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Clean CodeClean CodeClean Code진로진로 환경 문제진로 학교 건축의 획일화 문제진로 긴급 의료 이송 시스템 문제진로 장애인이 겪는 문제진로 바이러스 문제진로진로진로진로 “ Ærlighed i små ting er ikke nogen lille ting.”“ Ærlighed i små ting er ikke nogen lille ting.” “ 사소한 곳에서 발휘하는 정직은 사소하지 않다 .” 동기진로 동기 “ Ærlighed i små ting er ikke nogen lille ting.” “ 사소한 곳에서 발휘하는 정직은 사소하지 않다 .”동기 “ Ærlighed i små ting er ikke nogen lille ting.” “ 사소한 곳에서 발휘하는 정직은 사소하지 않다 .” 코드에 정직하라 .동기 코드의 상태에 팀원들에게 정직하라 .동기 무엇보다도 , 자기 코드에 자신에게 정직하라 .동기SmartSchool.ino “ 획일화 되지 않은 , 학생의 창의성을 높이는 학교 ” “ 학생들의 의견을 반영한 학교 ” “IoT 기술을 포함한 스마트한 학교 ” 위와 같은 학교를 만들기 위한 프로젝트 동아리 , SmartSchool.ino 동기깨끗한 코드란 ? “ 나는 우아하고 효율적인 코드를 좋아한다 . 논리가 간단해야 버그가 숨어들지 못한다 . 의존성을 최대한 줄여야 유지보수가 쉬워진다 . 오류는 명백한 전략에 의거해 철저히 처리한다 . 성능을 최적으로 유지해야 사람들이 원칙 없는 최적화로 코드를 망치려는 유혹에 빠지지 않는다 . 깨끗한 코드는 한 가지를 제대로 한다 .” Bjarne Stroustrup C++ 창시 자“ 깨끗한 코드는 한 가지를 제대로 한다 .” Bjarne Stroustrup C++ 창시 자 깨끗한 코드란 ?깨끗한 코드란 ? “깨끗한 코드는 작성자가 아닌 사람도 읽기 쉽고 고치기 쉽다 . 단위 테스트 케이스와 인수 테스트 케이스가 존재한다 . 깨끗한 코드에는 의미 있는 이름이 붙는다 . 특정 목적을 달성하는 방법은 하나만 제공한다 . API 는 명확하며 최소로 줄였다 . 언어에 따라 필요한 모든 정보를 코드만으로 명확히 표현할 수 없기 때문에 코드는 문학적으로 표현해야 마땅하다 .” David A. Thomas OTI 창립자 , 이클립스 전략의 대부깨끗한 코드란 ? David A. Thomas OTI 창립자 , 이클립스 전략의 대부 “코드는 문학적으로 표현해야 마땅하다 .”LeBlanc’s law “ Later Equals Never” “나중은 결코 오지 않는다 .”LeBlanc’s law “ Later Equals Never” “나중은 결코 오지 않는다 .”LeBlanc’s law “나중은 결코 오지 않는다 .” “ Later Equals Never”LeBlanc’s law “나중은 결코 오지 않는다 .” “ Later Equals Never” 감사합니다 .{nameOfApplication=Show}

학교/교육| 2022.01.23| 28페이지| 1,500원| 조회(768)

PPT, 모핑, 진로발표대회

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콘덴서 응용과 평활회로를 활용한 컨버터(가장 간단한 AC/DC 컨버터 설계) 평가A좋아요

탐구 주제 결과 보고서분야: 물리주제: 콘덴서 응용과 평활 회로를 활용한 컨버터본론“콘덴서 응용과 평활 회로를 활용한 컨버터” 라는 주제의 연구는 밑의 이러한 방식으로 이루어졌습니다.0. 회로에 대한 이해우선 전원 회로에 대한 이해가 필요합니다. 전원 회로의 사전적 정의는 이러합니다.“전기 통신, 기타 전기를 이용하는 기기에 전력을 공급하기 위하여 필요한 기기로 이루어지는 전자회로를 이른다.” – 전기용어사전(네이버 지식백과)위의 정의를 풀어서 말하면 전원 회로는 우리가 일반적으로 가정에서 공급받는 AC220V를 전기를 이용하는 기기에 전력을 공급하기 위해 트랜스포머(변압기)를 사용하여 낮은 DC 전원으로 변환해 주는 전자회로를 말합니다. 여기서 AC와 DC에 대한 이해가 필요합니다.AC(교류전압/Alternating current)과 같이 시간에 따라 그 크기와 극성이 주기적으로 변하는 전류DC(직류전압/Direct current)와 같이 시간에 따라 극성이 변하지 않는 전류맥류(Ripple current)과 같이 사전적 정의로서는 DC에 포함되지만 AC처럼 크기가 변하는 전류트랜스포머에 의해 전압이 강하된 AC전원은 다이오드 응용 회로인 정류회로에 의해 DC화 되는데 AC성분을 여전히 포함하고 있어서 전자기기에 사용하기에 적합하지 않습니다. 이러한 교류성분을 완벽한 DC로 변환시키는 역할을 하는 것이 콘덴서로 이루어진 평활회로입니다.그렇다면 평활회로를 알아보기 전에 정류회로에 대해서 잠깐 알아보도록 하겠습니다.1. 정류회로에 대한 이해정류회로는 변압기와 다이오드의 조합에 의해 반파 정류회로와 전파 정류회로로 나뉘게 됩니다. 정류회로는 다이오드의 특성을 이용한 회로라고 할 수 있습니다. 다이오드는 순방향 바이어스 전압이 걸리면 전류를 흘려주고, 역방향 바이어스 전압이 걸리면 전류를 차단합니다. 이러한 특성을 저희는 2학년 때 다이오드를 사용해 어디에 전류가 흐르며 어디가 전류가 흐르지 않는지를 찾는 문제를 많이 경험하였습니다. 이러한 특성을 활용하여 교류에서의 역방향 전압을 차단하여 직류(정확히는 맥류)를 만드는 회로를 정류회로라고 합니다.반파 정류회로는 (+)전원, (-)전원이 교번하는 AC를 (+)전원 혹은 (-)전원 중 하나를 선택하여 DC로 변환하는 정류회로로 교류를 반만 정류한다고 해서 반파 정류회로라고 합니다. 반파 정류회로는 제가 작년에 연구했던 클리퍼 회로를 예로 들을 수 있습니다. 은 제가 작년에 OrCAD PSpice라는 프로그램을 통해서 구성한 음의 클리퍼 회로(19V 직류전원 추가함)의 회로도로 와 같이 (+)전원으로 정류된 반파 정류회로의 모습을 볼 수 있습니다. 이런 반파 정류회로는 1개의 다이오드로 이루어져 간단한 구조를 가지고 있지만, 반만 정류하기 때문에 손실이 크다는 단점이 있습니다.전파 정류회로는 (+)전원, (-)전원 모두를 정류하는 정류회로입니다. 전파 정류회로는 브릿지 전파 정류회로, 즉 브릿지 다이오드 회로와 중간탭 전파 정류회로가 있습니다. 그중에서 브릿지 전파 정류회로에 대해서 소개하자면 브릿지 다이오드는 4개의 다이오드를 조합하여 AC전원의 (+), (-)를 모두 정류하는 전파 정류회로로 입력되는 전압과 동일한 전압이 출력된다고 합니다. 하지만 반파 정류회로와 비교하면 다이오드가 4개나 사용되기 때문에 비교적 비싸다는 단점이 있습니다.2-1. 평활회로에 대한 이해(콘덴서)평활회로를 알기 위해서는 우선 콘덴서를 알아야합니다. 축전기(capacitor 커패시터) 또는 콘덴서(condenser)라고 불리는 전기회로는 전기용량을 전기적 퍼텐셜 에너지로 저장하는 장치입니다. 간단하게 설명하면 “2장의 금속판을 마주 보게 한 소자”라고 할 수 있습니다. 이런 금속판 사이에는 공기뿐일 수도 있고, 절연체 혹은 유전체가 들어갈 수도 있다고 합니다. 과 같이 두 금속판(도체판) 사이에 전압을 걸면 음극에는 (-) 전하가, 양극에는 (+) 전하가 유도되는데, 이로 인해 전기적 인력이 발생하게 됩니다. 이 인력에 의하여 전하들이 모여있게 되므로 에너지가 저장됩니다. 이때 직류전원을 사용하게 되면 전지의 양극에서 나온 전기는 왼쪽 금속판에 +로 가득 채우게 되며 마찬가지로 음극에서 나온 전기가 콘덴서의 아래쪽 급속판을 -로 가득 채우게 되며 이 전기를 채우는 데에 걸리는 시간만큼 전류가 흐르는 것입니다. 그리고 콘덴서에 전기가 다 모이면 전기는 어디로도 갈 수 없기 때문에 전류는 흐르지 않게 됩니다.만약에 교류전원을 사용하게 되면 충전과 방전을 번갈아 가면서 하게 되면서 마치 전기에너지가 통과하는 것처럼 동작하게 되는 것을 볼 수 있을 것입니다.2-2. 평활회로에 대한 이해(AC/DC 컨버터)위의 그림과 같이 일반적인 가정에서 AC 220V가 입력이 되면 트랜스포머(변압기)를 통과하여 설정한 전압으로 출력이 됩니다. 전압과 전류는 도선을 감은 수에 따라 변환되어 전달되게 되는데 이 또한 교류형태로 출력이 됩니다. 이렇게 변환이 된 교류전압이 정류부를 통과하게 되면 +전압 혹은 -전압만 통과하게 됩니다. (반파 정류회로일때) 그리고 평활부를 거치게 되면서 직류파형으로 변환되게 됩니다. 우리는 이렇게 220V의 교류전원을 직류전원으로 변환해서 일상에서 전기를 사용하게 됩니다.그리고 평활부에서 콘덴서의 동작이 핵심포인트로 작용합니다. 콘덴서는 정류부에서 +전압만 들어오면 최대한 충전하게 됩니다. 그리고 교류 신호가 -전압 구간으로 변하면서, 전압이 떨어지면 콘덴서는 방전을 시작해서 방전이 천천히 됩니다. 즉, 콘덴서에 충전되었던 에너지가 방전을 시작하면서 에너지를 방출하게 됩니다. 그리고 다시 +전압으로 변화하면서, 전압이 올라가면 충전이 됩니다. 따라서 방전시에 전압이 서서히 떨어지는 효과가 있기 때문에 교류보다는 직류에 가까운 파형을 출력하게 됩니다. 즉 교류보다는 직류에 가까운 파형을 출력하게 됩니다. 다만 리플(직류에 섞인 교류 성분)이 남기 때문에 보통 맥류라고 칭합니다. 이러한 리플은 적을수록 전자기기의 수명에 좋은데 그 이유는 리플이 너무 많아지면 신호가 요동치거나 전원이 불안정하기 때문이라고 합니다. 또한 리플전압이 높은 경우 오디오 장치의 경우 노이즈가 발생하고 영상의 경우 화면이 흔들리는 느낌을 준다고 합니다.2-3. 평활회로에 대한 이해(DC/DC 컨버터)이러한 리플전압을 감소시키기 위해서는 콘덴서의 용량을 키우거나 레귤레이터 IC등을 이용해 전압을 안정화 시키면 된다고 합니다. 레귤레이터는 AC를 정류한 직류전원이나 전지에서, 잘 변동하지 않는 정확하고 일정한 직류전압으로 만드는 회로를 말한다고 합니다. 레귤레이터에는 리니어 레귤레이터와 스위칭 레귤레이터가 있습니다. 스위칭 레귤레이터는 출력전압이 필요한 전압이 될 때까지 스위치 소자 (MOSFET)를 ON하여 출력으로 전력을 공급합니다. 출력전압이 규정치에 달하면, 스위치 소자는 OFF되어 입력전력을 소비하지 않습니다. 이 동작을 고속 반복함으로써, 출력전압을 규정치로 조절할 수 있게 됩니다. (이 부분은 이것 이상 이해가 힘듦…)결론연구 결과는 다음과 같습니다.반파 정류회로우선 다음과 같은 반파 정류회로의 회로도의 입출력 전압을 먼저 시뮬레이션 해보겠습니다.다음과 같이 반파되어 나타난 것을 알 수 있었습니다.이렇게 정류부가 만들어졌으니 이번엔 콘덴서를 추가하여 평활부를 추가한 회로도를 그려보도록 하겠습니다.반파 정류회로 + 평활회로(콘덴서 용량10uF)우선 반파 정류회로에 10uF의 용량을 가진 콘덴서를 사용해 평활부를 만들어 보았습니다. 이러한 회로도를 시뮬레이션해본 결과 다음과 같았습니다.이렇게 조금 평활되어서 출력전압 그래프가 나타났습니다.2-3에서 언급했던 것과 같이 콘덴서의 용량을 늘리면 리플이 작아집니다. 저는 그러한 점을 이용하여 콘덴서의 용량을 늘리게 되었습니다.반파 정류회로 + 평활회로(콘덴서 용량100uF)이렇게 콘덴서의 용량을 100uF로 늘리게 되었더니 다음과 같은 결과가 나왔습니다.이번에는 이렇게 리플이 줄어든 것을 알 수 있었습니다. 저는 이번에도 콘덴서의 용량을 1000uF로 늘리게 되었습니다.반파 정류회로 + 평활회로(콘덴서 용량1000uF)이렇게 콘덴서의 용량을 1000uF로 늘리게 되었더니 다음과 같은 결과가 나왔습니다.이렇게 완전하지는 않지만 리플이 많이 제거된 상태의 출력전압을 확인할 수 있었습니다.트랜스포머(변압기) + 반파 정류회로 + 평활회로(콘덴서 용량10uF) AC/DC컨버터

공학/기술| 2022.01.23| 13페이지| 2,500원| 조회(225)

캐패시터, dc, 컨버터, AC, 평활부

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이상 기체 상태 방정식과 실제 기체 상태 방정식의 비교 (반데르발스 기체 방정식, 기체상수 결정 실험)

이상 기체 상태 방정식과 실제 기체 상태 방정식의 비교Ⅰ. 서론제가 “반 데르 발스 기체식”에 대해서 조사하게 된 계기는 우리가 화학2에서 배운 이상기체 상태 방정식은 현실에서 적용할 수 없으며 단지 경향성만 파악할 수 있게 해주기 때문에 이상 기체를 실제 기체로서 보정해 주는 “반 데르 발스 방정식”에 대해서 조사 및 탐구하게 되었습니다. 그리고 이상 기체 상태 방정식과 실제 기체 상태 방정식, 즉 실제 기체와 보다 유사한 수치를 갖는 반 데르 발스 기체 방정식을, 그리고 압축인자를 통해서 비교함으로써 이상기체와 실제기체의 차이를 비교해보고 이와 관련한 실험을 설계하고자 이 보고서를 작성하게 되었습니다.비록 제 진로인 펌웨어 엔지니어와는 연관이 없지만 실험을 설계하는 과정이 프로그래밍하기 이전의 설계 단계와 유사하고 그렇게 설계하고 계획하는 것을 좋아하기 때문에 조사의 과정에서 끝나는 것이 아닌 실험의 설계까지 이어진 것 같습니다.Ⅱ. 본론우선 이상기체와 실제기체의 차이에 대한 이해가 필요합니다.이상기체는 밑과 같은 가정을 전제로 합니다.기체 분자는 질량은 존재하지만, 부피는 존재하지 않는다.기체 분자는 서로 간에 힘을 주고받지 않는다.기체 분자가 일으키는 모든 충돌은 완전 탄성 충돌이다.기체는 어떤 온도나 압력에도 절대로 액화 또는 승화되지 않는다.기체 분자의 평균 분자 운동 에너지는 절대 온도에만 비례하며, 분자의 크기, 모양 및 종류에는 영향을 받지 않는다.이상기체의 사전적 정의는 이러합니다.이상기체 (ideal gas) : 실제 존재하지 않는 이론상의 기체로 이상기체 상태 방정식에 완전히 부합하는 기체이상 기체와 실제 기체의 차이는 다음과 같습니다.분자 사이의 인력이 작용한다.분자 자체의 부피를 가지고 있다.구분이상 기체실제 기체분자의 크기0기체의 종류에 따라 다름분자의 질량있음있음0 K에서의 부피00 K 이전에 고체나 액체로 됨분자 사이의 반발력없음있음위와 같은 차이점에 의해서 이상 기체와 실제 기체 사이에 차이가 발생하게 됩니다.저는 한 가지 조사?압축인자이것을 위해 압축인자(compressibility factor)라는 것을 알아야합니다. 압축인자는 이상 기체와 실제 기체의 차이를 보여주는 인자로 이상기체의 몰부피(Vm)와 실제 기체의 몰부피의 비를 분수의 형태로 표현한 것입니다.,만약, 이상 기체라면 이상기체 상태 방정식의 좌변과 우변이 항상 같아야 하므로, 어떠한 압력과 온도 조건일지라도 압축인자 z값은 항상 1을 만족할 것입니다.예를 들어, 0°C, 1기압인 상태인 STP 조건에서 이상 기체의 몰부피는 22.4L/mol 일 것이라는 것을 아보가드로 법칙을 통해 다음과 같이 예측할 수 있습니다.하지만 이상성에서 벗어난 실제 기체의 경우 이상 기체를 만족하지 않으며, 이것은 이상기체 상태 방정식의 좌변과 우변이 같지 않고, 압축인자의 값은 1이 아닌 어떤 값을 가져야 한다는 것으 의미하게 되며 우리가 이상 기체라고 생각하여 예측한 몰부피 값과 다른 몰부피 값을 갖는다는 것입니다.,특정 온도와 압력 조건에서 이상기체라고 가정했을 때의 몰부피()와 실제 기체의 몰부피()사이의 일정한 관계를 형성하게 되는데, 그 기체가 이상기체라면, 몰부피의 비가 1:1이 될 것이며, 이상성에서 벗어났다면, 1:1이 아닌 어떠한 값을 가지게 될 것입니다.이런 결과가 나오게 됩니다. 압축인자가 1이 아닌 값을 갖는 기체, 바로 이상성에서 벗어난 실제 기체에 대하여 생각해봅시다. 압축인자가 1이 아니라는 것은 어떤 의미를 갖고 있을까요?압축인자가 1보다 큰 경우는 이상기체 상태 방정식으로 예측한 몰부피보다 실제 기체가 갖는 몰부피가 큰 경우일 것입니다. 이론적으로는 예상한 것보다 실제기체가 덜 압축되었다는 것을 의미하며, 이것은 이상기체에서는 무시하는 기체 사이의 반발 혹은 기체 자체의 부피에 의한 것으로 생각할 수 있을 것입니다.압축인자가 1보다 작은 경우는 이상기체 상태 방정식으로 예측한 몰부피보다 실제 기체가 갖는 몰부피가 작은 경우일 것입니다. 이론적으로는 예상한 것보다 실제 기체가 더 많이 압축되었다는 것을 의미하서 벗어날 수 있다는 것입니다. 인력이 우세하다면 압축인자는 1보다 작아질 것이고, 반발력이 우세하게 작용한다면 압축인자는 1보다 커질 것입니다.그렇다면 어떤 기체가 압축인자가 1에 가까워질까요? 즉, 어떤 기체가 이상기체에 가까울까요? 바로 고온, 그리고 저압 상태일 것입니다. 밑의 그래프(이산화 탄소 상평형 그래프)와 같이 고온, 저압 상태일수록 기체 분자 사이에 상호작용이 줄어들고 상태변화가 일어나지 않을 것이기 때문입니다.이를 통해서 이상기체 상태 방정식이 나오게 된 보일의 법칙, 샤를의 법칙, 아보가드로 법칙들이 실제기체를 매우 낮은 압력조건과 나름 높은 온도 조건인 1기압 상온 근처에서 진행되었기 때문에 실제 기체로 진행되었지만 이상성에 크게 벗어나지 않은 실험결과로부터 나온 것임을 알 수 있었습니다.위의 그래프를 보고 해석해보자면 이러합니다. 이상기체는 항상 압축인자가 1인 값을 유지하며 CH4의 경우, 400기압 미만에서 압축인자는 1보다 작은 값을 가지게 되며, 이때는 기체 분자 사이에 인력이 더 우세하게 작용합니다. 그리고 주어진 기체 모두 대기압 근처에서는 1에 가까운 값을 가지게 되며 이것을 통해서 대부분의 실제기체들은 대기압 근처에서 일 때 대부분의 기체법칙을 만족하게 되며 오른쪽 그래프를 통해서 높은 온도일수록 이상기체 거동과 유사해짐을 알 수 있었습니다.반 데르 발스 식반 데르 발스 식은 이상기체 방정식을 실제기체에 적용할 수 없다는 사실을 보정하기 위해서 네덜란드의 물리학자 반 데르 발스가 제안한 새로운 식이라고 합니다. 반 데르 발스 식은 완전히 새로운 식이 아니라, 기존의 이상기체 상태 방정식에 실제 기체의 특성을 고려한 보정식이라고 합니다. 우선 식의 형태는 다음과 같다고 합니다.반 데르 발스 식에서 가장 특징적으로 나타나는 것은 바로 a와 b인자입니다. 이 두 인자는 각각 실체기체를 보정하는 인자로써 이상기체와의 차이를 갖는 원인에 관련된 것이기도 합니다.우선 a인자에 대해 알아보도록 하겠습니다.a인자는 기체 분자들 사이에 낮아지게 됩니다. 따라서 실제 기체의 압력은 이상 기체의 압력에 비해 작게 측정되었고, 이에 인력에 의해 감소한 압력에 대해 보정항을 더해주게 됩니다. 분자 사이에 작용하는 인력은 분자 쌍에 작용하기 때문에 단위 부피당 입자수의 제곱에 비례하다고 생각한 반 데르 발스는 보정식으로 이러한 수치를 더해주게 됩니다.b인자는 기체 분자 자체의 부피를 고려한 인자입니다. 측정한 전체 부피에서 기체 분자 자체의 부피를 빼주어야만 기체가 자유롭게 운동할 수 있는 공간 부피가 됩니다. 따라서 위의 식과 같이 기체 1몰 당 제외해야 하는 부피 값을 나타내는 상수라고 할 수 있습니다.그리고 반 데르 발스의 인자 a와 b는 온도와 무관한 인자이면서, 실험적으로 결정된 값일 뿐이라고 합니다. a인자와 b인자는 Hyperlink "https://en.wikipedia.org/wiki/Van_der_Waals_constants_(data_page)" https://en.wikipedia.org/wiki/Van_der_Waals_constants_(data_page)에서 확인할 수 있었습니다.확인해본 결과 극성 분자, 그리고 분자량이 큰 분자들이 큰 a인자 값을 갖는 것을 확인할 수 있었습니다. 그리고 b인자는 분자량이 큰 분자일수록 기체 분자 자체의 부피가 커지므로 b인자 값이 큰 경향을 확인할 수 있었습니다. 또한 a인자 값에 비해서 대부분의 기체가 비슷한 값을 갖는 것도 확인할 수 있었습니다.저는 이렇게 조사하여 알아낸 결론들을 통해서 이상 기체 상태 방정식과 반 데르 발스 기체 방정식과 비교하는 실험을 설계해보기로 결정하였습니다.Ⅲ. 결론(실험 설계)목표: 기체상수를 이상 기체 상태 방정식과 반 데르 발스 기체 상태 방정식으로 결정하여 비교밑의 사진은 기체발생장치입니다. 다음과 같은 반응식을 토대로 만들어졌습니다.여기서 는 촉매로서 작용합니다.실험 방법:a: 2g와 0.2g을 시험관에 넣는다.b: 가열 전 시험관의 무게를 측정한다.c: 시험관을 가열한다.d: 발생한 산소기체에 의) :몰수(, ) : 기체 발생량() / 분자량(32)온도() : t압력() : 대기압 1 + (온도에 따른 수증기압 를 보정)압력을 대기압으로 가정할 수도 있지만 더 정확히 하기 위해서는 실험 중에 시약병 안에는 수증기도 포함되어 있기 때문에 수증기의 부분압을 보정해 주어야 합니다. 물의 증기압의 근사식은 라고 합니다. 하지만 exp(x), 아마도 인 함수를 제가 직접 계산할 수는 없기 때문에 아래의 링크에서 온도에 따른 증기압 표를 참고하게 되었습니다. Hyperlink "https://ko.wikipedia.org/wiki/%EB%AC%BC%EC%9D%98_%EC%A6%9D%EA%B8%B0%EC%95%95" https://ko.wikipedia.org/wiki/%EB%AC%BC%EC%9D%98_%EC%A6%9D%EA%B8%B0%EC%95%95 (위키백과 – 물의 증기압)산소의 a인자() : 1.382산소의 b인자() : 0.03186이상 기체 상태 방정식 :,,반 데르 발스 기체 상태 방정식 :,IV. 요약 및 코멘트이렇게 조사와 탐구 및 실험 설계와 계산식까지 한번 만들어보았습니다. 물론 실험을 직접해보지 못하고 보고서로 끝나서 아쉬웠지만 이상 기체와 실제 기체의 차이에 대한 궁금증이 많이 해소되었고 보다 높은 기체에 대한 이해도를 가지게 된 것 같습니다. 하지만 실험에 대한 조사와 실험 설계를 직접해보면서 생각보다 전공자나 그에 관심이 있는 사람이 아니면 화학과 관련된 실험을 접하기 힘들다는 것을, 그리고 위험해서 화학약품을 구입하기가 힘들다는 것을 간접적으로 느끼게 되었고 조금이라도 접근성이 높아진다면 코딩처럼 화학이라는 학문 자체에 관심이 많아지지 않을까라는 생각을 하게 되었습니다. 그리고 KISS(한국학술정보)에서 조사한 것처럼 교과서만으로만 수업하는 것보다는 웹 기반 과학실험 시뮬레이션을 사용해보는 것이 학생들에게 화학에 대한 관심과 학습몰입을 높이고 우리 학교처럼 실험을 자주 하지 못하는 학교에서는 대체제가 될 것이라는 생각을 하게 되었습니다보았음)

공학/기술| 2022.01.23| 9페이지| 2,500원| 조회(1,502)

기체, 기체상수결정, 이상 기체 상태 방정식, 반데르발스 기체 방정식

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독일의 에너지 정책 (기후위기가 우선인가 탈원전이 우선인가) - 주한독일대사관과의 질의내용 포함

독일의 에너지 정책[1] 2018년 8월 에너지경제연구원에서 발간한 ‘원전인사이트’에 따르면 전세계적인 원전 정책의 방향은 과 같습니다. 에 따르면 현재 총 5개의 국가만이 탈원전을 선언하였으며, 그중 독일은 2022년까지 원전을 단계적으로 모두 폐쇄하는 정책을 발표하였었습니다.[2][3] 독일은 2019년 기준 세계 에너지 소비량 6위인 대한민국의 바로 다음을 잇는 나라로 세계에서 에너지를 7번째로 가장 많이 소비하고 있는 나라로 에너지의 자급을 통한 수급의 안정성 확보, 경제성과 새로운 혁신동력 창출, 온실가스 감축목표 달성, 이렇게 3가지 목적으로 에너지 전환정책을 시행하고 있습니다. 따라서 독일은 탈원전과 탈석탄을 동시에 도입하고자 하는 나라입니다.[1] 조용성. 2018. “[격주간] 세계 원전시장 인사이트(2018.8.10)”, 에너지경제연구원. (2021. 6. 1. 방문). http://www.keei.re.kr/web_keei/d_results.nsf/0/B618CDB4D02B0416492582E800006976/$file/WNPMI180810.PDF[2] Enerdata. 2021. “세계 에너지 통계 2020”, Enerdata. (2021. 6. 1. 방문). https://yearbook.enerdata.co.kr/total-energy/world-consumption-statistics.html[3] 주독일대사관. 2017. “독일의 에너지 전환 정책”, 주 독일 대한민국 대사관. (2021. 6. 1. 방문). https://overseas.mofa.go.kr/de-ko/brd/m_7213/view.do?seq=1320596&srchFr[4] 는 독일연방에너지수자원협회(BDEW)에서 발표한 2021년 기준의 에너지별 소비량입니다. 왼쪽부터 차례로 석유, 천연가스, 석탄, 원자력, 재생에너지, 기타 에너지로 재생에너지의 꾸준한 증가를 확인할 수 있으며, 그에 따라 탄소 배출량이 감소하면서 독일의 에너지 전환이 효과가 있었다는 것을 알 닙니다.1951년에 사용되기 시작한 원자력 에너지는 전 세계에서 총 30번의 사고가 보고되었습니다. 우리가 원전을 위험하다고 생각하는 이유는 아마 독일의 체르노빌 원전사고, 미국의 스리마일 섬 원전사고, 일본의 후쿠시마 원전사고 때문일 것입니다. 미국의 스리마일 섬의 원전사고는 누출된 방사능 수준이 자연 방사선량에 못 미쳐 민간인들의 피폭 피해는 없었지만 나머지 두 사건은 원전 사고가 큰 피해를 야기했다는 것 자체는 부정할 수 없습니다.체르노빌 원전 사고의 피해에 관한 피해 규모는 2000명 수준에서 43만명 수준까지 매우 다양합니다. 따라서 어느 정도라고 딱 잡아 말하기 힘든 수준입니다.그렇다면 재생에너지로 인한 피해 규모는 어떨까요? 수력발전이 재생에너지 중 가장 큰 비중을 차지합니다. 그러면 수력발전은 얼마나 많은 사망자를 냈을까요? 가장 두드러지는 사고는 1975년 중국 반차오 댐 붕괴 사고입니다. 이 사고는 체르노빌 사건과 마찬가지로 관리의 미스로 인해 발생한 사고였습니다. 이때의 사망자 또한 8만명에서 24만명 사이로 추정된다고 합니다. [4] BDEW. 2021. “Entwicklung des Primärenergieverbrauchs in Deutschland”, BDEW. (2021. 6. 1. 방문). https://www.bdew.de/service/daten-und-grafiken/entwicklung-primaerenergieverbrauch/[5] Kurzgesagt – In a Nutshell. 2021. “Do we Need Nuclear Energy to Stop Climate Change?”, Kurzgesagt – In a Nutshell. (2021. 6. 1. 방문). https://www.youtube.com/watch?v=EhAemz1v7dQ[6]그러면 화석연료는 얼마나 많은 사상자를 만들었을까요? WHO의 2018년 자료에 따르면 화석연료에 의한 외부 대기 오염으로 종합적으로 매년 4백만명의 사상자를 낸다고 합니다. 신재생에너지를 100%로 사용할 수 있다고 가정해보았습니다. 바람은 항상 불지 않으며, 태양은 항상 빛나지 않습니다. 따라서 신재생에너지는 유동적이라고 볼 수 있습니다. 그렇다면 신재생에너지만 사용한다고 한다면 에너지에 대한 안전성은 확보되지 못할 것이며 에너지가 넘칠 때에는 에너지 손실이 클 것입니다.이 문제를 해결하기 위해서는 수집된 에너지를 저장할 수 있는 저장 용량이 필요합니다. 그것도 엄청난 규모의 저장공간이 말이죠. 따라서 이런 저장공간, 그리고 신재생 에너지의 효율을 높이기 전에, 기후위기를 극복하기 위한 시간을 벌기 위해 원자력 에너지는 필수적이라고 생각이 됩니다.저는 과연 탈원전을 꼭 지금 진행해야하는가?와 기후위기를 극복하기 위해 임시방편으로서 화석원료가 아닌 원자력 에너지는 어떠한가?에 대해서 주한 독일 부대사관님께 질문을 하고 싶습니다.[5] Kurzgesagt – In a Nutshell. 2021. “Do we Need Nuclear Energy to Stop Climate Change?”, Kurzgesagt – In a Nutshell. (2021. 6. 1. 방문). Hyperlink "https://www.youtube.com/watch?v=EhAemz1v7dQ" https://www.youtube.com/watch?v=EhAemz1v7dQ독일부대사 강연 후속보고서저는 이전에 탈원전에 관련된 내용을 보고서로 작성하여 제출한 바 있습니다. 하지만 제가 의문이었던 부분이 강연에서 등장하지 않았고, 질의응답때 해당 내용을 질문하지 못하였습니다. 따라서 탈원전과 관련된 의문을 해결하고자 저는 독일대사관에 메일로 질문을 보내게 되었고, 답변을 받았습니다. 대화 내용은 뒷면을 참고해 주세요.우선 저는 대한민국이 진행하고 있는 탈원전 정책에 대해서 회의적이었습니다. 한계가 너무 명확해 보였으며, 무엇이 과연 탈원전이 탈석탄보다 우선시 되어야하는 가에 대한 의문이 있었습니다.탈원전의 장점은 독일 대사관측에 받은 답변과 같이 원전사고의 위험성합니다.그럼 과연 기후위기에 대한 대비가 먼저일까요? 아니면 탈원전이 먼저일까요? 사실 원전이 체르노빌과 같은 사건이 일어날 가능성이 있는 이상 탈원전은 언젠가 이루어져야 한다는 사실은 부정할 수 없습니다.하지만 체르노빌 사태는 결국은 제어봉의 관리 미숙에 의해서 일어났으며 후쿠시마 원전사고는 지진해일로 인한 정전으로 일어났는데, 방전을 막기 위해 직원들이 자동차로 배터리를 읍내에서 배터리를 사서 소방차와 같이 들어오다 대지진으로 끊긴 길에 의해 시간이 지체되고, 방전 직전에 돌아왔으나, 배터리를 연결할 콘센트가 없어서 원전의 냉각이 끊기게 되고 이로 인해서 발생하였고, 후속 대처가 미비해서 큰 사고로 남은 것입니다.그럼 기후 위기는 어떨까요? 우리가 탈원전을 위해서 원전을 줄인다고 합시다. 독일은 유럽연합(EU)에게 전기를 공급받을 수 있습니다. 하지만 우리나라는 연결된 곳은 북한밖에 없습니다. 그렇다고 중국이나 일본에게 우리 전력을 맡길 수 있습니까? 아닙니다. 그렇다면 신재생에너지로 모두 대체 가능할까요? 가능은 할 것입니다. 하지만 신재생에너지를 발전시키고 오래 걸리겠죠. 기후위기는 산업화 이후 2도가 오르면 기후가 회복력을 상실한다고 하며, 1.5도가 오르면 위험하다고 합니다. Hyperlink "https://www.mcc-berlin.net/fileadmin/data/clock/carbon_clock.htm?i=3267263" https://www.mcc-berlin.net/fileadmin/data/clock/carbon_clock.htm?i=3267263위의 웹사이트를 참고한다면 지금 이 상태라면 7/18일 기준 1.5도까지 6년 5개월 12일이 남았으며, 2도까지는 24년 3월 21일이 남았다고 합니다. 따라서 원전사고와 핵폐기물은 기술의 발전에 따라서 보완할 수 있는 부분이지만, 기후위기는 그렇지 않습니다.저는 이렇게 독일대사관에 직접 질문을 하였고, 이와 같은 자료들을 찾으면서 탈원전 정책은 적어도 우리나라에는 현재로서는 합리적인 정책이 프로그래머로서 내가 무엇을 할 수 있을지 고민하게 되는 계기가 되었습니다.2021. 6. 5. 오후 11:18Q : 강연에서 묻고 싶은 질문이 있었는데 시간상 물어보지 못한 것이 아쉬워서 실례가 될지 모르겠지만 질문을 해보고자 메세지를 보내게 되었습니다. 저는 강연에서 독일이 완전한 탈석탄과 탈원전을 선언하였다고 들었습니다. 재생에너지는 화력이나 원자력 발전과는 다르게 유동적인것으로 알고 있습니다. 탈석탄과 탈원전을 이루어낸다면 바람이 불지 않는 밤에는 태양광 에너지가 생성되지 않을 것이며, 바람이 불지 않는다면 풍력 에너지가 생산되지 않지 않을까?라는 생각이 들었습니다. 탈석탄과 탈원전을 이루게 된다면 에너지가 부족해지는 때가 생길 것이라고 생각되는데 혹시 독일 내에서는 이에 대해 이야기되는 대안이 있을까요? 그리고 독일이 Climate crisis라고 불리는 지금 탈원전을 고집하는 이유가 있을까요? 대답을 해주신다면 대단히 감사하겠습니다.2021. 7. 9. 오후 5:32A : 안녕하세요!독일 에너지전환에 대한 관심에 깊이 감사드립니다. 질문 순서대로 답변 드리겠습니다.탈원전은 이미 2011년에 후쿠시마 원전 사태를 계기로 결의되었습니다. 원전사고의 위험성을 고려했고, 원자력발전소가 야기하는 장기적인 비용, 특히 핵폐기물을 수 백 년 간 최종 처리하는 것이 너무 위험하고 비용이 많이 들고 환경에 유해하다는 점을 고려해 탈원전을 결정했습니다. 독일은 2022년에 마지막 하나 남은 원전도 폐쇄합니다.또한 독일은 기후변화에 대처하기 위해 장기적으로는 화석연료를 이용한 발전을 하지 않기로 했습니다. 물론 민우님이 말씀하신 대로 태양, 풍력 에너지는 변동이 커서 전력공급이 불안정할 수 있습니다. 태양, 풍력 등의 재생에너지 전력을 안정적으로 공급하고 그린 수소 같은 저장기술을 잘 활용할 수 있을 때까지는 가스와 석탄 발전소를 과도기적으로 사용해야 합니다. 그래야 충분한 전력이 보장되어 전력 공급 시스템의 붕괴를 막을 수 있습니다. 그 밖에 독일은 유럽 단일 시장의니다.

공학/기술| 2022.01.23| 5페이지| 2,500원| 조회(158)

에너지 정책, 신재생에너지, 원자력발전소, 탈원전, 독일대사관

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트랜지스터 입문 (BJT - FET - MOSFET)

트랜지스터Ⅰ. 서론저는 저번에 보고서를 CCD, 그리고 CIS(CMOS Image Sensor)에 관하여 작성하였었습니다. CCD는 물리학1에서 기초적인 부분을 배운 바, 비교적 쉽게 조사하고 보고서를 작성할 수 있었습니다.[1] 하지만 조사하던 중에 CCD가 수동적인 반면에 CIS는 능동적이어서 각 화소에 있는 트랜지스터를 통해 전하를 읽어 들일 수 있다는 것을 KISTI(한국과학기술정보연구원)의 논문을 통해서 알게 되었습니다. 따라서 저는 CIS만의 특징인 CMOS에 대해 조사하고자 하였습니다. 하지만 그때 시간적 여유가 되지 않았었고 따라서 이번에 다시 공부를 하여 CIS의 원리에 대해 더 탐구해보고자 이 보고서를 작성하게 되었습니다.또한 저는 1학년때 진로 활동으로 “한국 반도체 산업 강연”에 참여한 바가 있습니다. 하지만 그때 당시의 저는 물리와 반도체에 대해 거의 아무것도 모르고 강연에 참여하여 그 강연의 내용에 대해서 대부분 이해하지 못한 것에 대한 안타까움이 있었습니다. 하지만 이번 기회에 CMOS에 사용되는 MOSFET 뿐만이 아니라 다양한 트랜지스터에 대해 공부해보고자 합니다. 그리고 이 강연에서 현대전자공학의 아버지라고 불리는 모하메드 아탈라 박사님과 함께 MOSFET을 최초로 개발하셨지만 오랫동안 잊혔던 강대원 박사님에 대해 알게 되었습니다. 따라서 저는 강대원 박사님이 개발하신 MOSFET을 위주로 이 보고서를 작성하게 되었습니다.그리고 저는 무작정 “트랜지스터란 ~이다.”처럼 수긍하는 것이 아닌 트랜지스터에 관하여 차근차근 공부해보기 위해 어느 부분은 제조 공정부터 찾아보는 등 다양한 방식으로 보고서를 작성하였습니다.[1] 한국과학기술정보연구원. 2008. “이미지센서 (CCD, CMOS)”, MCT-NET(소재부품 종합정보망). (2021. 5. 8 방문). https://www.itfind.or.kr/COMIN/file1174-%EC%9D%B4%EB%AF%B8%EC%A7%80%EC%84%BC%EC%84%9C.pdfⅡ. 본론트랜지스터NPN, PNP형 트랜지스터”, 베니지오 IT 월드. (2021. 5. 12 방문). https://bennyziiolab.tistory.com/19 [5] 덩파리. 2011. “BJT (Bipolar Junction Transistor)”, 류정호의 블로그. (2021. 5. 23 방문). https://m.blog.naver.com/PostView.naver?blogId=a980827&logNo=20122249408&proxyReferer=https:%2F%2Fwww.google.com%2FBreakdown voltage(항복 전압)[6] 순방향 바이어스 상태에서는 인가 전압이 potential barrier(실리콘의 경우 0.7V)보다 낮을 때는 전류가 거의 흐르지 않습니다. 그러나 순방향 전압이 potential barrier에 도달하면 전류가 흐르기 시작하여 그 이상으로 증가하면 전류는 급격하게 증가하게 됩니다. 역방향 바이어스 상태에서는 전류가 거의 흐르지 않고 매우 작은 역방향 누설 전류만 흐릅니다(항복현상). 이때의 전압을 항복전압(breakdown voltage)이라고 합니다. 이 때 전류를 제한하지 않으면 다이오드는 타버리므로 이 전압이 다이오드로서 사용할 수 있는 한계가 됩니다. 그리고 불순물의 농도를 자유롭게 조정할 수 있기 때문에 항복전압은 도핑의 정도에 따라 10V에서 1000V까지 다양하게 변화할 수 있습니다. 저는 항복현상에 의한 누설 전류를 , 과 같이 직접 OrCAD PSpice를 통해서 시뮬레이션하여 확인할 수 있었습니다. 저는 이 회로를 밑에서 나올 Cut-off모드를 만들어서 확인하였습니다. B-C의 전압을 10V에서 극단적으로 10000V로 올리게 되면 누설전류에 의해 0A에서 1.3 ~ 1.4uA가 된 것을 확인할 수 있었습니다.도핑의 정도에 따른 항복전압의 차이를 활용하여 이미터-베이스의 항복전압이 베이스-컬렉터의 항복전압보다 커지게 됩니다. 베이스-컬렉터의 항복전압이 더 높기 때문에 베이스-컬렉터가 역방향 방이어스가story.com/1093 [11] 나무위키. 2021. “트랜지스터”, 나무위키. (2021. 5. 15 방문). https://namu.wiki/w/%ED%8A%B8%EB%9E%9C%EC%A7%80%EC%8A%A4%ED%84%B0BJT의 스위칭 작용위에서 언급하였던 Cut-off 영역에서 빠른 속도로 활성영역을 지나쳐 포화 영역으로 넘어가면 스위치 On의 역할을, Cut-off 영역은 스위치 Off의 역할을 하게 되면서 스위치로서의 역할도 할 수 있게 됩니다. 그렇다는 의미는 릴레이로도 사용이 가능하다는 것입니다.[12] 이와 같은 트랜지스터나 다이오드 SCG, PUT, TRIAC 등을 이용하여 만든 릴레이를 무접점 릴레이라고 합니다. 그리고 흔히 말하는 릴레이는 , 과 같이 전자코일에 전류가 흐르면 전자석이 되고 그 전자력에 의하여 가동 철편을 유인하는 것을 이용하여 이것과 연동시킨 기구에 의한 접점을 개폐시키는 것으로 전자력에 의하여 접점을 개폐하는 기능을 갖고 있는 장치로 전자 릴레이라고 합니다. [12] 백곰. 2009. “제 3 편 시퀀스(Sequence)”, 고흥 백옥. (2021. 5. 15 방문). https://blog.daum.net/eseobang/8848127트랜지스터의 분류[13] 저는 이렇게 BJT(Bipolar Junction Transistor)를 공부 및 정리를 해보았습니다. 하지만 이런 접함형 트랜지스터의 경우에는, 구조적으로 집적화를 하기에, 즉 IC로 만들기에는 불리한 점이 있었습니다. 우선 접합형 트랜지스터의 경우에는 결국 베이스를 통해서 전류가 흘러서 컬렉터로 넘어가야만 합니다. 그런데 이렇게 베이스에 기본적인 전류가 필요하다는 점은 회로를 집적화해야하는 관점에서는 꽤나 번거로운 점일 것입니다. 그렇기 때문에 전계효과 트랜지스터(FET)이 나오기 시작했습니다.의 그래프를 보면 BJT는 Bipolar Transistor, 즉 양극성 트랜지스터에 속해 있는데 여기서 양극성이란 전자와 양공이 동시에, 따로 움직인다는 것을 ? 화학에서 배우다시피 물질의 구성요소 중에 산소가 포함된 모든 물질을 산화물이라고 부릅니다. 이러한 산화물 중에서도 전기전도도가 매우 낮아 전기가 잘 통하지 않으면 우리는 그 물질을 산화물 절연체라고 부릅니다. MOSFET에서 사용되는 Oxide에는 실리콘 다이옥사이드()가 있습니다.[18] MOSFET은 이름 그대로 Metal-Oxide-Semiconductor를 오른쪽부터 순서대로 쌓아 올린 구조를 가진 FET를 말합니다. 제가 그린 과 같은 형태를 띄고 있습니다. 그 중에서 특이한 점은 Gate에 해당하는 Metal 부분의 재질이 금속 뿐만이 아니라 다양한 성분이 쓰였었다는 점입니다. 이 점은 MOSFET의 작동원리 후에 다루었습니다.[16] Tolany. 2020. “[반도체] 1. 반도체의 기초 (7) 트랜지스터, 접합형, 전계형(FET)”, DB_기억보다는 기록을. (2021. 5. 30. 방문). https://m.blog.naver.com/dlwnsqud123/222031182214 [17] embeddedjune. 2020. “[컴공이 설명하는 반도체공정] 2. CMOS 구조와 전체 반도체 공정”, EmbeddedJune의 Festival. (2021. 5. 30. 방문). https://velog.io/@embeddedjune/%EC%BB%B4%EA%B3%B5%EC%9D%B4-%EC%84%A4%EB%AA%85%ED%95%98%EB%8A%94-%EB%B0%98%EB%8F%84%EC%B2%B4%EA%B3%B5%EC%A0%95-2.-CMOS-%EA%B5%AC%EC%A1%B0%EC%99%80-%EC%A0%84%EC%B2%B4-%EB%B0%98%EB%8F%84%EC%B2%B4-%EA%B3%B5%EC%A0%95 [18] 녹챠 KnockCha. 2019. “1.3 MOS Transistor_모스펫(MOSFET) 기본! Silicon에서 MOSFET이 되기까지”. (2021. 6. 5 방문). https://knockcha.tistory.com/6MOSF 어렵다는 문제가 있었기 때문에, 즉 최외각 전자를 탈출시키는 에너지인 일함수를 쉽게 제어할 수 없어서 게이트로 사용할 경우에는 문턱전압의 조정이 어려워 실리콘 계열로의 변경의 필요성이 대두됨에 따라 MOSFET의 Metal에 해당하는 Gate를 폴리실리콘으로 바꾸게 되었다고 합니다.하지만 이렇게 문턱전압의 통제가 비교적 용이하고 용융점이 높은 폴리실리콘을 Gate로 사용함에도 불구하고 현재 사용하지 않는 이유가 있습니다. 바로 금속에 비해 저항값이 몇 백배나 높다는 문제였습니다. 이것이 왜 문제냐 하면은, 게이트의 저항이 높으면 컴퓨터나 다양한 전자기기에 쓰이는 MOSFET에게는 가장 중요한 요소 중 하나인 전압 전달 속도가 늦어지게 된다는 점이었습니다.따라서 저항 성분을 낮추기 위해 도핑을 하여 전도성 성분을 더 추가하는 형태로 발전해 나아갔습니다. 이렇게 도핑된 폴리실리콘을 사용하게 되었다가 트랜지스터의 크기가 점점 축소되면서 게이트 옥사이드의 두께 역시 동시에 작아지게 되었습니다. 하지만 이렇게 크기가 작아지게 되면 구조가 클 때에는 거의 영향이 없었던 것들도 주변의 다른 도핑에 의해 영향을 쉽게 받을 수 있게 되어 도핑된 폴리실리콘을 사용할 수 없게 됨에 따라 금속계열로 회귀를 하여 현재는 금속계열을 MOSFET에 많이 사용하고 있다고 합니다.[21] 진종문. 2018. “[반도체 특강] FET 게이트 단자의 변신”, SKhynix NEWSROOM. (2021. 6. 7. 방문). https://news.skhynix.co.kr/1680CMOS(Complementary Metal–Oxide Semiconductor) – 상보적 금속산화막 반도체[22] MOSFET은 기판과 Drain, Source의 도핑 종류에 따라 NMOS, PMOS로 나뉘는데 CMOS는 NMOS와 PMOS가 상보적으로 연결된 MOSFET을 의미합니다. CMOS는 트랜지스터를 2개 포함하면서 제조 공정수를 줄이고, 단자 농도의 통일성을 가하기 위해서 NMOS와 PMOS를 동시에 형성MAT2

공학/기술| 2022.01.23| 17페이지| 3,000원| 조회(346)

반도체, BJT, 전자공학, fet, MOSFET

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