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다큐멘터리 <도자기 3부, 이슬람의 유산> 감상문

다큐멘터리 에서는 현대 자기의 원형, 청화백자의 탄생에 대한 이야기를 다루고 있다. 일본 도쿄에서는 해마다 2월이면 세계 여러 나라의 도자기를 소개하는 대규모 전시회가 열린다고 한다. 이 전시회에는 거의 모든 세계적 브랜드가 참가하고 있는데, 그들이 선보이는 식물부터 동물까지의 다채로운 도자기 회화는 수준 높은 도자기 애호가인 일본 주부들이 시선을 사로잡기에 충분할 정도였다. 그러나 불과 700년 전 이전에는 자기 위에 붓으로 그림을 그릴 수 없었는데, 이는 물감이 불에 타 사라져 버렸기 때문이다.지금까지도 전해내려 오는 현대 자기에 그림을 그릴 수 있게 된 것은 푸른색 안료 덕분이었다. 푸른색 안료의 원료는 코발트인데, 이는 청화 백자의 안료로 사용되는 세 가지 물질 철, 동, 코발트 중에서도 자기가 구워지는 1300℃ 이상에서 견뎌 가장 안정된 색깔을 낸다. 반면 동이나 철은 높은 온도에서 매우 불안정하여 원하는 색을 얻기가 어려웠기 때문에 페르시아산 코발트가 도입됨에 따라 중국은 회화 예술을 바탕으로 백자 표면에 최초의 그림 푸른색 넝쿨 무늬를 그리기 시작하면서 도자 예술에 중요한 역할을 하게 되었다. 여러 가지 변형이 이루어지는 식물 줄기의 연속 문양인 당초문은 그 이름 자체로 중국 고유의 식물 무늬를 뜻하지만 사실 여러 가지 문화들이 합쳐서 만들어진, 더 엄밀히 따져보면 이슬람 문화권의 영향을 받았기 때문에 중국에서 생산되었지만 중국의 문명이 아닌 이슬람이 인류에게 남긴 유산이라고 할 수 있었다. 이슬람에서는 꾸란에 동물이나 사람을 그리는 것을 금지시키자 곧 식물 문양이 성행했고, 이에 당초문이 성장하게 되었다. 또한, 이슬람은 후기 로마로부터 다양한 기하학적 문양들을 물려받아 발전시켰기 때문에 꾸란을 그릴 때, 기하학적 문양 또는 아라베스크 식물 문양을 그려서 채색하기도 했다.이슬람의 경우 아프리카와 유럽의 중간에 위치한 중요한 전달자였기 때문에 당초문은 인도를 거쳐 불교와 함께 중국에 전해졌다. 중국인들은 코발트가 들어온 후 청화백자에 당초문을 그리기 시작했는데, 이 시도는 여러 문명의 연장선이 되었다. 중국에서 청화백자가 처음 완성되었을 때, 이슬람에서는 이에 대한 수요가 폭발적으로 급증했다고 한다. 이들은 자기를 만들기에 부적합한 흙의 한계때문에 중국의 징더젠에서 청화백자를 주문 생산하여 사용한 것이다. 현대 이란에서 발견되는 대부분의 도자기 파편이 청화백자가 아닌 청화 도기인 것도 청화백자 만들기에 실패했음을 알려주는 명백한 증거가 된다. 또한, 이들은 철야 예배의 졸음을 쫓아내기 위해 커피를 마시기 시작했는데, 이에 커피잔에 대한 수요가 급증함에 따라 더 많은 청화백자를 사용했다고 한다. 현재 발견되는 청화백자 중에서 중국에서는 거의 쓰지 않은 큰 청화백자 그릇이 종종 발견되는 것은 향료를 많이 쓰는 음식을 큰 그릇에 담아 여럿이 둘러앉아 먹는 그들의 식 문화와 같이 유목민족이 척박한 환경에 적응하면서 만들어 낸 독특한 생활 문화를 반영했기 때문이라고 생각해 볼 수 있다. 또한, 이슬람의 요구에 따라 화려한 회화가 등장하는 자기가 관찰되는 것을 보아서도 이슬람인들은 당시 청화백자를 기획하고, 유통하며 소비한 주인공이었음을 짐작할 수 있게 했다.다른 문명의 요소를 담았던 청화 백자는 700년에 걸쳐 세계 상품의 자리를 누렸는데, 징더젠은 원시대에 새로운 자기 생산지로 떠오르며 800년간 세계 자기 사업에 메카로서 지금도 옛 영광을 되찾으려는 노력이 계속되고 있다. 이 지역이 자기와 관련하여 크게 발전할 수 있었던 것은 고령토와 같은 좋은 흙 때문이었는데, 이는 그릇의 뼈대가 되는 유리질의 석영과 그릇의 살이 되는 점토가 접착제 역할을 하는 장석과 적당한 비율로 섞여 있어 사람 키보다 큰 항아리를 어렵지 않게 빚을 수 있게 만들었기 때문이다. 고령토는 고령산에서 채굴한 흙이라서 그 이름이 고령토라고 하는데, 그 일대에 매장량 또한 풍부하여 징더젠의 고령토는 상급 3%만 사용해도 족히 10000년은 쓸 수 있을 정도라고 한다. 그러나 표토에는 다소 많은 양의 철분이 함유되어 있어 징더젠의 초기 백자는 청백자로, 약간의 철분이 섞여 있어 은은한 푸른색을 띄었다. 그러나 흰색을 숭배하던 원의 황실이 순백의 백자를 만들도록 명령했고, 이는 곧 새로운 자기 문화를 만들게 하여 ‘추부 백자’와 같은 백자를 만들 수 있게 했다. 반면 이 시기 중국에서는 전혀 다른 자기가 나타나기도 했는데, 현대의 박물관에서 만나볼 수 있는 쌍둥이 청자 항아리 ‘데이비드 병’은 이러한 중국 자기의 특성을 잘 담고 있었다. 이는 징더젠에서 만들어진 제작 연대를 알 수 있는 현존 가장 오래된 청화백자로, 용과 한문이 빼곡히 그려져 있으며 흰 백자를 푸른색으로 장식하는 블루와 화이트의 대비가 돋보였기 때문에 살아있는 현대 자기의 원형이라고 생각해볼 수 있었다.이슬람은 이 당시 중요한 여러 문화의 전달자 역할을 했기 때문에 청화백자 외에도 주인의 영생을 기원하는 이집트 귀족의 무덤에 그려진 포도줄기 문양이나 에렉테이온 신전에 이집트의 포도문양에 양식화된 꽃과 나뭇잎을 붙인 무늬, 적회도기에 포도무늬와 줄기를 변형시킨 연속 무늬 등에서 그 영향력을 나타냈다. 특히 원과 같은 거대 제국에서 몽골족이 중국의 한 족을 다스리기 위해 국제 무역상으로서 푸른 눈의 색목인을 관리로 등용했는데, 이들은 대부분 이슬람 사람들이었다. 몽골은 비교적 문화적 소양이 높고, 국제무역 활동과 같은 상업에 종사할 수 있는 이슬람인들을 대량으로 고용하여 우대정책을 펼치고, 고급 관료로 일하게 했으며 이들은 상인 조합을 만들어 해외 무역을 주도하기도 했다. 현재까지도 남부의 항구 도시에는 그 후손들이 많이 살고 있다고 하는데, 1000년 전에 세워진 이슬람 사원 베이징의 청진사에도 오래 전부터 중국에 살았던 이슬람 사람들의 후손들이 주로 예배를 보러 온다고 한다. 이에 현재에도 이 주변 일대에서 화교, 출신들을 많이 볼 수 있고, 이들이 왜 이곳에서 터전을 이루고 살아가는지, 그 이유가 무엇인지에 대해 새롭게 알게 되었다.이슬람과 중국 두 세계를 연결했던 원이 망하고, 명이 등장했을 때쯤 중국 문명은 명에 최고의 전성기를 맞이했는데, 특히 3번째 황제 영락은 쿠빌라이의 후손이라고 불릴 정도로 매우 개방적이어서 명에 세계 건국을 알리기 위해 대 선단을 파견하기도 했다고 한다. 이 때, 명에 위상을 과시하기 위해 하사한 사하품으로는 청화백자와 비단을 사용했다고 하는데, 이처럼 여러 문명을 담고 있는 청화백자는 황제의 대리인을 통해 중화 사상을 펼치는 데에 사용되기도 했다는 것을 알 수 있었다. 즉 청화백자는 중국이 세계에 내놓을 수 있는 가장 뛰어난 상품으로서 중국의 기술과 이슬람의 문화가 합쳐진 당대 최고의 첨단 제품이었고, 이는 두 세계를 모두 만족시킬 만큼 매우 뛰어나고, 우수했다고 추정할 수 있다. 또한, 이슬람이 준 물감과 모양, 무늬는 중국의 기술을 만나 신에게 바치는 보물이 되기도 했는데, 이란 이스파한의 블루 모스크에서는 모스크의 입구나 하늘과 만나는 돔을 푸른 안료로 장식하기도 했다.자기 표면에 그림을 그려 구워내는 기술은 도자 역사상 가장 획기적인 혁명이었을 것이다. 또한, 높은 온도에서 한 번 구워지면 놀라울 정도로 뚜렷한 디자인이 그 빛나는 바탕에 나타나는 것이 아무나 쉽게 따라할 수 없어 청화백자의 값어치를 더욱 높였을 것이다. 본 다큐멘터리에서 실제 자기를 구워내는 모습을 볼 수 있었는데, 안료로 문양을 새긴 곳이 높은 온도에서 구워져 영롱한 빨간색으로 발광하더니 이내 식으면서 청화의 진정한 색깔을 드러냈다. 이에 만들어지는 과정에서의 그 모습이 감탄스럽고, 식으면서 안료의 푸른색에 따라 점점 문양의 색깔이 변해가는 것이 아름다워 이 부분이 가장 인상 깊게 남았다. 또한, 교육과정이 바뀌면서 고등 교육 시절 한국사에만 집중했기 때문에 세계사에 대해 접할 기회가 많이 없었는데, 이 다큐멘터리를 통해 도자기의 발전 과정과 관련된 역사를 접하면서 새롭게 배울 수 있었고, 이외에도 더 나아가 몽골이 40년간 유라시아 대륙을 상대로 정복 전쟁을 펼치면서 중국인에게 유산으로 베이징을 남기고, 이는 나중에 국호가 원인 거대 제국이 되어 몽골족이 중국을 기반으로 유라시아 대 지역을 통지하겠다는 의지를 나타냈었다는 과거 역사적 세계 정치의 흐름도 함께 알 수 있었다.중간에 이슬람이 나타나기 전 중동 지역 사람들은 원래 금, 은을 즐겨 사용했지만 금이나 은식기로 식사하는 것을 금하고, 남자들이 금이나 은을 지니지 못하게 규제하기 시작하면서 유리나 도기에 금색 무늬를 입히는 ‘러스터 기법’이 개발되었다는 일화가 나오는데, 이에 금색으로 코팅하기 위해 산화금속물질을 만들어냈다는 것을 알 수 있었고, 더불어 전체적인 문양에서 러스터 기법이 나타나는 알함브라 궁에 알함브라의 날개 항아리와 금색을 내는 안료를 사용했지만 중간중간 푸른빛을 띠는 안료를 첨가한 러스터채 도기 등의 유물을 보아 이슬람이 아시아와 아프리카, 유럽에 걸쳐 폭 넓게 문명을 전파하여 이들 지역에는 아직도 다양한 이슬람 문화가 남아있다는 것을 알 수 있었다.

독후감/창작| 2021.03.13| 3페이지| 3,000원| 조회(342)

도자기, 이슬람의 유산, 소재와 인류문명

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다큐멘터리 <인류세 2부, 플라스틱 화석> 감상문

다큐멘터리 에서는 인류세라는 새로운 지질학적 개념이 탄생한 배경과 이것이 플라스틱의 사용과 어떤 연관성을 갖고 있는지 그 이유들에 대한 해답을 이야기한다. 우리는 지금 한 종이 지구 환경 전체를 바꾼 시대에서 살고 있다. 인류는 확실히 역사상 존재했던 종들 중 가장 강력하고, 인간은 힘이라고 해도 과언이 아니다. 인류가 나타나기 전 지구에는 다섯 번의 멸종이 있었는데, 현재 인류가 나타난 후 여섯 번째 대멸종, “인류세”가 일어나고 있다. 인류세는 인류의 활동이 소행성 충돌과 맞먹을 만큼 지구의 지층 환경에 직접적으로 영향을 끼치기 시작했다는 의미의 지질학적 용어이다. 인류세는 어떻게 플라스틱과 관련이 있을까? 19세기 중역 존 웨슬리 하이얏은 최초의 플라스틱, 셀룰로이드를 발명했다. 이는 미국의 역사를 넘어 전인류의 역사에 영향을 미칠 가장 중요한 물질을 발명한 순간이었다. 플라스틱은 매우 값싸 경제성이 있었고, 변형이 자유로웠으며 기존에 천연 재료를 이용하여 생산했던 물품들의 단점을 보완할 만큼 결점이 거의 없었기 때문에 빠른 속도로 대단해져갔다. 나무, 철, 고무, 각종 물질들의 대부분을 플라스틱이 대체했고, 목재보다 오래 버티고, 철보다 가벼우며 고무보다 단단했다. 그러나 그 결과 150년 후 현재 우리는 인류세를 맞이하고 있다. 지금 당장 주변을 둘러봐도 어디에나 하나쯤은 플라스틱이 존재하고 있다. 심지어 지금 감상문을 쓰기 위해 사용하고 있는 노트북 또한 플라스틱이다. 플라스틱은 이제 우리의 일상생활 속에 완전히 스며들었다. 플라스틱의 혜택 이면에는 썩지 않는 쓰레기로 인한 환경 문제가 극심해지고 있고, 현재 그 피해는 동물들에게 직접적으로 영향을 미치고 있다. 이는 머지 않아 최상위 포식자인 인류에게까지 치명적인 피해로 다가올 것이다. 아마 모두가 한번쯤은 플라스틱으로 인한 디스토피아적 미래를 상상해본 적이 있을 것이다. 그러나 과연 우리가 플라스틱이 없던 시절로 다시 돌아갈 수 있을까? 한 번 쓰고 버리는 삶, 과거에 우리는 이것이 가져올 결과를 몰랐지만 지금은 경각심을 가지고, 이 문제를 다음 세대에 떠넘길 것이 아니라 우리가 직접 해결해야 할 문제로 인식하고, 생각해야 할 필요가 있다. 내가 이 다큐멘터리에서 가장 인상 깊었던 부분은 바다거북이의 장 해부와 까마귀와 갯지렁이의 실제 플라스틱 섭취 모습이었다. 멸종위기종인 바다거북이의 장을 열어보니 비닐봉지가 나왔는데, 이는 장에서도 전혀 소화할 수 없는 물질이었다. 이에 어떤 거북이는 플라스틱에 의해 장이 막혀서, 또 어떤 거북이는 장이 파열돼서 죽었다. 족히 100년은 산다고 알려진 바다거북인데, 물 위에 떠다니는 투명 비닐봉지 쓰레기를 해파리로 착각하고 섭취해버린 것이다. 더 충격적인 것은 바다거북이의 시체가 변질되기 시작해도 뱃 속에서 발견된 플라스틱만큼은 거의 훼손되지 않았던 것이다. 생명체를 위해 만들어졌지만 생명체보다 더 오래, 변질되는 것 없이 살아남는 플라스틱의 모습이 소름 돋았고, 경각심을 일깨워주었다. 이에 일상생활 속 나의 플라스틱 사용 습관을 돌아보고 반성하게 되었다. 또한, 대숲에서 떼 까마귀들이 밤새 소화되지 않은 찌꺼기를 토한 것들을 확인해보면 고무줄, 비닐, 검은 고무줄 등 고무줄이 대다수를 이루는데, 이는 바다거북이와 비슷한 이유로 고무줄을 먹잇감인 지렁이로 착각하여 섭취한 것이었다. 비단 바다거북이와 까마귀만의 일은 아닐 것이다. 전문가에 따르면 지금까지의 플라스틱을 평평하게 펴면 아르헨티나를 덮는다고 한다. 특히 선진국들은 그 쓰레기 양이 더욱 방대하고 처리 비용이 비싸 특히 재활용이 어려운 폐플라스틱의 경우 비교적 저렴한 개발도상국에 이를 넘긴다고 한다. 나는 자신들이 버리지 않은 플라스틱 쓰레기들로 인해 수많은 문제들을 대신 떠안은 개발도상국의 모습을 보면서 이는 돈으로 가치를 매길 수 없는 일이고, 어떤 이유에서든 정당화될 수 없는 비윤리적이고, 비도덕적인 일이라는 생각이 들었다. 우리는 인류세가 지질학적 시간으로 100만분의 1에 불과하지만 확실히 기존과는 다른 빠른 속도로 엄청난 영향력을 다방면에서 끼쳤다는 점에서 인류세를 받아들이고, “윌슨”과 같은 적극적인 노력을 시도해야 한다. 기존에 자연계에 존재하지 않았던 물질을 새롭게 발명해 낸 인류인 만큼 이를 없애는 획기적인 발명을 할 생명체도 인류밖에 없다고 생각한다. 먼 훗날 미래의 지식인이 우리 시대의 화석을 발견했을 때, 생명체 대신 페트병만 잔뜩 나온다면 이 얼마나 슬픈 일일까? 플라스틱 암석이 우리 시대의 증거, 지질학의 역사적 일부가 되는 일만은 반드시 막아야 된다는 생각이 든다.

독후감/창작| 2021.03.13| 2페이지| 3,000원| 조회(337)

인류세, 소재와 인류문명, 플라스틱 화석

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국내외 소재 부품 산업의 시장분석과 비즈니스-기능성 나노 소재 분야 요약본

*국내외 기술 분석1)국내외 기술개발 동향*나노 탄소소재1)나노 탄소소재의 응용을 위한 고품질의 중간재(페이스트, 복합소재 등) 제조에서 분산, 배향 등의 세부 기술이 미흡한 실정->개선하기 위한 연구가 꾸준히 수행 중2)그래핀:우수한 광 투과도, 전기 전도도, 유연성을 이용하여 유연 투명전극으로 응용1. 새로운 시장 창출이 가능할 것으로 기대2. 전기적, 기계적 특성을 활용한 유연 디스플레이, 초고속 트랜지스터, 차세대 전지, 초경량 소재, 방열 소재 등의 개발이 급증할 것으로 예상3)응용제품 사업화 개발에 장애:균일한 품질의 재료 수급이 어려움->저가격의 고품질 그래핀 공급체계 확보를 위한 노력 필요.*금속 및 세라믹 나노소재1)양자점 태양전지:기존의 유기태양전지에서 사용되던 벌크 이종접합 구조+공핍 이종접합 양자접합형 구조 등 다양한 구조 시도 중2)양자점 관련 연구개발 프로그램:주로 대향 프로그램의 일부분으로 진행->대학, 연구소 위주로 이루어짐. 기업체의 경우에도 자체 연구기관에서 스핀오프된 벤처기업들의 수가 증가하는 추세3)나노와이어:결합하는 과정에서 발생되는 물질간의 상호작용과 관련된 현상을 규명하는 것이 가장 시급한 과제->고밀도로 배열하는 방법, 또는 기판 상에 나노와이어 충을 쌓아 정확한 구조물 제작 방법이 필요.(특히 나노와이어의 크기, 형상. 성장방향, 위치와 물질 내의 불순물의 분포를 정확하게 조절할 수 있는 기술의 확보가 시급)4)투명 반도체 소재:In, Ga, Zn과 같은 금속물질의 단순 산화물. 현재 투명전극으로 활용되는 투명전도성 산화물 소재는 모두 n형 전도특성을 지닌 소재5)비정질 다원계 산화물 반도체 소재: 스퍼터링과 같은 진공증착방식을 이용하여 비교적 저온에서 대면적으로 제조->특성이 우수하여 디스플레이 제품에 적용하는 추세*유.무기계 나노소재1)실리카 나노소재:반도체(웨이브 연마제), 페인트(특수도료, 염료, 잉크의 첨가제), 고품위 타이어 및 종이 충진제, 약물저장 및 전달체, 에너지변환 촉매 담체, 실리콘(실리콘러버, 실란트 첨가제), 화장품(고가의 보습제) 광섬유 및 태양전지의 첨가제, 광학 렌즈 코팅제, 김서림 방지용 코팅제 등 다양한 용도로 활용2)타이타니아(TiO2) 나노분말 소재:에너지, 환경, 생체재료, 인쇄산업 등에 필수적으로 필요한 원천 기반 소재1. 자외선 차단, 자기정화용 코팅소재, 염료감응 태양전지의 광전극, 인쇄토너용 외첨제, 치과 임플란트용 코팅 및 벌크 소재 등으로 수요 급증2. Al2O3 나노소재의 적용이 점차 확대, 생체 소재, 진단 및 약물전달 등과 같은 바이오 산업분야에서 새로운 잠재시장 형성(SiO2, TiO2, ZnO 등)*복합 나노소재1)하이브리드 나노소재: 원천기술 및 경쟁력 확보가능1. 기회 요소가 높은 산업으로 국제 표준화의 우위 점유가능2. 제품의 안정성을 높이기 위해 하이브리드 소재가 적용되는 각종 나노물질의 물설 안정화 과정 및 기술개발 필요2)생산 Batch 별 물리화학적 특성의 균일성 확보:전처리 방법 및 기자재와의 분산성 확보->하이브리드 소재 제조기술을 안정화하여 균일한 특성을 발현하는 소재 개발이 필요2)국내외 기술환경*나노 탄소소재1)여러 산업에서 새로운 시장 창출이 가능할 것으로 기대.1. 사업화 장애물:품질관리, 저가 고품질 대량생산 및 응용분야별 세부기술을 중심으로 지속적인 연구개발 진행중2. 대량생산의 어려움->현재 생산단가가 매우 높은 수준을 유지하고 있으나 다양한 기술 개발로 점차 낮아지고 있는 추세2)CVD 공정을 활용한 CNT 대량생산: MWCNT 분야에 국한, SWCNT 분야는 아직 대량생산 어려움3)미국, 독일, 일본 등 선진국은 2000년대 초부터 나노기술 사업화를 위한 연구개발, 투자규모를 지속적으로 확대중*금속 및 세라믹 나노소재1)현재 사용화 제품:100-400nm 일차입자 크기 소재.->현재 중점적 개발중인 금속복합계 음극소재, 리튬계 양극소재 등은 더 작은 입자 구현 기술이 필수적2)양자점을 디스플레 소자나 태양전지 등에 응용:기존에 많이 사용하던 유기물질과 많은 차이점 보유->적합한 소자 구조 필요3)나노와이어:빠른 기술 발전에 비해 특성 정화, 조절, 결합 후 삼차원 구조를 만드는 기술은 미미함.+반도체-반도체, 반도체-금속 간의 접촉면에 재현성 개선이 필요4)투명반도체 소재에 대한 연구: 초기 ZnO에 집중된 반면 2000년대 중반부터 GIZO물질에 대한 관심이 증대->다양한 소재와 공정기술 분야로 연구영역 확장되는 추세*유.무기계 나노소재1)대량 합성 기술 개발+ 기술간 융합을 접목할 경우 기존 산업뿐만 아니라 다양한 산업에서 새로운 수요 창출 가능2)저가 대량생산이 가능한 새로운 제조공정 기술 개발 및 환경 친화적인 제조공정 기술 개발이 필수적.+광촉매 특성향상, 자외선 흡수특성 등의 광특성 개선, 표면개징, 코어-쉘 구조와 같은 구조제어 등 산화물 나노소재의 물성 제어기술 및 응용기술 개발 필요*복합 나노소재1)저가 대량생산이 가능한 새로운 제조공정 기술개발 및 환경 친화적인 제조공정 기술개발이 필수적->단편적 소재 기술만으로 구현x, 관계사 또는 외부 기업과의 적극적 협력추구하는 추세2)전자, 광학, 에너지, 우주항공, 의학 등의 전 산업 분야로의 응용이 가능3)구주 재료 분야의 나노복합체는 기존의 복합체에 비해 강도와 인성이 증가+고온에서도 높은 강도 유지가능4)콜로이드 화학에 대한 이해 및 합성된 나노소재의 다양한 분야(촉매, 생명공학, 에너지 공학 측면) 이해를 바탕으로 에너지, 환경, 바이오 등의 수요 분양에 적용방안 및 대책필요5)신 물질 개발->시장개척 용이/원천기술 조기 확보를 위한 중소규모 소재기업과 대기업간 협력체계 구축 및 정책지원 요구 증가*국내 기술개발 전략1)국내 기술 장단점 분석*SWOT 분석강점(Strength)약점(Weakness)-기능성 나노소재 관련 우수 인력 확보-나노소재 분야 지역 거점 6대 나노인프라 구축-“제4기 나노기술종합발전계획” 2018 나노기술 발전 시행계획 실행-관련사업 기반 미약과 핵심원료 수입의존도 심화-소재강국의 기술심화 및 추격해오는 중국에 의존하는 원료 정재기술-전문생산기업 부제 및 적은 내수시장 규모기회(Opportunity)위협(Threat)-연료전지, 이차전지, 수 처리시스템 등 유망산업 분야의 빠른 성장으로 핵심소재 시장 수요 급증-다양한 필름소재와 희소금속 대체 소재분야 산업은 빠르게 성장 및 수요 급증 예상-첨단 융복합산업의 빠른 발전으로 기능성 나노소재 기술 수요 급증-시장을 주도하고 있는 세계 선진 업체들의 수요 독점-선진국의 지적재산권 독점 들 시장지배력이 강화되어 시장진입과 경쟁력 확보의 어려움-최근 나노물질의 인체 및 환경 유해성에 대한 이슈가 제기되어 수요 감소의 가능성 제기↓중소기업의 시장대응전략1. 핵심원료의 국산화 및 대기업과의 협업 체계를 구축하여 연료전지, 이차전지, 수 처리시스템 등 유망 산업 분야의 시장 대응2. 인체 및 환경 유해성을 회피할 수 있는 친환경, 고반응효율 제품 개발을 통한 기술경쟁력 확보자료: 중소벤처기업부(2019.1)2)국내 핵심기술 선정*요소기술-산업&시장 분석, 기술(특허)분석, 전문가 의견, 타부처로드맵, 중소기업 기술수요를 바탕으로 로드맵 기획을 위하여 요소기술 도출[기능성 나노소재]요소기술출처탄소나노소재의 투명전극소재 기술기술수요, 기술/시장 분석, 전문가 추천, 특허/논문 클러스터링경량 전자파 차폐용 소재 기술기술/시장 분석, 전문가 추천, 특허/논문 클러스터링전도성 나노분말 제조 및 적층 공정기술기술수요, 기술/시장 분석, 특허/논문 클러스터링나노구조기반 기능성 소재 제조 기술기술수요, 기술/시장 분석, 전문가 추천, 특허/논문 클러스터링형광 나노입자를 이용한 QLED 소재기술/시장 분석, 전문가 추천, 특허/논문 클러스터링스마트 고탄성 복합 나노소재 제조 기술기술/시장 분석, 전문가 추천, 특허/논문 클러스터링자기세정형(Anti-fouling) 코팅 기술기술수요, 기술/시장 분석, 전문가 추천, 특허/논문 클러스터링경량화 기술기술수요, 기술/시장 분석, 전문가 추천, 특허/논문 클러스터링이차전지용 다공성 복합 나노소재 제조 기술기술수요, 기술/시장 분석, 전문가 추천, 특허/논문 클러스터링친환경 고내식 강판-광범위한 제안기술수요, 기술/시장 분석, 전문가 추천, 특허/논문 클러스터링고기능성 배리어 그래핀 복합 필름소재기술수요, 기술/시장 분석, 전문가 추천, 특허/논문 클러스터링나노다공성을 갖는 복합소재 필터 제조기술기술수요, 기술/시장 분석, 전문가 추천, 특허/논문 클러스터링고성능 슈퍼커패시터용 전극기술수요, 기술/시장 분석, 전문가 추천, 특허/논문 클러스터링자료: 중소벤처기업부(2019.1)*핵심요소기술-확정된 요소기술을 대상으로 산.학.연 전문가로 구성된 핵심요소기술 선정평가를 통하여 중소기업에 적합한 핵심요소기술 선정->개발 적합성 및 품목 개발을 위한 기술개발 시급성 등을 이유로 함

공학/기술| 2021.03.13| 7페이지| 4,000원| 조회(235)

캡스톤 디자인, 기능성 나노소재, 기능성 나노 소재 분야 요약

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[무기공업분석실험 A+] 칼륨명반 중의 알루미늄의 정량

칼륨명반중의 알루미늄의 정량무기공업분석실험 O분반 OOO1. Date 2020.11.30. (월)2. Experiments2.1. MaterialsNameFormulaM.w. (g/mol)d (g/mL)m.p (℃)b.p (℃)Aluminium potassium sulfate dodecahydrateAlK(SO4)2·12H2O474.371.72592-95200Ammonium chlorideNH4Cl53.491.519338520Ammonium solutionNH4OH17.030.91-5738Ammonium nitrateNH4NO380.0431.725169.6210Barium chloride dihydrateBaCl2·2H2O244.263.19601560EthanolC2H5OH46.070.789-114.4178.24Methyl redC15N15N3O2269.30.791179-182XDistilled waterH2O18.02101002.2. Procedures먼저 평량병을 이용해 시료 AlK(SO4)2·12H2O 0.5g을 계량했다. 실제 계량한 sample 1과 sample 2의 무게는 각각 0.497g과 0.508g으로, 뚜껑을 닫은 빈 평량병의 무게를 측정한 후 뚜껑을 연 상태에서 저울의 영점을 맞추고, 시료를 계량했다. 이 때, 두 개의 sample을 사용했기 때문에 나머지 필요한 시료들도 넉넉한 양으로 제조했다. 이 중 1N NH4Cl과 2% NH4NO3는 weighing dish를 이용해 각각 5.349g, 4.994g 계량하여 100ml, 250ml의 수용액으로 제조했는데, 나머지 0.2% methyl red 지시약이나 중화반응에 사용되는 6N NH4OH 수용액, 불순물 검출에 이용되는 1N BaCl2·2H2O 용액의 제조는 영상에 나오지 않았지만 앞선 두 용액과 유사한 방법으로 제조되었을 것이다.100ml 1N NH4Cl 용액은 빈 100ml 부피 플라스크에 계량한 시료를 붓고, 증류수가 든 씻기병으로 weighing dish, 부피 플라스크 입구 부 수득물 덩어리를 여과할 때 NH4NO3 용액을 사용했다. 또한, 어느정도 감압이 완성되면 일시적으로 깔때기를 제거하여 그 아래 모인 suction flask 속 여과액에 1N BaCl2·2H2O 한 방울을 떨어뜨려 보았는데, 이 때 색이 뿌옇게 변하는 반응이 일어나면 불순물이 잔여하는 것이기 때문에 여과액을 버리고 다시 한 번 수득물을 세척하여 새 여과액을 모은 후 반응이 일어나지 않을 때까지 같은 방법으로 불순물 잔여 확인을 실시했다. 보통 한 sample 당 2~3회 정도의 세척을 반복했다.이렇게 얻어낸 아교상 침전의 수득물은 100℃ oven에서 건조하여 말린 후 filter paper 채로 접어 무게를 알고 있는 도가니 속에 각각 넣어주었다. 이 후 950℃로 설정한 전기 소성로에서 도가니 채로 강열하여 거름종이는 탄화시키고, 수득물은 회화시켰다. 강열 후 도가니 속에는 강열과정에서 산화된 최종 수득물, 백색의 Al2O3만 남았고, 우리는 마지막으로 항량이 된 수득물의 무게를 측정하였다.3. Results and Discussion칼륨명반중의 알루미늄의 정량 실험은 칼륨명반의 수용액에 암모니아 수를 가하여 수산화 알루미늄을 침전시킨 후 이것을 강열하고, 평량하여 알루미늄을 정량하는 것에 목적이 있다. 이번 실험에서는 AlK(SO4)2·12H2O 외에도 1N NH4Cl, 2% NH4NO3, 6N NH4OH, 1N BaCl2·2H2O 용액, 지시약 0.2% methyl red와 같은 다양한 시약들이 사용됐는데, 고체 시약의 경우 평량병을 사용하여 AlK(SO4)2·12H2O 0.5g을, weighing dish를 사용하여 NH4Cl 5.349g, NH4NO3 4.994g을 계량했다.먼저 100ml 1N NH4Cl 용액의 제조는 당량수가 1eq/mol이고, 분자량이 53.49g/mol이므로 다음과 같다.250ml 2% NH4NO3 용액의 경우 중량 퍼센트이므로 다음과 같은 식에 의해 필요한 시약의 양을 구할 수 있다.그 외에 100ml 6N NH4OH 용액침전물의 용해도)[5]상대과포화도가 작을수록 결정 성장 속도가 결정핵 생성 속도보다 빨라지기 때문에 적지만 여과하기 쉬운 큰 결정이 형성될 수 있다. 이러한 상대과포화도를 낮추는 방법에는 대표적으로 가열이 있는데, 가열 시 침전 입자에는 운동에너지가 가해지기 때문에 입자 간 거리가 감소함에 따라 입자의 크기를 증가시킬 수 있다. 특히 끓는 온도에서 침전시킨 후 침전을 가열하면 입자가 큰 결정질 침전을 만들 수 있기 때문에 실험에서 시료 용액을 비등점까지 가열한 후 암모니아 수를 적가하여 침전을 형성하는 이유도 여기에 있다. 이 때, 입자 간 거리가 가까워짐에 따라 다소 반발력이 발생하기도 하지만 후에 감압 여과 과정에서 사용되는 전해질 용매로 인해 완화될 수 있다. 또한, 교반도 마찬가지로 침전 입자에 운동에너지를 더해주어 입자 간 응집을 유도하기 때문에 유사한 원리로 상대과포화도를 낮춰 침전 입자의 크기를 성장시키는데 기여한다.[6][7] 따라서 실제 실험에서 침전제로서 암모니아 수를 적가하여 수산화 알루미늄 아교상 침전이 형성된 후에도 일정 시간동안 추가적으로 가열·교반을 진행한 후에 cooling 과정을 거치는 것은 생성된 침전 입자에 충분한 에너지를 가해준 후 이에 따른 충분한 응집과 엉김 현상이 일어나는 데까지 걸리는 시간을 마련하기 위해서이다.그러나 한 가지 주의해야 할 것은 Al(OH)3은 산성에서 녹고, 염기성에서도 녹는 양성화합물이라는 것이다. 이에 침전이 형성된 후 시료 용액을 산성으로 하거나 반대로 중화 반응에서 너무 과량의 암모니아 수를 가해 염기성 용액으로 하는 것은 좋지 않다. 특히 암모니아 수를 과량으로 첨가할 경우 용액의 pH는 증가하고, 용액 내 OH-는 다량 분포하게 되는데, 이는 응집현상을 감소시켜 침전 입자의 성장을 방해하는 요인이 된다. OH-의 경우 고체 표면에서 강한 흡착력을 가져 침전 입자 표면에서 음이온의 반발력을 유발함에 따라 응집 현상을 감소시킨다. 이에 앞서 가열과 교반으로 침전 입자의 응집에 따른 콜로이드 현출 반응식은 다음과 같다.Ba2++(SO4)2-→BaSO4사실 황산 음이온 외에도 K+와 같은 칼륨 양이온이 또 다른 불순물로 존재할 수 있다. 그러나 실험에서는 황산 음이온이 제거되면 다른 불순물 또한 완전히 제거되었다고 간주한다. 위와 같은 반응에 의해 시료 용액을 감압하고 남은 여과액에서는 백색 침전이 형성된다. 이에 BaCl2·2H2O 용액과 여과액과의 반응에서 반응이 일어나지 않을 때까지 보통 2~3회의 세척 과정을 반복한다.이 후 100℃ oven에서 건조시킨 Al(OH)3를 분리하여 강열하면 최종 수득물, 백색의 산화 알루미늄을 얻을 수 있는데, 이론에 따르면 이렇게 형성된 Al2O3는 흡수성이 있어 평량되기 어렵기 때문에 1200℃이상의 높은 온도로 강열해야 한다. 또한, 평량도 흡습성에 주의하여 재빨리 행해야 한다. 그러나 전기 소성로의 최대 온도가 1200℃와 같은 높은 온도까지 미치지 못하기 때문에 우리는 실제 강열과정에서 950℃로 설정하여 진행했다. 이 때, 아교상 침전 수산화 알루미늄이 강열 과정에서 최종 수득물 산화 알루미늄으로 변하는 반응식은 다음과 같다.2Al(OH)3→Al2O3+3H2OSample 1Sample 2AlK(SO4)2·12H2O+평량병 (g)34.98335.578평량병 (g)34.48635.07AlK(SO4)2·12H2O (g)0.4970.508* AlK(SO4)2·12H2O의 무게(g)-Sample 134.983g-34.486g=0.497g-Sample 235.578g-35.07g=0.508gSample 1Sample 2Al2O3+도가니 (g)29.24228.676도가니 (g)29.21228.633Al2O3 (g)0.030.043* Al2O3의 무게(g)-Sample 129.242g-29.212g=0.03g-Sample 228.676g-28.633g=0.043gAlK(SO4)2·12H2O무게(g)Al2O3무게(g)Al3+중량(g)Al3+함량(%)이론값(%)오차율(%)Sample 10.4970.030.0163.219질로 바꾼 그 무게를 달아 분석하는 방법이다.[8] 이 과정에서 암모니아 수는 시료 용액을 중화시키면서도 침전제로 작용하여 아교상 침전 Al(OH)3를 형성하게 하는데, 이는 3가 알루미늄 양이온과 암모니아 수의 OH-가 만나 생성된 양성화합물이다. 이처럼 칼륨명반으로부터 오는 Al3+가 OH-와 만나 수산화 알루미늄을 형성할 수 있는 이유는 암모니아 수가 수용액 상태에서 아래와 같은 평형을 이루기 때문이다.[9]NH3+H2O↔NH4++OH-이 때, 침전제로 사용하는 반응물들은 대게 쉽게 여과 및 세척이 가능해야 하고, 분석물의 여과와 세척 과정에서의 손실을 최소화하기 위해 용해도는 작아야 한다.칼륨명반으로부터 온 Al3+가 암모니아 수의 OH-와 만나 아교상의 침전 Al(OH)3를 형성할 때, 부반응으로 생성된 침전물이 시료 용액 속 잔여 OH-와 한 번 더 반응하여 Al(OH)4-를 형성하기도 한다. 이 때, 부반응에 대한 반응식은 다음과 같다.[10]Al(OH)3+OH-→Al(OH)4-이와 같은 부반응을 예방하거나 생성된 양성화합물 침전 입자가 산성 또는 염기성 용액에서 녹는 것을 방지하기 위해서라도 시료 용액을 중성으로 유지하는 게 가장 최선이지만 이와 같은 부반응을 억제하기 위해 또 다른 방법으로는 위와 같은 반응식에서 정반응이 아닌 역반응을 우세하게 만드는 방법도 있다. 이는 간단히 OH- 음이온의 농도를 감소시키는 것으로 가능해진다. 이 과정에서 이용될 수 있는 것이 앞서 첨가한 NH4Cl인데, NH4Cl을 가할 경우 NH4+의 농도가 증가하게 되고, 이에 르샤틀리에의 원리에 따라 평형은 역반응이 우세하게 된다. 또한, NH4Cl는 OH-와 만나 NH3 기체를 발생시키기 때문에 일부 시료 용액 속 잔여 OH-를 제거하는 효과도 야기할 수 있다.[3]4. Reference[1] 주기율표, Hyperlink "https://ptable.com/?lang=en" l "Properties" Periodic Table - Ptable[2] Aluminiue

공학/기술| 2021.01.05| 13페이지| 3,500원| 조회(199)

Al2O3, 실험레포트, 칼륨명반, 공침, NH4Cl, NH4NO3, Al(OH)3, 상대과포화도

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[화공단위조작실험A+] 수평관 흐름의 마찰손실 평가A+최고예요

0. TitleI수평관 흐름의 마찰손실 실험1. Purpose수평 유체 흐름에 기계적 에너지 수지식(Bernoulli 식)을 이용하여 마찰손실과 압력강하 그리고 평균 유속의 관계를 구한다.2. Principle1) 관 내 전단응력의 분포와 마찰의 영향을 고려한 Bernoulli equation(기계적 에너지 수지)[1][2]수평한 관내 유체 흐름에서 전단응력의 분포를 살펴보면 유체 요소에 대해 거시적 운동량 수지식을 적용해볼 수 있다. 정밀도 유체가 수평관에서 유속 변화가 없는 완전 발달 정상 흐름이라고 할 때, 입구와 출구의 운동량 보정인자가 같으므로 Figure 1과 같이 수평인 원형관내를 지나는 완전 발달된 정상상태의 비압축성 유체 흐름(뉴턴 유체)에 대해 운동량 수지식을 적용해보면 다음과 같다.유체는 점도가 있기 때문에 흐름과 반대 방향의 전단응력이 작용하게 된다. 이에 정리하면 아래와 같다.이 때, 유관의 한 단면에서의 압력은 일정하기 때문에 은 r과 무관하며 경계조건 에서 를 대입하면 위 식은 다시 아래와 같이 나타낼 수 있다.즉이를 전단 응력에 대해 나타내면 이고, 이에 전단응력은 중앙 0에서부터 벽면 까지의 범위에서 방사 방향 거리 r에 직선적으로 비례한다는 것을 알 수 있다. 또한, 이 흐름에 대해 Bernoulli 식을 적용해보면 먼저 마찰의 영향을 고려한 Bernoulli 식은 다음과 같다.그러나 실제 실험에서 우리는 평평한 실험대 위에 manometer를 올려놓고, 수도관을 연결하여 사용했기 때문에 높이차에 의한 항은 제거될 수 있으며 앞서 언급했듯이 완전 발달된 정상상태 흐름이므로 입구와 출구에서의 운동에너지 보정인자는 같아 양변에 두 항은 서로 상쇄될 수 있다. 따라서 라고 하고, 이를 다시 정리하여 나타내면 아래와 같다.즉또는 이므로 수평관 유체 흐름에서 표면마찰, 벽전단응력, 압력차의 관계인 를 이용하면 마찰손실은 최종적으로 다음과 같이 정리된 식에 의해 구해질 수 있다.여기서 마찰손실을 비롯한 Bernoulli 식의 모든 항은 차rmulaf.w[g/mol]D[g/]m.p[℃]b.p[℃]Distilled waterH2O18.02101004. Procedure1) 실험장치의 수평을 맞추고, 유체의 유입구를 수도관에 연결한 후 유출구는 실험대 싱크대로 연결한다.2) 유체를 유입시켜 두 마노미터 연결부에서의 수두차 와 유량을 측정한다. 이 때, 유체의 온도도 함께 측정한다.3) 압력강하는 로 결정하며 유체의 밀도는 실험 시 온도를 기준한 값으로 사용한다.4) 유체의 평균 유속은 mass cylinder와 초시계를 이용하여 측정한다. 즉 일정 부피의 유체가 유출되는데 걸리는 시간을 실측하고, 유량을 얻은 후 이를 유로의 단면적으로 나누어 평균 유속을 구한다.5) 유량 조건을 바꾸어 최소 4가지 이상의 유량 조건에 대해 실험한다.6) 각 유량 조건에 대한 마찰손실, 마찰계수, 레이놀즈 수를 계산한다.7) 마찰계수-레이놀즈수(f-Re) 그래프를 그리고 이론과 비교해본다.5. Results1) 실험 결과MeasurementCalculation수두 높이 1[cm]수두 높이 2[cm]수두차[cm]유량, Q압력차[Pa]평균유속[m/s]마찰손실[m2/s2]마찰계수레이놀즈 수시간[s]m3/s55.528.52727.761.810-52643.8832.5462.6461.1710-36532.47462.13032.127.51.8210-53143.2832.5743.1461.3610-36604.31650.928.622.327.581.8110-52183.6522.562.1859.5410-46568.39541.724.517.228.31.7710-51684.2522.5041.6867.710-46424.7115929.429.628.031.7810-52898.4792.5182.9011.3110-36460.632① 수두차,-실험 155.5cm-28.5cm=27cm-실험 262.1cm-30cm=32.1cm-실험 350.9cm-28.6cm=22.3cm-실험 441.7cm-24.5cm=17.2cm-실험 559cm-29.4cm=29.6cometer 연결부에서의 수두차 를 측정했다. 이 후에는 유량을 그대로 유지한 채 0.5L mass cylinder를 사용하여 물을 가득 채우는데 걸리는 시간을 측정함으로써 유량을 구하고, 바닥에 닿지 않게 온도계를 넣어 온도를 측정했다. 이는 나중에 유체의 밀도를 결정하는 기준이 되었으며 이 때의 온도는 14℃였다.압력강하는 로, monometer의 수두차 를 읽어 압력강하를 구하고, 이를 이용해 마찰손실을 계산할 수 있었다. 또한, 0.5L mass cylinder에 물을 가득 채우는데 걸리는 시간을 측정하여 유량을 구한 후 이를 강관의 단면적으로 나누어 평균 유속을 구하고, 최종적으로 마찰계수를 얻어 레이놀즈 수까지 구함으로써 그 흐름의 경향까지 판별할 수 있었다. 이 때, 만약 층류라면 Hagen-Poiseuille Equation을 통해 평균 유속 이론치를 구하고, 압력강하와 평균 유속의 관계를 살펴볼 수 있었을 것이다.마지막으로 최종 그래프를 그려 살펴보았을 때, 우리 조의 실험치는 모두 레이놀즈 수가 6000대인 난류로, 레이놀즈 수가 증가할수록 반비례적으로 마찰계수가 감소하는 경향을 나타냈다. 그러나 만약 층류였다면 마찰계수는 16을 레이놀즈 수로 나눈 값과 같으므로 마찬가지로 레이놀즈 수가 증가할수록 반비례적으로 마찰계수가 감소하는 경향을 나타냈을 것이다.[2]실험에서 사용한 manometer에는 water manometer와 밀도가 10배 이상 높은 mercury manometer의 두 가지 종류가 있었다. 이는 보통 수두차를 이용해서는 층류의 압력강하를, 수은두차를 이용해서는 난류의 압력강하를 측정하는데, 때문에 하나의 manometer를 사용할 때보다 더욱 넓은 범위에서의 측정이 가능하게 했다. 그러나 실제 실험에서 수도꼭지의 유량을 최대로 해도 이는 매우 약했기 때문에 수은두차는 거의 움직이지 않았고, 우리는 난류에 대한 값임에도 불구하고 water monometer를 이용하여 실험치 를 구했다.Hagen–Poiseuille 방정식은 P 상태이고, 결국 유체의 흐름에서 시간의 경과에 따라 속도가 변하므로 계산된 실험치는 Hagen-Poiseuille 식의 가정조건인 정상류에 어긋나는 값이 되는 것이다. 또한, 유체의 점도는 점성계수가 일정하더라도 흐름 방향을 따라 추가적인 압력 강하를 유발하게 되는데, 이는 이동한 길이에 비례하기 때문에 결국 시간의 경과와도 비례하게 된다. 즉 이는 실험치의 비정상류 상태를 만드는 또 하나의 요인이 될 수 있고, 결과적으로 이러한 원인들에 의해 평균 유속의 이론적 계산치와 실측치에서의 차이가 발생했다고 생각한다.[5]우리는 실험에서 수평한 관내를 흐르는 유체 흐름의 마찰계수를 측정했다. 이 때, 관 내에서는 마찰에 의한 운동량 에너지 손실이 발생하게 되는데, 이는 수정된 베르누이 식에서 마찰손실 항 로 간주될 수 있다. 즉 실험에서 기본적으로 마찰의 영향을 고려하는 Bernoulli 식을 전제로 하기 때문에 이와 같은 마찰손실 항에 포함될 수 있는 여러가지 변수들이 정상상태에서 맞아 떨어지는 Hagen-Poiseuille 식에 어긋나는 오차를 포함하는 값을 초래할 수 있다.② 마찰계수-레이놀즈 수() 그래프에서 이론치와 실측치의 비교층류의 경우 거칠기의 영향이 미미하기 때문에 관 내면이 매끈한 경우를 가정하여 마찰계수를 구할 수 있다. 그러나 난류에서는 그 영향력이 비교적 크기 때문에 거칠기 한 단위의 높이, 거칠기 매개변수 k를 충분히 고려해 주어야 한다. 차원해석에 따르면 난류에서 는 및 상대 거칠기 k/D의 함수로 나타내는데, 이러한 거칠기 매개변수는 재질의 특성에 따라 달라지게 된다.[2]만약 난류에서 레이놀즈 수가 일정하더라도 표면이 거친 경우 마찰계수는 매끈한 관에서 보다 훨씬 커지게 된다. 즉 거친 표면을 매끈하게 만들면 마찰계수가 감소하게 되는 것이다.[2] 따라서 이론에 따르면 매끈한 관에서의 실험식을 사용해 구한 이론치는 실험치보다 작은 마찰계수 값을 가져야 하는데, 레이놀즈 수가 거의 6000대로 계산되는 우리 조의 실험치는 이상하게 Gr Venturimeter 실험에서 사용한 적이 있다. 이는 단순히 수도꼭지에 monometer를 바로 연결해 사용하는 것보다 유량의 조절 범위와 이에 따른 선택 범위를 넓혀 더 다양한 유량에서 실험이 가능하게 할 수 있는데,[6] 우리는 실제 실험에서 이를 사용하지 않고 유량이 비교적 한정적이고 작은 수도꼭지를 사용했다. 이에 난류의 실험치를 측정함에도 불구하고, mercury manometer는 거의 수은두차가 나타나지 않아 사용하지 못했고, 대신 water monometer를 사용하여 실험치를 얻을 수 있었다. 만약 Hydraulic bench를 사용하여 유량을 더 높게 설정하고, 이에 따른 확실한 난류 실험치를 얻을 수 있었다면 난류만의 값이라도 mercury manometer를 사용하여 더 넓은 범위에서의 다양한 실험치를 얻을 수 있었을 것이다.[1]③ 층류의 경우 관의 거칠기에 의한 마찰계수 값에서의 영향이 미미하기 때문에 관 내면이 매끈한 경우로 간주하여 마찰계수를 계산할 수 있지만 난류에서는 그 영향력이 비교적 크기 때문에 관의 거칠기를 고려해주어야 한다. 난류에서 레이놀즈 수가 일정하더라도 표면이 거친 경우 마찰계수는 매끈한 관에서 보다 훨씬 커지게 된다. 즉 거친 표면을 매끈하게 만들면 마찰계수가 감소하게 되며 실제 실험에서는 관의 거칠기 k를 충분히 고려해 주어야 한다. 특히 우리 조는 실험에서 레이놀즈 수가 6000대인 난류 실험치들만을 얻어냈기 때문에 k의 고려가 더욱 중요했다. k는 거칠기 매개변수로, 거칠기 한 단위의 높이를 뜻하는데, 낡고 부식된 관의 경우 오염의 정도와 거칠기가 마찰계수 값에 더 큰 영향을 미친다.[2] 그러나 우리는 매끈한 관에서의 마찰계수 실험식을 이용하여 실험치를 구했기 때문에 이에 따른 오차가 발생했을 것이다.4) 원형이 아닌 채널 안의 흐름[2]원형이 아닌 유로의 단면에서 표면 마찰을 평가할 때는 지름대신에 수학력적 반경의 4배로 정의하는 상당지름 를 사용한다. 이 때, 수학력적 반경 는 유로의 단면적과 유ch

공학/기술| 2021.01.05| 14페이지| 3,500원| 조회(393)

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