1주차. 환경과 지구1000년 후 인간, 6가지 변화는?성공적인 디지털 혁신과 RPA자동차를 위한 AI 활용 방안 및 실무 가이드 개최인간, 트랜스 휴먼이 되다.: 우리인간이 더 이상 생물학적인 신체에 갇히지 않고 기계의 결합체가 될 것이라는 의미다.피부색깔이 검게 변한다.: 인간의 피부는 지구온난화에 적응하기 위해 더 검게 변한다.인간의 키가 커지고 홀쭉해진다.: 인간의 키는 뜨거워진 기후에 대응해 열을 발산하기 쉽도록 더 커지고 홀쭉하게 진화한다.유전자변이를 겪는다: 인간은 DNA의 변이에 따라 눈색깔이 붉게 변화하게 된다. 유전자 변이에 따라 인간은 풀이나 독성음식을 먹어도 문제가 되지 않는다. 지금보다 1천배나 더 많은 컬러를 보게 될 수 있다. 하지만 특별한 소용이 없기에 그런 방향으로 진화하지 않게 된다.유전공학 설계에 따른 아기가 출산된다.: 인류의 얼굴은 강하고, 곧은 코, 완벽하게 좌우균형미를 가진 황금비율 일변도로 바뀌어 가게 된다. 이러한 변화는 다양성을 상실하게 되면서 미래 인류를 전멸시킬 새로운 병을 얻게 될 것이라고 우려인류, 뇌의 디지털화로 죽음을 정복한다.: ASAP 사이언스는 1천년 후 인류는 뇌를 컴퓨터에 옮김으로써 죽음까지 정복환경이란?환경 : 우리에게 영향을 미치는 모든 자연적, 사회적 조건자연환경 : 자연상태인문환경 : 사람들이 오랫동안 살아오면서 이루어놓은 생활의 모습이나 발자취자연환경 : 인간이 만든 것이 아닌 자연 그대로의 것 공기, 물, 흙, 동식물, 산, 강, 바다인문환경 : 인간이 만든 모든 것 건물, 도로, 공장, 문화, 예술인문환경이 자연환경에 영향을 미치게 된다.자연환경의 영향 긍정적북극, 지구를 건강하게 유지하는 중요한 역할 수행북극은 남극과 함께 지구의 기온을 일정한 범위 내에서 유지시키는 일을 한다. 여름철 북극의 해빙 감소는 북극의 기온을 상승시킴과 동시에 대기 중 이산화탄소 흡수를 통해 온실 효과에 따른 기온 상승을 억제하고 있다.태풍, 지구를 건강하게 유지하는 중요한 역할 수행대기 순환과 지구 온 처리가 힘든 다양한 방사성 폐기물이 부산물로 생산된다.: 냉각수의 방출로 인해 주변의 수온을 상승시켜 생태계를 교란시킨다.방사성 폐기물이란?원자력안전법 제2조 : 방사성 물질 또는 방사능에 오염되어 폐기의 대상이 되는 모든 물질사용 후 핵연료를 포함하여 원전내 작업자들이 사용했던 작업복, 장갑, 기기교체 부품 등이 대상이 된다.병원, 연구기관, 대학 산업체 등에서 발생하는 방사성동위원소(RI) 폐기물 또한 방사성 폐기물의 대상이 된다.방사성폐기물은 법적으로 일정 기간 안전하게 따로 관리하도록 되어 있다.일반적으로 중저준위 폐기물을 말하며, 고준위 폐기물은 따로 지정하여 관리한다.고준위 방사성 폐기물원자력 안전법에서 열 발생량이 2kW/m3, 반감기 20년 이상인 알파선을 방출하는 핵종으로 방사능 농도가 그램당 4000베크렐 이상인 물질을 고준위 방사성폐기물로 지정하고 있다.국내 고준위 방사성폐기물은 대부분이 사용 후 핵연료이다.사용 후 핵연료원자력발전의 연로로 사용되고 난 후의 핵연료물질을 말한다.핵연료는 약 3주기 정도 원자로 내에서 연소시키게 되면 더 이상 충분한 열을 생성하지 못해 새로운 핵연료로 교체한다. 이때 원자로에서 인출되는 핵연료를 사용 후 핵연료라고 한다.사용 후 핵연료는 핵분열 반응 생성물로 인해 높은 방사능을 나타낸다.핵 연료의 주기2. 핵 에너지 : 핵융합 에너지수소와 같은 가벼운 원자핵들이 초고온 플라즈마 상태에서 서로 충돌해 결합하여 무거운 원자핵으로 융합한다. 이 과정에서 줄어든 질량이 에너지로 변환한다.(오블리비언) 미래 외계인의 침공(오블리비언) 전쟁에서 승리하기 위해 핵무기 사용, 과도한 핵모기 사용으로 지구 방사능(오블리비언) 바닷물을 이용한 백융합 에너지핵융합의 원리중수소와 삼중수소가 중성자와 헬륨으로, 에너지 방출고진공 용기 안에 중수소와 삼중수소를 주입하고 플라즈마 상태로 가열한다.토카막의 자기력선 그물망(초전도 자석)을 이용해 플라즈마를 가둔다.플라즈마를 약 1억도 이상으로 가열해 핵융합 반응을 일으킨다.핵융합 반응 기관지에서 걸러지지 않고 몸속 깊숙이 침투한다. 그리고 폐, 심장, 피부, 호흡기 등에 각종 질환을 유발한다. (기관지염, 결막염, 비염, 알레르기)장기간 미세먼지에 노출될 경우 면역력이 급격히 저하되어 감기, 천식, 기관지염 등의 호흡기 질환은 물론 심혈관 질환, 피부질환, 안구질환 등 각종 질병 위험이 높아진다.특히 미세먼지(PM2.5) 깊숙이 침투, 세계보건기구와 국제암연구소는 미세먼지를 1군 발암물질로 지정함.미세먼지의 영향 농작물, 생태계미세먼지에 붙은 이산화황(SO2), 이산화질소(NO2): 산성비를 내리게 해 토양과 물을 산성화 시키고, 토양 황폐화, 생태계 피해, 산림수목과 기타 식생에 손상을 입힌다.미세먼지에 붙은 공기 중의 중금속: 농작물, 토양, 수생 생물에 피해를 준다.미세먼지가 식물의 잎에 부착: 잎의 기공을 막고 광합성 등을 저해하여 작물의 생육을 지연시킨다.미세먼지의 영향 산업활동반도체, 디스플레이 산업 : 불량률 증가자동차 산업 : 도장 공정에서의 악영향, 자동차 설비시 미세먼지로 인한 오작동비행기나 여객선 운향 : 가시거리를 떨어뜨림우리나라 미세먼지 발생 원인국외 영향이 30~50%, 나머지는 국내에서 제조업, 발전소, 자동차 등의 1차 오염원에서 직접 배출, 대기 중에서 질산염, 황산염, 암모니아, 휘발성유기물 등이 화학 반응을 일으켜 2차적으로 생성설문조사 결과: 중국 등 주변국의 영향이 주요 요인/ 환경부의 조사결과 : 미세먼지 기여율은 한국 내 52%, 국외 48%미세먼지의 원인정체된 대기가 주된 요인, 바람이 거의 불지 않는 탓: 우리나라가 이동성 고기압 전면에 들어 기압밀도가 낮은데다 뚜렷하게 찬 공기가 우리나라 쪽으로 오는 것도 아니어서 바람이 적게 불고 있다.WHO가 한국의 미세먼지 피해 원인으로 농업을 지목, 화학비료 속 질소는 산소와 결합해 대기오염 물질인 질소산화물(NOx)를 만든다. 비료를 많이 쓸수록 발생이 늘 수밖에 없다. 2015년 한국에서 미세먼지 때문에 조기 사망한 사람은 1만9355명이었다. 이 화탄소), 비행기나 자동차에서 내뿜는 일산화질소 등이 오존홀 생성의 주범으로 밝혀졌다.구멍난 오존홀 : 자외선과 염화불화탄소가 만나 발생하는 광화학반응으로 염화불화탄소가 분해되면서 염소 원자가 생기고 이 염소 원자가 오존 분자를 분해시키면서 오존층이 파괴, 염소 원자 1개가 오존 분자 10만개를 파괴하는 것으로 알려져 있다.오존의 자연적 생성 및 소멸 성층권자연적1880년 Hartley에 의해 오존의 자외선 흡수의 중요성 지적1921년 Fabry 와 Buisson : 성층권 오존의 광화학 반응 제안자외선을 흡수하여 일어나는 이러한 반응에 의하여 지구상의 생명은 짧은 파장의 자외선의 치명적인 효과로부터 보호되고 있음.오존의 인위적 소멸 성층권메탄 CH42. 산화질소1970년 Paul Crutzen이 NO와 NO2의 촉매작용으로 오존 파괴가 가속화 된다는 것을 보여주면서 1995년 노벨 화학상을 수상3. 염화불화탄소 CFCs1974년 Mario Molina와 Sherwood Rowland이 CFCs가 대기중에서 분해되지 않고 오존층까지 운반되어 오존을 분해 시키는 것을 Nature지에서 발표. 그들은 Paul Crutzen과 함께 1995년 노벨화학상 수상CFCs는 오존층을 파괴하는데 가장 강력한 영향을 미치며 프레온 가스라고도 불린다.염소의 life time : 70~100년프레온 Freon무색, 무취이며 독성이 없다.매우 안정한 물질로 다른 물질과 쉽게 반응하지 않는다.폭발성이 없으며, 불연성이다.증발효과가 우수하여 낮은 온도에서도 쉽게 기화한다.열전도도가 매우 낮아 가스로 봉입하여 단열성 높임이는데 쓰인다.냉매, 냉장고 냉동기, 에어컨, 냉각제, 에어로졸 분사제, 소화기, 정밀기기의 세정제 등에 사용된다.세척제로 사용 시 침투 양호, 속건성, 기름을 녹이나 플라스틱과 반응하지 않는 성질을 이용한다.사용실태발포제 : 극히 낮은 열전도성과 저온에서 끓는점의 성질을 이용하여 플라스틱 가공 등에 이용 ex. 스티로폼오존층 보호를 위한 노력세계 오존층 보호의 날, 오년대 이후 전 세계적으로 사용이 금지된 독성 물질40년이 지났지만 여전히 흙 속에 남아있는 살충제 DDT: DDT는 흙에서 10분의 1로 분해되는데 약 50년이 걸리는 것으로 알려졌다.5. 스티렌 다이머 및 트리머 (Stylene Dimer / Trimer)스티렌 다이머 및 트리머 특징스티렌 단위체는 에틸렌(CH2=CH2)의 수소(H)하나가 벤젠으로 치환된 것이다.단위체 두 개가 중합(결합)하면 다이머, 세 개가 중합하면 트리머가 된다. 많은 수의 스티렌 단위체가 결합한 것이 폴리스티렌이다폴리스티렌은 가공성이 우수하고, 70~90도의 내열성을 갖고 있다.스티렌 다이머 및 트리머 용도 및 영향폴리스테린은 1회용 투명 컵, 값싼 장난감의 재료로 사용된다.폴리스티렌 액체에 기체가 주입되면 거품이 생기며 굳어져 아이스박스, 1회용 커피 컵 등에 사용되는 고체 스티로폼이 만들어진다.컵라면 용기를 비롯한 각종 식품 용기에 사용된다.내분비계의 장애를 일으켜 유방암, 폐암, 백혈병 등을 유발한다.스티렌 다이머 및 트리머 검출 사례스티로폼 재질의 컵라면으로 폴리스티렌 PS이 사용된다.: 환경호르몬 물질인 스티렌이 60도에서 녹아 나오기 시작하며 95도에서는 10배 이상 방출된다. 뜨거운 물을 넣는 컵라면의 경우 스티렌이 방출될 수밖에 없다.6. 폴리염화비페닐 (PolyChlorinated Biphenyl, PCB)폴리염화비페닐 특징무취, 무미이며 약간의 점도를 지닌 액체 물질이다.DDT와 비슷한 구조이며 강한 독성을 가진 유사 DDT 화합물이다.물에 녹지않고, 동물 지방에 녹기 쉽기 때문에 먹이 사슬로 인한 생물 농축이 쉽다.분해가 잘 되지 않고 급성 독성은 낮지만, 심각한 만성 독성을 갖는다.2001년 스톡홀름 협약에 따라 2004년부터 대부분의 나라에서 사용금지폴리염화비페닐 용도 및 영향가소제, 전기기구(변압기, 콘덴서 등)의 절연체 등에 사용된다.살충제, 접착제, 단열재 등에 다양하게 사용된다.여러 나라에서 PCB 생산을 중단하였지만 여전히 환경에 잔존하여 생태계에 영향있다.
분 몰랄부피 측정1. 실험목적질량백분율이 다른 각각의 NaCl수용액에 대한 분 몰랄부피를 측정한다.2. 실험이론 및 배경(1) 농도: 일정량의 용액 안에 용존되어 있는 용질의 비율을 말한다.- 몰랄농도(m)란 용매 1 kg 중에 용해되어 있는 용질을 mol수로 나타낸 것으로 단위는 m이나 mol/kg으로 표시한다.몰랄농도(m) = 용질의 몰수 ÷ 용매의 질량(kg)- 몰농도(M)란 용액 1리터(L) 속에 용해되어 있는 용질의 mol수로 나타내는 농도로 단위는 M나 mol/l로 나타낸다.몰농도(M) = 용질의 몰수(mol) ÷ 용액의 부피(L)(※여기서 용질의 몰수는 질량(g) ÷ 몰질량(g/mol))- 퍼센트 농도(%)?부피 퍼센트(v/v%)란 용액 100mL중에 함유된 용질의 부피(mL)이다.?질량 퍼센트 농도(wt%)란 용액 100g 속에 녹아 있는 용질의 g수로 나타내며 %로 표시한다. 무게농도이므로 온도의 영향을 받지 않는다.질량 퍼센트 농도(wt%) = (용질의 질량(g)) ÷ (용액의 질량(g)) × 100(%)(2) 이상용액일반적인 상인 2성분계에서 서로 다른 성분 사이에 상호작용을 하지 않는 용액으로 두 개의 순수한 물질을 혼합해서 용액을 만들 경우 용액의 부피는 처음 물질의 부피를 단순한 합만으로 부피를 구할 수 있는 용액이다. 용액의 성질은 각 성문 몰 비의 합으로 결정하며 용질이 극성 분자고 용매가 비극성인 경우와 전해질 용액과 같이 용질이 해리되는 경우는 이상용액이 되기 어렵다.(3) 비 이상용액용액 내의 서로 다른 성분 사이에 상호작용이 일어나 용액의 성질이 성분의 몰비에 대한 합이 아닌 용액으로 각 성분의 활동도가 몰분율과 똑같지 않은 용액이다.(4) 분 몰랄 부피용액 중의 한 성분이 전체 부피에 기여하는 부피로 물질을 첨가해도 농도의 변화가 일어나지 않을 정도로 충분히 큰 용액 시료에 1몰의 성분을 첨가함으로써 수반되는 용액의 부피 변화이다. 용액을 구성하는 두성분이 차지하는 부피의 부분이 어떻게 차지되는가를 살펴봄으로써 분몰랄 부피를 구할 수 있다. 간단히 말하면 서로 다른 분자 사이에 작용하지 않는 용액 A와 B가 있다고 가정했을 때 이때 A용액 또는 B용액이 차지하고 있는 부피 양을 분몰랄 부피라 한다.일정한 온도와 압력에서 이성분 혼합물(임의의 두 성분 A와 B의 혼합물)의 부피는 다음과 같이 정의할 수 있다.V = ∫(nA, nB) 이때 부피의 미분은 아래와 같다.분몰랄 양을 이와 같이 정의하면이 되고위의 식을 적분하면 이다. (여기서 Y는 V(부피)이다.)(5) 겉보기 몰랄 부피물질의 실제 부피가 아닌 측정으로 보이는 부피이다. 겉보기 몰랄 부피 (Φv)는 T가 일정할 때여기서 V는 nA몰 성분 A와 nB몰 성분 B를 함유하고 있는 용액의 전체 부피이고, VA는 주어진 온도와 압력에서 순수한 A(용매) 1몰의 부피이다. 이 식을 정리하면 을 얻는다.(6) 몰분율두 성분 이상의 물질계에서 한 성분의 농도를 나타내는 방법의 하나로 어떤 성분의 몰수와 전체 성분의 몰수와의 비를 말한다.A의 몰분율 XA = A의 몰수 ÷ 모든 성분의 몰수 합B의 몰분율 XB = B의 몰수 ÷ 모든 성분의 몰수 합3. 실험도구25mL 비중병 5mL 스포이드 킴테크 사이언스 와이퍼 전자저울 NaCl 증류수4. 실험방법1. 25mL 비중병의 질량을 잰다.2. 대략 2wt%, 4wt%, 6wt%, 8wt%, 10wt%, 12wt%의 NaCl 수용액을 만든다.3. 각각의 수용액을 25mL 비중병에 채운다.4. 각각의 수용액을 항온조로 일정한 온도를 맞춘다.5. 플라스크의 물기를 닦고 질량을 잰다.5. 실험 과정1. 빈 비중병의 무게를 잰다.2. 증류수를 바중병에 채워서 무게를 잰다. 이때 비중병에 증류수를 꽉 채운 후 뚜껑을 닫아주고 흐르는 액체를 닦아준다.3. 액체를 제거한 후 증류수와 아세톤으로 세척하고 아스피레이터(aspirator)로 남은 수분을 빨아들인다.4. 조성이 다른 것들을 비중병에 넣어서 무게를 잰다.- 1wt% NaCl- 3wt% NaCl - 5wt% NaCl- 10wt% NaCl - 20wt% NaCl첫번째 실험두번째 실험평균빈 비중병17.657g17.660g17.659증류수25.557g25.549g25.5531wt% NaCl25.745g25.745g25.7453wt% NaCl26.028g26.111g26.0705wt% NaCl26.486g26.491g26.48910wt% NaCl27.414g27.444g27.42920wt% NaCl29.403g29.426g29.4155. 두번을 기록을 해서 평균값을 내준다.6. 실험 결과 및 분석용질의 질량 = NaCl밀도(g/mL) × 10mL당 NaCl의 부피(mL) (온도 17도로 함)-1wt% : 2.165 × (1/100) = 0.022g-3wt% : 2.165 × (3/100) = 0.065g-5wt% : 2.165 × (5/100) = 0.108g-10wt% : 2.165 × (10/100) = 0.217g-20wt% : 2.165 × (20/100) = 0.433g몰농도(M) = n(용질의 몰수)÷V(용액의 부피) n = 질량(g)/분자량(g/mol)-1wt% : n = (0.022/58.44) ÷ 0.025L = 0.015-3wt% : n = (0.065/58.44) ÷ 0.025L = 0.044-5wt% : n = (0.108/58.44) ÷ 0.025L = 0.074-10wt% : n = (0.217/58.44) ÷ 0.025L = 0.149-20wt% : n = (0.433/58.44) ÷ 0.025L = 0.296용매의 질량 = (용액 찬 flask 무게 ? 빈 flask 무게) - 용질의 무게-1wt% : 25.745 ? 0.022 = 25.723g-3wt% : 26.070 ? 0.065 = 26.005g-5wt% : 26.489 ? 0.108 = 26.381g-10wt% : 27.429 ? 0.217 = 27.212g-20wt% : 29.415 ? 0.433 = 28.982g몰랄농도(m) = 용질의 몰수 ÷ 용매의 질량(kg)-1wt% : (0.022/58.44) ÷ 0.0257 = 0.0146m-3wt% : (0.065/58.44) ÷ 0.0260 = 0.0428m-5wt% : (0.108/58.44) ÷ 0.0264 = 0.0700m-10wt% : (0.217/58.44) ÷ 0.0272 = 0.1365m-20wt% : (0.433/58.44) ÷ 0.0290 = 0.2555mflask 부피 = (물이 찬 flask 무게 - 빈 flask무게)/물의 밀도= 25.553/0.99821 = 25.599NaCl 용액 밀도 = (용액이 찬 flask 무게 - 빈 flask 무게)/flask 부피-1wt% : 25.745 ÷ 25.599 = 1.0057-3wt% : 26.070 ÷ 25.599 = 1.0183-5wt% : 26.489 ÷ 25.599 = 1.0348-10wt% : 27.429 ÷ 25.599 = 1.0715-20wt% : 29.415 ÷ 25.599 =1.1491겉보기 몰랄 부피ΦV = [1000/(mρNaClρH2O˚)][ρH2O˚-ρ]+[MNaCl/ρNaCl]-1wt% : [1000/(0.0146×1.0057×0.99821)][0.99821-1.0057] + [0.015/1.0057] = -511.006-3wt% : [1000/(0.0428×1.0183×0.99821)][0.99821-1.0183] + [0.044/1.0183] = -461.740-5wt% : [1000/(0.0700×1.0348×0.99821)][0.99821-1.0348] + [0.074/1.0348] = -505.970-10wt% : [1000/(0.1365×1.0715×0.99821)][0.99821-1.0715] + [0.149/1.0715] = -501.854-20wt% : [1000/(0.2555×1.1491×0.99821)][0.99821-1.1491] + [0.296/1.1491] = -514.6037. 오차 원인1. 실험실 내부의 온도가 일정하지 않을 수 있다.2. 비중병에 닿은 손의 온도에 의해 부피가 바뀔 수도 있다.3. 흐르는 액체를 닦을 때 제대로 닦이지 않은 부분이 있을 수 있다.4. 액체를 제거하고 다시 실험을 진행할 때 미처 발견하지 못한 액체가 남아 있을 수 있다.8. 고찰이 실험은 온도에 매우 민감하기 때문에 미세하게라도 우리 손의 온도에 의해서 부피가 바뀔 수 있기 때문에 목 부분을 잡는 것에 유의하며 실험을 진행하였으나 흐르는 액체를 닦는 과정에서 손이 닿아 부피가 바뀔 수도 있었을 것 같다. 저울의 영점을 맞춰 진행할 때 저울이 자꾸 숫자가 왔다갔다 혼자 움직여서 실험 도중 작은 어려움을 느꼈다. 무게를 재고 안에 들어 있던 액체를 버릴 때 흰색 무언가가 남았는데 그게 소금이라서 증류수를 넣고 세척해야 된다는 것을 알았으며 증류수로 세척 후 휘발성인 아세톤을 넣고 건조기로 빨아들이니 쉽게 액체를 제거할 수 있었다. 이때 액체가 확실히 제거되었는지 확인하는 것이 중요하기 때문에 이를 유의하여 실험을 진행하였다. 또한, 같은 비중병을 이용하여 두 번의 실험을 하였는데 오차가 거의 없을 줄 알았는데 오차가 발생했다. 이는 아마 온도의 문제이거나 표면의 액체를 제대로 닦지 않은 탓이지 않았을까 예상할 수 있었다. 이 실험은 실험 과정은 간단하나 실험 후 결과를 계산하는 과정이 매우 복잡한 실험인 것 같다.
점도 측정1. 실험 목적유체의 기본 특성인 점도에 대해 이해하고, 점도계의 사용 방법을 안다.고분자의 고유점도를 측정하고 고분자의 분자량과 고유점도의 관계를 이해한다.2. 실험 이론농도(Concentration: C)액체나 혼합기체와 같은 용액을 구성하는 성분의 양의 정도로 용액이 얼마나 진하고 묽은지를 수치적으로 나타내는 방법이다.C = g/dL용액점도의 용어에는 상대점도, 비점도, 환원점도, 대수점도, 고유점도로 5가지의 종류가 있다.상대점도(Relative Viscosity: ηr)용액의 점도를 용매의 점도 값으로 나눈 것으로 상대 점성률이라고도 한다.ηr = η/η0 또는 ηr = 용액이 흐른 시간/ 용매가 흐른 시간 = t/t0비점도(Specific Viscosity: ηsp)용액점도가 용매점도에 대해 증가한 비율로 ηsp로 나타낸다.ηsp = 용액이 흐른 시간 ? 용매가 흐른 시간/ 용매가 흐른 시간 = t-t0/t0 또는ηsp = ηr - 1환원점도( = 환산점도, Reduced Viscosity: ηred)용액의 점도를 나타내는 방법의 하나로 비점도의 값을 용액의 농도로 나눈 값이다.ηred = 비점도/농도= ηsp/C일반적으로 용질분자 간에는 상호작용이 있기 때문에 환원점도도 용질농도의 함수가 되지만, 비교적 넓은 농도범위에서 ηred=[η] +k′[η]²C의 직선관계가 성립한다.대수 점도(η?h)고분자 묽은 용액의 점도를 불순물이 없는 순용매의 점도로 나눈 값이다.η?h = ln(ηr)/C- 각 농도에 따른 각기 다른 대수 점도 값을 얻은 것을 다지고 y축이 대수점도, x축이 농도인 그래프를 그릴 수 있다.- 이 그래프는 y = ax + b 유형의 식으로 나타낼 수 있다.- 기울기가 k″[η]²이고 y절편이 [η]인 식 η?h = k″[η]²C + [η]가 얻어진다.- 앞에서 구한 환산점도 그래프와 대수점도 그래프를 이용하여 하나의 동일한 y절편을 구할 수 있다.- k′ - k″ = 0.5의 관계가 성립한다면 실험이 제대로 이루어졌다고 할 수 있다.고유 점도 (Intrinsic Viscosity: [η])용질 입자 사이의 상호작용을 없앴을 때의 점성계수를 말하며 극한점성도라고 한다.고유 점도는 환원점도에서 농도가 무한히 낮아져 0이 되었을 때 값이다.[η] = [ηsp/C]C=0 = [(ln ηr)/C]C=0분자량이 식을 이용하여 분자량을 구할 수 있는데 이 식을 Mark-Houwink식이라 하며 k와 a를 Mark-Houwink상수라고 한다.정확한 분자량을 알기 위해서는 고분자 용매 조합에 따른 Mark-Houwink 상수를 알아야 한다.3. 실험 도구Polystyrene, Toluene, 항온조, 마그네틱, 플라스크, 비커Ubbelohde Viscometer모세관 점도계의 일종으로 유리관 기공 크기를 이용하여 액체가 모세관을 흐르는 데 걸리는 시간을 측정하여 점도 η를 구한다. 저점도의 액체를 측정하는데 알맞고 측정 정밀도도 높다. 측정하려는 액체의 양이 반드시 일정하지 않아도 좋으며, 온도에 의한 용액이 비중의 변화나 모세관이 비스듬히 되어 생기는 오차가 작은 것이 특징이며 투명 액상 및 고온과 저온에서 측정시 적합하다. Calibration Certificate (자체 성적서) 및 Constant K 값 포함하며 Viscoclock (낙하시간 자동 측정기)과 같이 사용 가능하다. 비교적 고점도의 액체도 잴 수 있는 가압형도 실용화되고 있다. 가압형에서는 전단 속도를 바꿀 수 있기 때문에 비 Newton 유체의 계측도 가능하다.4. 실험 방법1. 100ml 부피 측정용 플라스크에 폴리스티렌 0.1mg 까지 정확히 읽어 1g정도 넣고 벤젠으로 표선을 채운 다음 마그네틱을 사용하여 완전히 용해시킨다.2. Ubbelohde 점도계를 세척액으로 세척 후, 건조기를 이용해 완전히 건조시킨다.3. 10mL의 톨루엔을 정확하게 취하여 거른 다음 그림에 나타낸 점도계의 1부분에 넣어준다. 이 점도계를 25℃로 맞추어 놓은 항온조에 수직으로 넣고 평형에 도달할 때까지 잠시 방치한다.4. 2부분에 고무 흡인기를 사용하여 톨루엔이 3부분에 가득 차도록 한다.5. 기포가 사라질 때까지 방치한 후 2부분의 고무흡인기를 제거하여 톨루엔이 흐르도록 한다. 톨루엔이 눈금 a-b 사이를 통과하는 시간을 측정한다. 실험을 4회 실시하여 오차가 가장 큰 값을 제외한 나머지 3개의 실험값을 취하여 그 평균값을 용매의 흐름시간으로 한다.6. 톨루엔 10mL와 1번에서 제조한 폴리스티렌 용액3mL를 취하여 50mL 비커에 넣고 30초 정도 섞어준 후 이 용액 10ml를 점도계의 1부분에 넣어주고 평형에 도달할 때까지 약간 방치한다.7. 폴리스티렌 용액의 양을 6mL, 9mL, 12mL로 달리하여 각각 10mL를 취하여 4,5번 과정을 실시하여 실험값을 얻는다.5. 실험 과정1. 1부분에 toluene 용액을 C,B 사이까지 넣는다2. 항온조를 켜고 30도를 맞춘 후 Ubbelohde Viscometer를 넣고 5분 정도 기다린다. (※ 온도와 진동에 민감하기 때문에 값을 측정할 때는 펌프를 끄고 측정해야 된다.)3. 2부분을 손가락으로 막고 스포이드의 고무부분 3부분에 연결하여 액체를 4부분까지 끌어올린다.4. 손을 떼고 스포이드 고무 부분을 제거한 후, 액체가 밑으로 내려가는 것을 기다린다. A부분에 B부분까지 도달하는 시간을 측정한다.5. 측정 후, 항온조에서 꺼낸 Ubbelohde Viscometer의 액체를 1부분으로 버리고 toluene 용액을 넣고 액체가 올라갔던 부분까지 끌어올렸다 내리고 버린다.6. 아세톤을 이용하여 5번 과정을 반복한 후, 아스피레이터를 이용하여 Ubbelohde Viscometer 안에 남아 있는 액체를 다 제거한다.7. PS-toluene 30ml, 32ml, 34ml, 36ml를 각각 위의 과정을 반복하여 시간을 측정한다.- PS-toluene 30ml - PS-toluene 32ml- PS-toluene 34ml-PS-toluene 36ml실험 결과에 오류가 생겨 실험을 재진행함t(s)toluene133.85sPS-toluene 30ml215.14sPS-toluene 32ml208.77sPS-toluene 34ml198.94sPS-toluene 36ml190.32s6. 실험 결과 및 분석PS-toluene 30ml의 농도 : 0.0996g/0.30dL = 0.332g/dLPS-toluene 32ml의 농도 : 0.0996g/0.32dL = 0.311g/dLPS-toluene 34ml의 농도 : 0.0996g/0.34dL = 0.293g/dLPS-toluene 36ml의 농도 : 0.0996g/0.36dL = 0.277g/dL30ml32ml34ml36ml상대점도 ηr215.14/133.85 = 1.607208.77/133.85 = 1.560198.94/133.85 = 1.486190.32/133.85 = 1.422비점도 ηsp1.607 ? 1 = 0.6071.560 ? 1 = 0.5601.486 ? 1 = 0.4861.422 ? 1 = 0.422환산점도 ηred0.607/0.332 = 1.8280.560/0.311 = 1.8010.486/0.293 = 1.6590.422/0.277 = 1.523대수점도(η?h)ln0.607/0.332 = 0.603ln0.560/0.311 = 0.588ln0.486/0.293 = 0.506ln0.422/0.277 = 0.421고유점도[η]PS-toluene 30ml : 0.607/0.332PS-toluene 32ml : 0.560/0.311PS-toluene 34ml : 0.486/0.293PS-toluene 36ml : 0.422/0.2777. 오차 원인1. 눈으로 확인하며 측정하는 것이기 때문에 시간을 제대로 측정하지 못 했을 수가 있다.
1. 4차 산업혁명의 개론제 4차 산업혁명의 시대(Davos Forum, 2016)2016년 1월 스위스 다보스에서 개최된 세계경제포럼(WEF)에서는'제4차 산업혁명의 이해'를 포럼의 주제로 설정하였다. - 클라우스 슈밥 (제안한 사람)제 1차 산업혁명: 18세기, 증기기관 기반의 기계적 혁명제 2차 산업혁명: 19세기 말~20세기 초, 전력 기반의 대량생산제 3차 산업혁명: 20세기 후반, 컴퓨터 인터넷 기반의 정보화, 자동화제 4차 산업혁명: 21세기 초~, ICT 융합 기반의 초지능, 초연결4차 산업혁명의 특징? 초연결성- 기존 인터넷을 통하여 사람 간의 연결에서 정보의 공유 방식과 대상의 경계가 사라지는 것을 의미- 사물인터넷(IOT, Internet of Things,), 만물인터넷(IOE, Internet of Everything)을 매개체로 하여 인간 대 인간, 인간 대 사물, 사물 대 사물 간의 연결성을 기하급수적으로 확대하는 것? 초지능성- 인공지능과 빅데이터의 연계·융합으로 기술 및 산업구조가 초지능화되는 것을 의미제 4차 산업혁명의 시대의 도래? 제4차 산업혁명은 사이버와 물리적 시스템이 지능화되고 세상의 모든 것이 연결되는 초 지능, 초 연결 시대의 개막을 알리며 세상을 뒤 흔들고 있다.? 다보스 포럼에서는 사이버와 현실의 융?복합인 ‘사이버 물리 시스템 (Cyber Physical System: CPS)을 제4차 산업혁명의 핵심 키워드로 제시한 바 있다.? 예를 들면, ‘Deep Learning’ 들 수 있다. 딥러닝은 사람의 신경망을 흉내 낸 인공신경망으로 기계학습을 하는 알고리즘이다. 알파고는 딥러닝을 통해 기존의 기보를 인지하고 학습해 다음 착점(着点)을 고른다. 이것을 ‘정책망'이다. 알파고는 여기에서 승률까지 계산한다. 이것을 ‘가치망'이라고 한다. 알파고가 사용한 수는 바둑의 최고 고수들도 이해하지 못하는 수가 많았기 때문에 바둑의 정석(定石) 개념을 바꾸었다.산업혁명이란?: 과학기술의 혁신으로 기존 산업구조의 변화 및 생산성Commodity Money)- 화폐 자체가 사용 또는 교환가치를 가짐- 화페를 직접 보유하는 것이 소유권을 증명? 신용화페 (Credit/Fiat Money)- 화폐 자체는 아무런 가치를 가지지 않음- 화폐의 가치는 사회적 약속 및 신뢰에 기반? 가상화폐 (Virtual Money)- 화폐의 실제 소지 여부는 무의미- 화폐가 디지털 코드의 형태로 기록 및 거래화폐 및 교환 메커니즘 분류체계전형적인 화폐 거래비트코인 거래디지털 통화와 현금 및 전자화폐 비교현금전자화폐디지털통화발행기관중앙은행금융기관, 전자금융업자없음발행규모중앙은행 재량법정통화와 1:1 교환알고리즘에 의해 사전 결정거래기록 및 승인불필요발행기관 및 청산소분산원장 이용P2P네트워크화폐단위법정통화법정통화와 동일독자적인 화폐단위법정통화와 교환 여부-방행기관이 교환을 보장가능하나 보장되지 않음법정통화와의 교환가격-고정수요-공급에 따라 변동사용처모든 거래가맹점참가자? 화폐(Money)는 금화와 같이 그 자체로 가치를 가지는 ‘실물화폐’에서, 화폐의 소유 및 이전이 디지털 기록에 의해 입증되는 ‘가상화폐’의 형태로 진화? 화폐 자체가 아무런 가치를 가지지 않기 때문에 화폐의 가치는 발행기관에 대한 신뢰 및 사회적 약속에 기반하며, 화폐의 실제 소지 여부는 무의미? 누가 얼마의 가치를 가진 돈을 소유하고 있다는 것이 공인기관에 저장된 ‘기록’에 의존하기 때문에, 기록의 정확성에 대한 신뢰가 매우 중요? 기록의 신뢰성을 확보하는 기존의 방법은 ‘공인된 제3자(Trusted 3rd party)’가 거래의 정확성을 검증하고, 그 결과를 기록 및 관리하게 하는 것? 법이나 참여자간 합의 등을 통해 신뢰할 수 있는 제3자를 선정해 거래의 기록을 맡기고, 그에 대한 대가로 일정 수수료를 지불? 2016년 11월 현재 1 BTC = 약500,000KRW? 디지털 가상화폐인 비트코인(Bitcoin)1은 네트워크 내의 모든 참여자가 공동으로 거래 정보를 검증·기록·보관하는 ‘블록체인’ 기술을 활용함으로써, ‘공인 된 제3자’ 텔레비전(Closed Circuit Television, CCTV), 드론 등? 사물들에 부착된 장치(Device)- 주변 상황을 인지하고 필요한 데이터를 수집할 수 있는 센서,- 수집한 데이터를 처리하거나 저장할 수 있는 처리기 및 저장 공간,- 인터넷 망과 연결하여 데이터를 주고받을 수 있는 통신모듈,- 자체 전원으로 구성여러 기술에 대한 비전들이 융합된 결과로 탄생한 사물 인터넷사물 인터넷을 가능하게 하는 기술사물 인터넷의 기반 기술? 센싱기술- 사물과 주위 환경에서 정보를 얻기 위한 기술§센서?대상으로부터 물리, 화학, 생물학적 요소를 측정하여 사용자나 시스템에서 사용할 수 있게 해주는 기능을 제공- 온도, 습도, 열, 가스, 조도, 위치, 모션 센서 등 다양한 기능의 센서가 활용- 센서 내에 프로세서를 내장하여 스스로 판단하고, 정보를 처리할 수 있는 스마트센서(Smart Sensor)등장- 센서들이 스스로 에너지를 생산해내는 에너지 하비스팅(Energy Harvesting) 관련 연구도 활발? 유·무선 통신 및 네트워크 인프라 기술§- 인간-사물-서비스를 연결하는 데 필요- 와이파이(Wireless-Fidelity, Wi-Fi), 3세대 이동통신(3rd Generation Mobile Communication, 3G)/4세대 이동통신(4th Generation Mobile Communication, 4G)/LTE(Long Term Evolution) 등이 대표적이다.- 5세대 이동통신(5th Generation Mobile Communication, 5G, IMT-2020)의 발전도 주목- IP를 사용하지 않는 기기 간 통신은 USB(Universal Serial Bus), 블루투스(Bluetooth), 지그비(ZigBee), 전파 식별(Radio Frequency IDentification, RFID), 근거리 무선 통신(Near Field Communication, NFC) 등 사용? 서비스 및 인터페이스 기술- 인간-사물-서비스가 서로 연결하구성2) 상황 인식 응용 범주- 라우팅(Routing)- 사용자의 위치 정보를 찾고자 주로 사용- 어드레싱(Addressing)-상황 정보에 따라 어떤 사람이 통신에 참가할 것인가를 결정- 메시징(Messaging)-사용자의 위치 정보, 사용자 근처에 있는 사람, 수신 메시지의 중요도 등에 따라 사용자에게 적절한 정보를 담은 메시지를 전송- 인식 제공(Providing Awareness)-친구나 가족, 동료의 상황을 공유, 사용자의 일정정보와 캘린더 정보를 이용- 호 선별(Call Screening)-사용자가 상대방과 통화를 할 때, 상대방의 상태 정보, 누구와 같이 있고, 무엇을 하고 있고, 어디에 있는지 등의 정보를 활용8. 네트워크 (5G)통신의 개요? 통신이란?1) 통신한 지점에서 원하는 다른 지점까지 의미 있는 정보를 보다빠르고 적절하게 상대방이 이해할 수 있도록 전송하는 것2) 컴퓨터 통신통신회선에 연결된 하나 또는 그 이상의 컴퓨터나 단말기를 이용한 정보의 전달을 의미3) 통신망통신 시스템들을 통신 회선으로 연결하여 통신이 가능하도록 한 시스템? 컴퓨터 이전의 통신봉화 ? 모스부호 ? 컴퓨터 통신? 통신 관련 기본 용어- 프로토콜통신과 관련된 형식과 절차에 따른 규정으로서 메시지의 종류와 형식, 메시지 교환 절차, 흐름 제어, 에러 제어 등의 기능을 미리 정한 규칙을 말한다.- 대역폭한 선을 통해 전달되는 초당 정보의 양이다. 단위는 대게 bps이며, 100bps이면 초당 100비프의 데이터를 전송한다. 구리선을 사용할 경우 수십 Mbps까지도 전송이 가능- 모뎀컴퓨터 통신의 데이터는 디지털이고 전화선 데이터는 아날로그이기 때문에 그 중간에서 필요에 따라 디지털 또는 아날로그 신호로 변환시켜 주는 장치이다.- DTE통신망에서 네트워크의 끝에 붙은 장비들을 총칭한다. 일반적으로 컴퓨터를 지칭하지만 컴퓨터 외에 프린터, 중계기, 단말기 등을 통틀어서 DTE라고 부른다.? 프로토콜의 개념도? 컴퓨터 통신의 시초인접한 건물 내의 학교나 연구 기관에서 컴퓨을 통한 학습1) 지도학습(Supervised Learning)- 입력과 올바른 출력(분류 결과) 사이에 세트가 된 훈련데이터(Training Data)를 미리 준비하고 컴퓨터에 학습시키는 방법- 손글씨에 의한 숫자 사례훈련데이터 MNIST가 존재: 손으로 쓴 7만 개의 숫자2) 비지도 학습(Unsupervised Learning)- 비지도 학습은 입력용 데이터만 주고 각 입력데이터가 어디에 속하는지 라벨링(Labeling)을 해 놓지 않은 상태로 존재- 컴퓨터는 데이터 속에 존재하는 일정한 패턴이나 특징 또는 법칙을 스스로 추출- 훈련데이터 세트로부터 특징(Feature)들을 찾아내고 이 특징을 이용하여 추후 입력되는 데이터의 특징값을 비교- 지도학습과 비지도 학습 개념의 차이3) 강화학습(Reinforcement Learning)- 시행착오를 통해 환경에 적응하는 기법- 로봇 제어에서 로봇의 행동계획을 위해 올바른 행위에는 보상, 잘못된 행위에는 벌을 주는 방법- 보상을 통해 바람직한 행동을 강화?유전자 알고리즘(GA: Genetic Algorithm)- 문제를 풀기 위해 세대(Generation)를 거칠 때마다 더 좋은 해답으로 발전- 일종의 진화 알고리즘으로 처음에는 임의의 해(Solution)으로 시작, 재생(Reproduction), 교배(Crossover), 돌연변이(Mutation)을 통해 새로운 개체로 변화- 적합 함수(Fitness Function): 최종 목표에 얼마나 가까운지 평가- 유전자 알고리즘의 개념? 신경세포(Neuron) ? 뉴런, 시냅스인공 뉴럴네트워크(AHN: Artificial Neural Network)- 생물체의 뉴럴네트워크를 모방하는 컴퓨터 모델생물체의 뉴런(신경세포)- 입력부분: 수상돌기(Dendrites)- 출력부분: 축삭돌기(Axon)- 시냅스(Synapse): 작은간격(Gap)으로 신호를 전달 또는 전달 않함- 뉴런(신경세포)의 구조? 뉴럴 네트워크 (신경망)- 뉴런은 임계값(Threshold value)이라 불터 공개
2022 1학기 기말고사4차 산업혁명의 이해A+ 시험 족보1. 블록체인 생성 시 최초의 블록을 무엇이라고 하는가?답) 제네시스 블록 or Genesis Block2. 2020년 국가에서 고도화 기술 6T가 아닌 것은?1) ET2) CT3) ST4) VT5) NT답) 4번3. PoW(Proof of Work)에 대한 설명으로 잘못된 것은?1) 가장 긴 블록체인을 합의하고 다른 기록은 폐기한다.2) 대표적인 암호화폐로 비트코인이 있다.3) 데이터의 무결성이 보장된다.4) 에너지 소비가 작다.답) 4번4. 알파고의 아버지라고 불리며 알파고를 주도적으로 개발한 사람은?1) 스티브 잡스2) 빌 게이츠3) 데미스 하사비스4) 마크 주커버그답) 3번5. 국내 주요 스마트자동차 기술에서 현대자동차에서 개발한 기술로써 아래에서 설명하는 기술명은 무엇인가?텔렙매틱스 및 인포테인먼트시스템으로 운전자에서 실시간 날씨 정보, 음성으로 문자메시지 전송, 내비게이션 연동 등의 편의 기능을 제공.스마트폰 앱으로 차량 문 개폐, 시동걸기 등 원격 제어답) 블루 링크6. 4차 산업혁명의 발전으로 향후 증가될 직업이 아닌 것은?1) 가상현실 약사2) 가상현실 농민3) 나노 의사4) 노화예방 매니저5) 기억력 증가 내과의사답) 1번7. 블록체인에 대한 설명으로 잘못된 것은?1) 해킹에 대한 위험성이 감소되지만 유지보수 비용이 증가된다.2) 거래 정보의 투명성이 보장된다.3) 개인간(p2p)거래가 가능하다.4) 모든 거래 정보는 여러 노드에 걸쳐 분산되어 저장 및 관리된다.답 ) 1번8. 사물 인터넷을 최초로 제안한 사람은 누구인가?1) 케빈 애쉬톤2)스티브 잡스3)미하르 캉드쉬4)마크 안데르센답) 1번9. IP를 사용하지 않는 기기간 통신이 아닌 것은?1) USB2) ZigBee3) RIFD4) WIFI답) 4번10. 빅데이터의 6가지 요소 기술이 아닌 것은?1) Value2) Variety3) Visualization4) Virtual5) Veracity답) 4번11. 각 나라별로 4차 산업혁명에 대한 주도적인 개발을 진행하고 있다. 스마트 팩토리를 주도적으로 진행하고 있는 대표적인 나라는 어디인가?1) 일본2) 독일3) 영국4) 미국5) 중국답) 2번12. 클라우드의 특징이 아닌 것은?1) 비용이 절감된다.2) 회복 및 전환이 용이하다.3) 원격으로 작업 시 이동이 적은 경우 장점이다.4) 생산성이 향상된다5) 협업 능력이 향상된다답) 3번13. 인터넷 창시자는 누구인가?1)팀 버너스 리2)마크 주커버그3)마크 안드레센4)돈 탭스콧답) 1번14. 자율 주행 자동차에 사용된 기술이 아닌 것은?1) Auto Detection Video Camera2) Sensor3) Network4) GPS5) BlockChain답) 5번15. 4차 산업혁명의 특징이 아닌 것은?1) 범위(Scope)2) 파급효과(Impact)3) 대량생산(Product)4) 속도(Velocity)답) 3번16. 제4차 산업혁명은 2016년 1월 스위스 다보스에서 세계 경제 포럼이 개최되면서처음으로 제안이 되었다. 제안한 사람은 누구인가?1) 빌 게이츠2) 클라우스 슈밥3) 비탈릭4) 마크 주커버그5) 앨빈 토플러답) 2번17. 국내 서울에서 첫 빅 데이터 기술을 도용한 프로젝트는 무엇인가?1) 쉐어 킥보드2) 안전 도우미 택시3) 올빼미 버스4) 쉐어 자전거답) 3번18. 4d프린트는 3d 프린트에 알파가 추가된 것이다. 여기서 알파는 무엇인가?1) 환경2) 네트워크3) 문화4) 에너지답) 1번19. 블록체인의 특징이 아닌 것은?1)확장성2)신속성3)투명성4)보안성답) 2번20. 제 1의 물결, 제 2의 물결, 제 3의 물결을 제안한 미래학자는 누구인가?