LED, 마일러, 중간권, 광부양 (5개 이내)
안전성이 높은 건축물을 건설하기 위해서 알맞은 건축 구조와 자재를 선택하여 시공해야 한다. 하지만 모든 물체는 고유 진동수가 있고 외부 진동수가 고유 진동수와 비슷하면 공진현상이 나타나 건물이 파손될 가능성이 있다. 고유 진동수는 물체의 구조 및 재질 등에 따라 다르므로 실험 을 통해 해당 변인 간의 관계를 파악하고자 한다. 이를 통해 건축물의 고유 진동수를 해당 지역 의 바람, 지진 등 지역에 따른 특성에 맞추어 건설함으로써 안정성을 높일 수 있다. 해당 실험은 외부 진동수를 1~5Hz 사이에서 높이 140cm의 건축물 모형의 진폭을 측정한다. 실험 결과 2Hz 에서 가장 크게 진동하는 현상을 관찰할 수 있었고 이후 건축물 모형의 무게 중심에 따라 고유 진동수가 어떻게 달라지는지 분석하고자 한다. 주제어: 고유 진동수, 건축 구조, 무게 중심, 공진 현상, 보강간섭, 진폭
물리 실험으로 탐구했던 모래 진자를 이용한 Lissajous 도형 관측에서 문제점이 되었던 모래 진자의 모래가 빠져나감으로써 질량이 감소, 이로 인해 무게중심이 내려가면서 이론적인 실의 길이가 길어져 진자 운동의 주기가 늘어남. 이로 인해 공기저항 영향이 커져 진폭이 감소함으로 이론 적인 Lissajous 도형이 점진적으로 작아지는 경향을 보였음. 이를 해결하고자 레이저를 사용하여 통제 변인인 질량 감소를 배제하여 더 완벽한 Lissajous 도형을 구현하고자 연구를 진행하였다. 주제어: 레이저, 진자, 단조화, 리사주, 각진동수
마그누스 효과는 기초적인 유체역학 원리임에도 여러 모형에 대한 힘이 정리된 자료가 없어 이런 자료의 부족을 보완할 목적으로 실험이 계획하였다. 본 연구는 풍동장치를 이용하여 유체 속에서 각기둥이 회전할 때 발생하는 마그누스 힘을 측정하는 실험을 진행했다. 3D프린터를 이용하여 삼각, 사각, 오각, 육각, 팔각, 십이각기둥 모양의 모델을 출력, 베어링을 이용하여 회전할 수 있게 하는 고정 장치를 출력했다. 그 결과 삼각기둥일 때 가장 큰 마그누스 힘이 발생, 육각기둥일 때 힘이 최소, 이후 각이 증가함에 따라 힘이 증가하는 것을 알 수 있었다. 본 실험에서 가능한 변수들을 최소화하기 위해 노력했으나 측정 장치의 흔들림을 확실히 제어할 방법이 고안된다면 더욱 의미 있는 값을 산출할 수 있을 것으로 기대된다. 주제어: 마그누스 효과, 풍동 실험
본 연구는 편광 필름을 이용하여 빛의 조도를 일정하게 조절할 수 있게 하는 모듈을 만드는 것을 목적으로 하며, 제작한 모듈과 불투명 필름을 통과하는 빛의 세기를 비교하는 실험을 진행해 성능을 측정하였다. 본 연구를 통해 편광 필름이 빛의 조도를 조절하는 데에 쓰일 수 있고, 편광 필름 모듈을 사용하는 것이 여러 반투명 필름들보다 빛의 조도를 일정하게 조절하는 데에 효과적 이라는 결론을 얻었다. 본 연구를 자동차 유리나 비닐하우스 외벽 등의 장소에 적용하여 편리함과 효율 증대의 효과를 기대할 수 있을 것이다. 주제어: 편광 필름, 투과도, 빛의 투과
최근 지구 온난화 문제가 대두되며 풍력 등 여러 대체 에너지원이 각광받고 있다. 이에 본 연구 에서는 여타 풍력발전기와는 다르게, 태풍 등에서 나타나는 비교적 높은 풍속에서도 유효한 발전이 가능한 마그누스 풍력 발전기의 효율성을 높여 신재생 에너지의 보편화에 이바지하고자 한다. 전체 반지름과 원기둥 셀의 반지름 사이 비와 풍속에 따른 토크 변화의 경향성을 CFD로 분석하 였으며 제작한 발전기를 사용하여 CFD의 결과가 현실에서 유효함을 검증함과 더불어 CFD를 통해서는 측정이 불가하였던 풍속과, 원기둥 셀의 반지름, 각속도의 세 가지 변인들에 대한 실험을 진행하였다. 데이터 분석 결과, 풍속이 커질수록 전체 반경이 감소하고 셀의 각속도가 증가하는 상황에서 효율성이 증가하는 경향성을 확인할 수 있었다. 본 연구 결과를 바탕으로 우리는 마그누스 풍력 발전기에서 풍속 변화에 따라 셀의 각속도와 R의 크기를 점진적으로 높이거나 낮추는 등 효율성을 개선하는 방안을 제안하였으며, 길이를 조절하는 회전팔의 기작 설계, 풍속 변화에 따라 적합한 각속도를 지정하는 알고리즘 제작 등이 후속 연구로써 진행되어야 할 것이다. 주제어: 마그누스, 풍력발전기, 지구온난화
로봇팔로 종이컵과 같은 약한 물체를 들어 각종 산업 분야의 생산성을 증대시키기 위해 본 연구 를 진행하게 되었다. 이 연구를 통해 물체를 들어 올리는 메커니즘을 알 수 있었고, 물체를 들어 올린다는 것에 대한 정의를 내릴 수 있었다. 이를 바탕으로 로봇팔이 물체를 들어 올리는 알고리즘을 구현하였고, 이를 직접 실행해 보았다. 압력센서를 사용해 강체와 변형이 큰 물체에 대해 질량에 따라 물체를 들 수 있는 최소 압력을 측정하였고, 이를 관계식으로 나타내어 일반화하였다. 두 경우에 대해 식을 비교하고, 물체를 들어 올린다는 정의에 맞추어 해석하였다. 주제어: 로봇 팔, 종이컵, 압력, 센서, 알고리즘
본 연구에서는 전기 추진 선박의 모터 진동 감쇠를 위한 능동형 감쇠기를 제작하였다. 전기 추진 선박은 모터의 진동이 공명을 발생시켜 큰 진동을 만들어낼 수 있다. 이를 해결하기 위해 모터가 진동하는 가속도를 푸리에 변환하여 가장 기여도가 큰 진동수에 대한 역상의 가속도를 발생시키 고자 하였다. 이 때 진동 감쇠기는 반대 방향으로 회전하는 두 개의 불평형 질량을 통해 수직 방향 진동만 발생하도록 제작하였다. 감쇠기가 가장 기여도가 큰 진동수와 동일한 진동수로 회전할 수 있도록 구현하였으며, 경사하강법을 이용해 가진력의 위상을 측정하고 감쇠기의 작동 시간차를 이용한 위상 조절을 통해 최대 진동수 피크가 57%까지 감소함을 확인하였다. 가진력의 진폭에 대한 피드백도 가능하다면 감쇠율을 더 증가시킬 수 있을 것이다. 주제어: 선박 진동, 진동 감쇠, 전기 추진 선박, 편심 질량기
클라드니 현상은 정상파가 진동하지 않는 마디 부분으로 입자가 모임에 따라 정상파의 마디를 육안으로 관측할 수 있게 되는 현상이다. 2차원 평면에서의 정상파는 반사파가 여러 방향에서 발생 하기 때문에 1차원 정상파와는 달리 예측하기 힘들다. 또한, 클라드니 도형은 진동판의 성질에 의해 결정되므로 진동판의 재질과 두께, 모양 등의 변인에 의한 영향 또한 분석해야 한다. 실험분석 결과, 실험에 사용된 진동판의 가장자리에서 자유단 반사가 일어나므로 직접파와 반사파가 서로 반파장의 홀수 배 만큼의 경로차가 나는 진동수에서 정상파가 형성되며 동시에 전체 진폭의 합이 0이 되는 지점에 마디가 생기는 것으로 분석하였다. 또한, 특정 클라드니 도형은 판의 모양이 같을 때 항상 나타나며, 판의 두께와 재질에 따라 그것이 나타나는 진동수가 달라짐을 확인하 였다. 주제어: 클라드니 도형, 정상파, 마디, 이차곡선
현대 문명에서 가장 중요한 것은 전력을 생산할 수 있는 자원, 즉 에너지원이다. 근래까지 인류는 유한한 자원을 에너지원으로 사용해왔고, 이제 이 자원들은 곧 고갈될 위기에 처해 있다. 이러한 상황에서, 버려지는 에너지를 낭비하지 않고, 모아서 전기에너지로 변환해 사용하는 기술을 하베스팅 기술이라고 한다. 정전기를 이용해서 전기 에너지를 만들거나, 압전패드를 사용하여 밟으면 전기가 생산되는 타일 등에 대한 연구도 활발하게 이루어졌다. 우리는 본 연구에서 패러데이 법칙을 이용해 손목에 착용할 수 있는 팔찌 형식의 발전기에 대해 연구하였다. 걸으면서 전기를 생산할 수 있게 되면, 전자기기를 충전하는 등 여러 가지 기대효과가 있을 것으로 예상된다. 주제어: 에너지 하베스팅, 진동, 패러데이 법칙, 에너지 생산
솔레노이드와 자석 사이의 전자기 상호작용, 특히 고교 내용에 포함된 전자기유도와 렌츠의 법칙 을 탐구하여 심화된 수식을 기반으로 구체적인 솔레노이드와 자석의 전자기 상호작용을 예측하고 심도있게 이해하고자 하였으며, 이를 활용하여 실험을 진행하였다. 자석을 하나의 솔레노이드로 두고 자석을 다양한 조건에서, 가령 위치를 여러 곳 이동시켜 단진동을 통한 비교 및 측정 실험 을 진행하였다. 이 실험을 통해 자석을 솔레노이드로 간주하는 새로운 관점의 데이터를 확보하였으며, 자석과 솔레노이드의 상호작용을 정량적으로 해석하여 심화 유도한 수식이 고교 수준에서 설명하는 전자기 상호작용과 얼마나 부합하는지를 비교 및 확인하였다. 또한, 심화된 수식을 이용 하여 솔레노이드를 이용해 페러데이 로테이터나 솔레노이드 벨브, 모듈레이터 등 다양한 분야에서 활용되는 값들을 정량적으로 분석하였다. 주제어: 솔레노이드, 자기력, 전자기유도, 렌츠의 법칙
본 연구는 철사로 만든 ‘ㄷ’자형 사각형 틀의 열린 부분에 실을 연결하고 비누막을 생성시켰을 때, 실이 표면장력에 의해 중력의 반대 방향으로 올라가는 신기한 현상의 관찰로부터 시작되었으 며, 이 현상의 원인과 실의 높이에 영향을 미치는 요인들에 대해 탐구하였다. 비누막의 특성에 대한 사전 탐구를 수행하였으며, 분석 결과를 토대로 넓이가 동일한 다양한 형상의 틀을 제작해 실이 올라간 높이를 측정하는 방식으로 연구를 수행하였다. 그 결과, 실의 형상은 실 윗부분의 비누 막의 무게 분포와 관련 있다는 점을 확인할 수 있었다. 해당 연구는 비누막 등의 박막의 특성에 대해 더욱 이해할 수 있게 해주어, 코팅 등 박막을 활용하는 기술에 활용될 수 있을 것으로 예상 된다. 주제어: 비누막, 표면장력, 실의 장력, 무게, 극소곡면