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1. 서론
1.1. 주제 선정 배경
주제 선정 배경은 처음 실험 주제를 선정할 때 가장 중요하게 고려한 두 가지 사항이었다. 첫째, 실험 과정이 비교적 간단한 주제를 선정하는 것이었다. 둘째, 정성적이 아닌 정량적 평가가 가능한 주제를 선정하는 것이었다.
처음에는 비교적 빨리 자라는 씨앗종자를 선택하여 여러 가지 요인에 따라서 새싹이 자라는 시기를 실험하고자 하였다. 그러나 실험 한 번에 며칠씩 걸린다는 단점이 있었고, 실험장소의 제약 그리고 예측대로 실험이 진행될지 확신할 수 없었기에 이 주제를 선정하지 않았다.
두 번째로 선정한 주제는 식용분말가루를 물에 녹여 어느 조건에서 가장 맛있는 맛을 내는지에 관한 것이었다. 이 주제는 주제 선정의 조건에 만족한다고 여겨져 실험을 계획하였다.
1.2. 실험 목적 및 방법 개요
본 실험의 목적은 액체의 종류에 따른 잉크의 확산 시간을 최적화하는 것이다. 처음에는 주제 선정 시 반응을 수치적으로 명확히 측정할 수 있는지와 실제 일상생활에서도 경험할 수 있는 일인지를 고려하였다. 실험 결과를 분석하고 최적의 조건을 찾기 위해 Response Surface Methodology (RSM)와 Taguchi Method를 사용하였다.
실험은 종이컵에 일정량의 액체를 넣고 액체의 중앙에 잉크를 떨어뜨리는 방식으로 진행되었다. 실험에 영향을 미칠 수 있는 요인으로는 온도, 액체의 농도, 액체의 종류, 떨어뜨리는 잉크의 양, 액체의 양, 종이컵의 재질, 떨어뜨리는 각도, 바람 등이 고려되었다. 이 중에서 액체의 농도, 컵의 재질, 떨어뜨리는 각도는 측정하는 요인에서 제외되었다. 최종적으로 사용된 요인은 온도, 떨어뜨리는 잉크의 양, 액체의 양, 액체의 종류, 바람이었다.
실험 결과값은 종이컵 중앙에 떨어뜨린 잉크가 종이컵 벽까지 확산되는 데 걸리는 시간을 측정하여 얻었다. 이를 통해 각 요인들이 잉크 확산 시간에 미치는 영향을 분석하고 최적의 조건을 도출하고자 하였다.
2. 실험 계획 및 수행
2.1. 인자 선정 및 실험 설계
2.1.1. 인자 선정
처음 주제 선정에 있어서 첫째로, response를 수치적으로 명확히 측정가능한지를 보았다. 왜냐하면 수치적으로 측정이 불가능한 것은 결과값에 대해 실험계획법을 적용하여 분석을 할 수 없기 때문이다. 둘째로 실제 일상생활에서도 경험할 수 있는 일인지 보았다. 그 이유는 실제 일상생활에도 겪을 수 있는 일이어야, factor들의 재료 등을 구하기 쉽고 해당 현상에 대한 이해를 명확히 할 수 있기 때문이다.
그러므로 우리는 일상에서 출력된 강의자료에 물이나 음료 등을 쏟았을 경우 액체에 따라 글자(잉크)가 퍼지는 속도가 다른 점을 관찰하였고 일반적으로 어떤 조건일 때 가장 천천히 잉크가 확산하는지 실험하였다.
본 실험은 종이컵에 일정량의 액체를 넣고 액체의 가운데 부분에 잉크를 떨어뜨리는 방법으로 잉크의 확산 시간을 측정하였다. 처음에 실험 전에 실험에 영향을 미칠 수 있는 factor들에 대해 생각을 하여 온도, 액체의 농도, 액체의 종류, 떨어뜨리는 잉크의 양, 액체의 양, 종이컵의 재질, 떨어뜨리는 각도, 바람 등에 대해 생각을 하였다.
이때 액체의 농도, 컵의 재질, 떨어뜨리는 각도는 측정하는 factor에서 제외시켰는데, 그 이유는 다음과 같다. 액체 농도의 경우 처음에 생각했던 것은 소금의 양과 같은 종류의 용질을 이용해 농도의 차이를 주려고 했는데 일상에서 자주 마시는게 물, 음료, 커피 등이기 때문에 factor에서 제외하였다. 다음으로 컵의 재질의 경우는 실험에 미치는 영향이 크지 않을 것으로 판단하여 factor에서 제외하였고 떨어뜨리는 각도는 정확히 control하기 어려울 것이라 판단되어 제외하였다.
따라서 최종적으로 사용된 factor들은 온도, 떨어뜨리는 잉크의 양, 액체의 양, 액체의 종류, 바람 이 되었다.
2.1.2. 실험 설계
본 실험에서는 5가지 요인들을 고려하여 실험을 설계하였다. 온도, 액체의 양, 잉크의 양, 액체의 종류, 바람이 그것이다. ...
