17학번공대생 스토어

17학번공대생

개인인증

팔로워0 팔로우

소개

등록된 소개글이 없습니다.

전문분야 등록된 전문분야가 없습니다.

판매자 정보

학교정보

입력된 정보가 없습니다.

직장정보

입력된 정보가 없습니다.

자격증

입력된 정보가 없습니다.

판매지수

판매중 자료수

8개
전체 판매량

44개
최근 3개월 판매량

2개
자료후기 점수

평균D
자료문의 응답률

-

전체자료 8개

항공우주학개론 [항공기 조종면의 종류와 기능]

항공기 조종면의 종류와 기능1. 항공기의 조종면이란 ?- 항공기가 움직임에 있어, 중요한 부분 중의 하나는 바로 조종이다. 기체를 조종하는 데에는 내부, 외부로 크게 나눌 수 있는데, 이때 외부 조종의 부분 중 항공기의 방향이나 자세를 조종하는 장치가 바로 조종면(Control Surfacese)이다. 조종면에서도 크게 2가지로 분류되며, 공력 변화를 통해 XYZ축(3축)방향으로 각각 회전운동을 발생시키는 역할을 하는 1차 조종면과 부수적-복합적인 역할을 하는 2차 조종면으로 구성되어 있다. 1차 조종면은 다음과 같이 에일러론(Alieron), 엘리베이터(Elevator), 러더(Rudder)를, 2차 조종면은 플랩(FLAP), 슬롯(Slot), 슬랫(slat), 스포일러(Spoiler), 수평안정판(Horizontal stabilizer), 수직안정판(Vertical Stabilizer), 윙넷 등을 말한다.▲ 항공기 1차-2차 조종면 그림 예시(괄호 참고)2. 대중적인 항공기의 조종-부조종 장치(a) 1차 조종면(조종 장치)(1) 에일러론(Aileron)위치: 기체 주날개 끝 후방부에 연결되어 있는 보조날개(플랩보다 바깥쪽)기능: 기본적으로 기체 움직임의 Roll(X축, 세로축)을 담당하며 이때의 세로축은 기체 길이방향을 의미한다. 에일러론이 올라가면 날개가 양력을 적게 받고, 내려갔을 때는 양력을 많이 받는다. 이를 이용하여 주날개 양쪽의 에일러론을 서로 다른 방향으로 작동시켜 회전, 즉 Rolling(옆 놀이 운동)이 가능하게 한다. 에일러론이 바깥쪽으로 존재하는 이유는, 기체를 회전시키며 모멘트(Moment)를 발생시키는데 있어 중심축으로부터 멀리 떨어질수록 큰 회전력을 발생시킬 수 있기 때문이다.(2) 엘리베이터(Elevator)위치: 기체 후방부 수평안정판(Horizontal Stabilizer) 뒤쪽기능: 기본적으로 기체 움직임의 Pitch(Y축, 가로축)를 담당하며 이때의 가로축은 기체 날개 길이방향이다. 때문에 기체의 상승 및 하강 방향과 관련을 지니며, 승강타(Elevator)가 올라가거나 내려감에 따라 위-아래면의 항력을 증가 및 감소시키며 기체 꼬리의 이동, 그리고 Nose의 변화를 야기시켜 회전력(Pitching Moment)가 발생된다. 에일러론과 마찬가지로 엘리베이터가 후방부 끝에 장착된 이유는, 기체 회전력(Moment)를 발생시키는데 중심축으로부터 멀어짐으로 더욱 큰 회전력 발생이 가능하기 때문이다.(3) 러더(Rudder)위치: 기체 후방부 수직안정판(Vertical Stabilizer) 뒤쪽기능: 기본적으로 기체 움직임의 Yaw(Z축, 수직축)를 담당하며 이때의 수직축은 기체 좌/우 방향이다. Rudder는 조종사에 의해 좌-우 페달 움직임에 따라 움직인 방향에서 항력이 증가되고, 공기의 흐름은 그 반대편으로 작용하게 되어 기체를 특정 방향으로 선회하게 하는 회전력(Yawing Moment)을 발생시킨다. 이는 결론적으로 기수를 좌-우 방향으로 움직일 수 있게 해준다(Nose Movement).(b) 2차 조종면(부조종 장치)▲ 받음각 증가에 따른 양력 계수의 증가(1) 고양력장치(High Lift Device)- 고양력장치(High Lift Device)란 비행기가 짧은 활주거리와 저속으로 안전한 이-착륙이 가능하도록 저속에서 주날개가 받는 받음각을 높이는 방법이다. 초기 에어포일의 최대 양력계수는 1.2정도로 안정한 이-착륙에는 한계를 가지며, 날개 면적을 크게 할 경우 기체 무게의 증가로 고속 비행이 불가하다. 이에 따라 고안된 것이 고양력장치이다. 대표적인 고양력장치는 플랩(Flap)이 있으며, 플랩의 구분으로는 크게 에어포일 앞쪽과 뒤쪽에 부착되는 것으로 구분한다, 특히 앞전 플랩의 예시로는 슬랫(Slat)이 존재한다. 고양력장치를 고안함으로써 양력의 증가라는 장점이 있지만, 그에 반하여 단점도 존재한다. 고양력장치가 전개되어 양력이 증가되더라도 고속 비행이나 예기치 못한 측면에서 불어오는 바람으로 인해, 더 많은 양력과 항력이 발생되어 기체의 Rolling이나 Yawing, Pitching이 발생하고 결론적으로 조종성을 잃을 수 있다.(1-1) 플랩(FLAP)위치: 주날개 뒤쪽기능: 플랩은 2차 조종면으로 양력 발생에 도움을 주는 장치이다. 기본적으로 기체가 이륙 혹은 착륙 시에 양력이 부족하여 상승 혹은 하강하는데 어려움을 갖는데, 이때 플랩이 절개됨으로 인한 주날개의 면적과 받음각이 커지는 효과가 발생한다. 이는 양력의 증가로 이어지며, 낮은 속도에서도 충분한 양력을 발생시켜주는 특징을 지닌다. 플랩을 사용할 때의 주의할 점으로는, 고속 비행을 할 때에는 충분한 양력이 추력을 통해 발생되기 때문에 플랩 전개로 인한 효율성 저하 및 플랩 구조물의 붕괴롤 이어질 수 있다. 따라서 고속 비행에서는 플랩을 접어야 한다.플랩의 위치가 기체 중심부 쪽으로 장착되어진 이유로는 에일러론과 상반된 이유로 볼 수 있다. 에일러론의 회전력(Moment)은 동체와 멀어질수록 그 증가폭이 커지지만, 플랩의 경우 동일한 양력을 발생시킬 수 있는 상황에서는 동체에 가까울수록 효과적이다. 이러한 이유로 플랩은 보통 동체와 가까이 설치된다.▲ 슬롯의 위치(1-2) 슬롯(Slot)위치: 주날개 에어포일과 슬랫 사이의 길고 가는 통이나 홈기능: 일반적으로 기체가 비행중에 특정 기류로 인해 비행에 문제가 생길 수 있다. 이때 슬롯을 통해 주날개 아랫면의 공기를 윗면으로 보내어 주고 이는 기류 이탈을 방지할 수 있다. 슬롯은 전개되거나 접을 수 없고 항상 고정되어 존재한다.(1-3) 슬랫(slat)위치: 주날개 앞쪽기능: 슬랫은 2차 조종면으로 양력발생에 도움을 주는 장치이다. 슬랫은 본래 블라인드의 가로 창살과 같이 단층모양의 판자를 표현하는 단어로, 주날개 앞쪽에 위치하여 전-하방으로 전개할 수 있는 장치를 말한다. 슬랫은 플랫과 같이 양력의 증가를 돕는 대표적인 앞전 플랩의 예시이다. 앞전 플랩의 가장 큰 장점은 날개 앞부분에 새로운 경계층을 만듬으로써 처음 날개에 작용하는 공기의 박리를 제거해준다. 또한 전체적으로 양력의 증가 및 안정성을 더하여 저속비행에서도 이-착륙이 가능하도록 돕는다.(2) 스포일러(Spoiler)위치: 주날개 뒤쪽 동체기능: 스포일러는 비행 중 기류를 변형시킬 수 있는 장치이다. 앞서 설명한 고양력장치들과 다르게 스포일러는 항력(Drag)을 발생시켜 기체의 속도를 낮추는 역할을 한다. 항력이란 물체가 유체 안에서 움직일 때 진행방향과 반대방향으로 작용하는 힘이다. 이러한 유체저항은 항공기 운항 시 스포일러가 작동되면 에어포일에서 발생하는 양력을 제한 및 제거시킨다. 이는 착륙 중 양력에 의한 플로팅(Floating)발생을 방지하기 위하여 고성능 세일플레인에 활용된다. 또한 기체 속도를 감소시키는 등의 항공 역학적 Air Brake 역할도 할 수 있다.(3) 수평안정판(Horizontal stabilizer)위치: 기체 후방부 엘리베이터(Elevator) 앞 고정 부분기능: 수평안정판은 기체 후방부 꼬리 날개인 수직안정판과 수직으로 존재하며 고정되어 있기도 하지만, 가변성을 지닌 것도 존재한다. 이는 Y축(Pitch)으로 움직이며 기체의 기수를 올리거나 내릴 수 있고(Nose up-down), 세로안정성을 증가시킨다. 수평안정판과 엘리베이터는 서로 개별적으로 움직이지만, 특정 기체에서는 연동식으로 사용하기도 한다. 대부분 Trim tap(대형 항공기에서는 자동 장치)를 통해 조종이 가능하며 조종력을 경감시켜주기도 한다. 수평안정판은 작동 방식에 따라 나뉘는데, 유압 등의 기계적 힘을 이용하는 것을 플라잉테일, 사람의 힘으로 움직이는 것을 스테빌레이터라고 부른다.(4) 수직안정판(Vertical Stabilizer)위치: 기체 후방부 러더(Rudder) 앞 고정 부분

공학/기술| 2020.12.10| 8페이지| 2,000원| 조회(595)

항공우주학개론, 항공기 조종면, 항공기 조종면의 종류와 기능

미리보기

닫기
관성모멘트 결과레포트

관성 모멘트요 약이 실험은 관성에 대해 이해하고, 회전 운동에서 나타나는 관성, 즉 관성모멘트에 대해 알아보는 실험이다. 우리는 관성모멘트에 대해 알아보기 위해 위치에너지와 운동에너지에 관련한 실험을 진행했다. 첫 번째로 측정 장치에 있는 추의 위치에너지(E _{P})는 추의 운동에너지(E _{k})와 시료의 관성 모멘트(I _{1})으로 구할 수가 있었다.I _{1}의 대한 식은 위치에너지와 운동에너지의 식을 정리하여m _{1} r ^{2} ( {gt _{1}^{2}} over {2h} -1)로 표현 할 수 있는데, 이를 통해 결론적으로 모든 데이터의 대입 결과I _{1}은 6.874 (g BULLET m)의 값을 가진다는 것을 알 수 있었다. 다음, 두 번째 실험에서는 시료를 추가한 측정 장치에서 회전체와 직접적으로 연결된 도르래의 관성모멘트(I _{2})를 구해야 했다. 첫 번째 실험과 마찬가지로 위치에너지와 운동에너지의 식을 정리하여I _{1} +I _{2`} `=`m _{1} r ^{2} ( {gt _{2}^{2}} over {2h} -1)로 표현 할 수 있었다. 이 식을 두 번째 실험의 데이터에 이용하여 값을 구하면I _{1} +I _{2}는 22.603 (g BULLET m)의 값을 구해 낼 수 있었다. 이를 통해 우리는I _{2}의 값인 15.730 (g BULLET m)를 도출해냈다. 하지만 이를 실험 데이터와 관련한 이론값을 구했을 때, 28.365 (g BULLET m)의 값을 얻어내 실제 실험과 비교하여 오차율 44.5%의 높은 비율을 가졌으므로 실험자의 개인 오차나 계기 오차, 혹은 이론 오차가 발생했을 것으로 예상된다.1. 서 론우리가 흔히 아는 관성이라 함은, 물체가 자신의 운동 상태를 유지하려는 힘이라고 정의할 수 있다. 그런데 이러한 관성이 회전운동이나 병진운동 시에도 발생하여 회전체의 운동에 영향을 미친다. 이러한 회전체 내의 관성, 즉 관성모멘트는 물체가 회전 운동이나 병진 운동을 진행할 때 운동의 지속 시간이나 속력에 영향을 준다. 즉 관성모멘트는 회전체의 에너지에 관계를 갖는다는 것을 알 수가 있다. 따라서 이번 실험에서 우리가 진행한 실험의 목표는 관성모멘트가 무엇인지 알고, 이를 에너지 보존 법칙과 연관 지어 이해할 수 있어야 하는 것이다. 때문에 관성 모멘트의 정의와 이론, 그리고 에너지 보존 법칙과의 연관성을 기본적으로 알아야 한다. [1]회전체에서의 관성 모멘트는 앞서 말한 듯이 회전체 운동의 지속 시간이나 속력에 영향을 준다. 따라서 이를 측정 기구에서 회전체에 실을 감아 도르래와 연결시키면, 회전체에 가해지는 시료의 종류에 따라 실에 묶인 추의 에너지가 달라지는 것이다.첫 번째 실험에서는 측정 기구를 설치하여 회전체에 시료를 올리지 않고 회전체 자체의 관성 모멘트를 구한다. 그리고 두 번째 실험에서는 측정 기구에 시료를 올려 앞서 진행한 실험과 다른 결과값으로 식에 대입하여 관성모멘트를 구한다. 위의 실험을 모두 마치고 관성모멘트 값의 차를 구하여 시료에 따른 관성모멘트 값을 구하고, 이를 토대로 이론값과 비교하고 표준 오차와 결론을 얻는 것에 목표로 한다.2. 이 론(a) 관성모멘트(I _{1})- 강체가 어떤 회전축을 중심으로 회전할 때의 관성모멘트를I라고 한다.- 관성모멘트와 각속도(w)를 이용한 관계식[K _{R} `=` {1} over {2} Iw ^{2}]K _{R}- 은 회전운동 에너지로 역학적 에너지의 정의에 의해 추의 운동에너지와 연관 지을 수 있다.- 따라서 위치에너지와 운동에너지, 그리고 관성모멘트의 관계를 이렇게 정의한다.[```````````````````````````추(m _{1} )의`위치에너지=#추의`운동에너지+시료의`관성모멘트(I _{1} )]따라서,[m _{1} gh= {1} over {2} m _{1} v _{1}^{2} + {1} over {2} I _{1} w _{1}^{2}]---(1)- 여기서의v _{1}은 등가속도 운동을 하는 추의 속력이므로 등가속도 운동 식을 이용한다.[h= {1} over {2} gt _{1}^{2} ,`v _{1} =gt _{1}][h= {1} over {2} v _{1} t _{1}]따라서.[v _{1} = {2h} over {t _{1}} ,`w _{1} = {v _{1}} over {r}]이므로, 위의 식을 (1)식에 대입하면,[-m _{1} gh+ {1} over {2} m _{1} ( {2h} over {t _{1}} ) ^{2} + {1} over {2} I _{1} w _{1}^{2} =#-m _{1} gh+m _{1} {2h ^{2}} over {t _{1}^{2}} +I _{1} {2h ^{2}} over {t _{1}^{2} r ^{2}}]이를 다시 정리하면,[m _{1} g= {2m _{1} h} over {t _{1}^{2}} + {2I _{1} h} over {t _{1}^{2} r ^{2}}]위 식을 관성모멘트(I _{1})과 관계 지으면,[I _{1} =m _{1} r ^{2} ( {gt _{1}^{2}} over {2h} -1)](b) 관성모멘트(I _{2})- 관성모멘트(I _{1})를 알고 회전체에 M의 질량을 가지는 시료를 설치했다고 가정.- 이때 시료에 의한 관성모멘트의 변화는 회전체와 가장 가까이에 실로 이어진 도르래에 해당.- 따라서I _{1`}과I _{2}를 이용하여 식을 유도한다.[I _{1} +I _{2`} `=`m _{1} r ^{2} ( {gt _{2}^{2}} over {2h} -1)]3. 실 험실험 준비물실험 준비물- 관성모멘트 실험장치- 관성모멘트 측정시료- 지지대 고정 클램프 (1)- 도르래 고정 클램프 (2)- 추- 초시계- 버니어 캘리퍼스- 수평기- 줄자- 실실험 1. 관성모멘트(I _{1}) 측정(1) 먼저 관성모멘트 측정 장치의 회전체 위에 수평기를 올려놓고 회전체를 돌려가면서 수 평을 조절한다. 아래의 수평 조절 나사를 이 용하여 조절할 수 있다.(2) 버니어 캘리퍼스를 사용하여 물체 회전축의 외경(2r)을 측정하고, 관성모멘트 측정시료 의 외경(2r)을 여러 번 측정하여 회전축과 시료의 평균반지름을 구한다.(3) 회전체의 고유 관성모멘트를 측정하기 위하 여 시료가 없이 회전축에 실을 연결하고 두 개의 도르래를 지나 바닥까지 닿을 수 있도 록 한다.(4) 실 끝에 추를 연결한 후 회전체를 손으로 천 천히 회전시켜 추를 지지대 클램프 최고점 까지 감아올린다. 이때의 추의 무게(m)를 기록한다.(5) 실이 모든 구간을 통과하여 연결되어 있다 면, 최고점에 있는 추를 놓는 동시에 초시계 를 동작시켜 도착지점까지의 낙하거리(h)와 도달시간(t)을 측정하여 기록한다.(6) 위의 이론에서 다룬I _{1}에 대한 수식을 이용 하여 회전체의 관성모멘트를 산출해낸다.실험 2. 관성모멘트(I _{2}) 측정(1) [실험 1]과 같은 방법과 순서로 실험을 진행 한다. 그러나 이때, 회전체 위에 사용하고자 하는 시료를 설치하여 시료의 관성모멘트 (I _{2})를 측정한다.(2) 위의 이론에서 다룬I _{2}에 대한 수식을 이용 하여 회전체의 관성모멘트를 산출해낸다.시료를 설치하여 관성모멘트를 측정하는 모습클램프를 책상에 설치하는 모습회전체의 수평을 맞추는 모습4. 결 과1. 관성모멘트(I _{1}) 측정낙하거리추의질량회전체반지름낙하시간단위mgmsec평균0.621000.02753.41실험 1의 결과 값관성모멘트(I _{1}) 값 : 6.874 (g BULLET m)2. 관성모멘트(I _{2}) 측정낙하거리추의질량회전체반지름낙하시간단위mgmsec평균0.621000.02756.16실험 2의 결과 값I _{1} +I _{2} 값 : 22.604 (g BULLET m)관성모멘트(I _{2}) 값 : 15.730 (g BULLET m)3. 시료의 관성모멘트 이론값 [{1} over {2} MR ^{2}][M=3660g, R=0.1245m]관성모멘트 이론값 : 28.365 (g BULLET m)

공학/기술| 2020.12.09| 4페이지| 2,000원| 조회(227)

관성모멘트, 물리실험, 일반물리

미리보기

닫기
고체의 선팽창계수 결과레포트

고체의 선팽창 계수 측정1. 서론 및 요약우리의 일상생활은 열과 굉장히 밀접한 관련을 가지고 있다. 그러한 열과 관련하여 우리가 흔히 관찰 할 수 있는 물리적 현상은 열팽창이다. 철로 사이의 틈을 만들어 놓아 여름과 겨울에 틈의 차이가 크게 보인다거나, 주전자에 물을 넣고 끓였을 때, 물이 끓으면 넘치는 등의 현상들이 바로 열팽창의 예이다(1). 우리는 이번 실험에서 열팽창과 관련한 고체의 선팽창 계수 측정 실험을 진행하였다. 이 실험에서는 각기 다른 고체에 열을 가하였을 때 나타나는 길이나 부피의 변화를 관찰한다. 이때 고체 기존의 길이와 늘어난 길이에 대하여 모든 재료마다 각기 다른 고유의 값을 가지게 된다. 따라서 우리는 이 실험을 통해 각 재료마다의 기존 길이와 늘어난 길이를 비교하여 재료가 갖는 고유의 값인 선팽창 계수를 측정하는 것을 목표로 한다. 실험은 철, 알루미늄, 구리 시료를 사용하였고, 증기 발생기를 통해 시료를 가열 시켜 다이얼게이지에 나타나는 수치를 기록하는 방식으로 진행되었다. 실험을 통해 얻어낸 값을a= {L-L _{0}} over {L _{0} t}의 식에 대입하여 각 고체 시료의 선팽창 계수를 측정한다. 결과적으로 우리의 실험에서는a _{Fe} =1.29 TIMES 10 ^{-5} / DEG Ca _{Cu} =1.81*10 ^{-5} / DEG Ca _{Al} =2.27 TIMES 10 ^{-5} / DEG C와 같은 선팽창 계수를 측정하였고, 이를 통해 이론값과 비교하여 약 2 %의 평균오차율을 도출해 낼 수 있었다.2. 이 론(1) 열팽창- 물질이 가열되는 경우 물질을 이루고 있는 원자와 분자가 진동을 하게 되는데, 이때 분자 사이의 간격이 멀어지게 된다. 간격이 넓어지는 것은 어느 한 부분에만 한정된 것이 아닌 물질 전체에서 일어나 물질의 부피 팽창이 나타난다.(2) 선팽창 계수- 물체에 열을 가하여 열팽창이 발생할 때, 각각의 재료들은 고유의 값에 대한 부피 팽창을 일으킨다. 그러한 재료의 고유 값은 온도가 변화할 때, 단위 길이에 따른 길이 변화로 도출해 낼 수 있다.(3) 선팽창 계수의 계산① 먼저 선팽창 계수의 사전적 정의는 온도가 1℃ 변할 때, 재료의 단위 길이에 따른 길이 변화를 말한다. 따라서 이는 1℃의 온도가 올라갈 때x m 만큼의 길이가 팽창한다는 것으로 생각 할 수 있다. 이는 등비수열의 복리법 공식과 비슷하게 나타낼 수 있는데,a=a _{0} (1+x%) 위 식과 관련하여 1℃가 오를 때마다alpha 비율의 길이가 늘어나는 것이므로 다음과 같이 표현이 가능하다.L=L _{0} (1+ alpha t)그러므로 선팽창 계수alpha 에 대한 식으로 나타내면,a= {L-L _{0}} over {L _{0} t}으로 표현이 가능하다.3. 실 험(1) 준비물- 선팽창계수 측정장치- 다이얼게이지- 증기발생기- 고무관- 철, 구리, 알루미늄 막대- 디지털온도계Cu(3) 사진(2) 실험방법① 금속 막대의 길이를 측정 한다(L _{0} 측정).② 금속 막대를 선팽창계수 측정 장치에서 한쪽은 고정을, 한쪽은 다이얼게이지에 접하도록 설치한다.③ 증기발생기에 물을 절반 정도 채우고 금속 막대와 실리콘 튜브로 연결한다.④ 금속 막대의 반대쪽에서 나오는 증기가 뜨거우므로 싱크대까지 실리콘 튜브를 연결한다.⑤ 증기발생기를 켜고 일정 시간이 지난 후 온도 변화나 길이 변화가 거의 나타나지 않을 때의 다이얼게이지 값을 기록한다.⑥ 위의 과정을 반복하여 철, 구리, 알루미늄 시료의 온도에 따른 길이 변화를 관찰한다.4. 결 과-고체의 선팽창 계수 측정재료(회)온도다이얼 게이지 눈금선팽창 계수TRIANGLE tTRIANGLE LFe(1)77.5681.24*10 ^{-5}Fe(2)74.5701.33*10 ^{-5}Fe(3)75.6701.31*10 ^{-5}Cu(1)74.294.51.80*10 ^{-5}Cu(2)75.7981.83*10 ^{-5}Cu(3)76.497.51.81*10 ^{-5}Al(1)76.11152.14*10 ^{-5}Al(2)74.51222.32*10 ^{-5}Al(3)74.81222.31*10 ^{-5}(단, 온도의 단위는 ℃,L _{0}는 70.5 cm,게이지 눈금의 단위는 1단위 = 0.01 mm)Cu(3) 사진Cu(3) 사진Cu(3) 사진온도 변화 : 74~77℃- 물의 상변화가 일어나는 온도가 100℃ 이므로 상온에서부터 100℃ 부근까지 온도가 상승하였다. 따라서 온도 변화는 (95~100℃) - (21~23℃) = 74~77℃길이 변화(게이지 눈금) :- 철의 경우 대략 70 눈금만큼의 길이가 변화하였다. 이는 0.070 cm라는 것을 알 수 있다.- 구리의 경우 대략 97 눈금만큼의 길이가 변화하였다. 이는 0.097 cm라는 것을 알 수 있다.- 알루미늄의 경우 대략 120 눈금만큼의 길이가 변화하였다. 이는 0.120 cm라는 것을 알 수 있다.선팽창 계수 :a _{Fe} =1.29 TIMES 10 ^{-5} / DEG Ca _{Cu} =1.81*10 ^{-5} / DEG Ca _{Al} =2.27 TIMES 10 ^{-5} / DEG C평균오차율 : 2 %5. 오차 요인우리가 진행한 이번 실험에서는 2 %의 평균 오차율로 각 재료의 선팽창계수 이론값과 근사한 값을 측정 할 수 있었다. 우리의 실험 결과가 이론값에 정확히 일치하지 못하는가에 대한 점을 보았을 때, 상온에서의 측정된 금속 시료들의 길이 값의 오류다. 우리가 금속 시료의 길이를 재어 70.5 cm 라는 값을 알 수 있었지만, 이는 특정 온도에서 금속 시료가 존재할 수 있는 길이이므로 70.5 cm 는 19℃~23℃ 정도의 온도에서 나타나는 금속 시료의 대략적인 길이라고 파악할 수 있다. 또한 이와 관련하여 금속 시료를 가열한 후 냉각시킬 때에도, 반복되는 실험에 비해 시간상 부족함이 있어 상온과 같은 온도로 냉각시키지 못하고 바로 실험을 진행하기도 하였다. 이는 앞서 말한바와 같이 시료의 길이 변화에 영향을 주어 70.5 cm 의 근사한 값으로 측정될 것이다. 따라서 우리의 실험은 다음과 같은 요인들로 인하여 오차가 발생했음을 유추 할 수 있었다.

공학/기술| 2020.12.09| 3페이지| 2,000원| 조회(366)

선팽창계수, 물리실험, 고체의 선팽창계수

미리보기

닫기
PLA의 사업 합리성에 대한 고찰

생분해성 플라스틱을 활용한 기존 플라스틱 대체 창업요 약현대 사회에서는 점차 환경오염으로 인한 피해가 급증하자, 친환경적 에너지, 제품들을 사용하고자 하는 추세를 보이고 있다. 이에 맞추어 환경오염을 일으키는 주범 중 대표적인 플라스틱을 생분해성 플라스틱으로 대체 사용하는 창업을 통해 사회 다양한 부분에서 독성을 일으키지 않는 제품을 생산하여 보다 환경 친화적인 제품 생산으로 제품 특성의 경쟁력 우위를 점한다. 모든 신규 창업자의 접근성에서는 전문성을 필요로 하는데 있어 진입장벽이 존재하지만, 이는 사회 전반에 걸쳐 도움이 될 수 있는 제품으로 미래 지향적 제품의 성격을 가지고 있다. 따라서 좀 더 특수화된 기술 개발을 통해 성공적인 창업이 가능 할 것이다.1. 서 론21세기, 다양한 발전을 이루고 보다 편리한 삶을 추구하는 시기가 되었다. 이는 기술 개발에 따라 사람들이 사용하는 제품들이 점점 편리성을 추구하여 제작되기 때문일 것이다. 대표적으로 현재 우리 생활에서 가장 편리하게 쓰는 재료는 바로 플라스틱이다. 플라스틱은 가볍고 연화 정도가 좋아 사용하고 싶은 형태나 용도에 따라 쉽게 변형시켜 사용될 수 있다. 또한 결정적으로 가격이 싸 식료품의 포장재, 다양한 용기 등 국제 사회 전반적으로 대중화되는데 까지 오랜 시간이 걸리지 않았다. 그러나 플라스틱의 등장과 더불어 과거부터 현재까지 대두되고 있는 문제가 있는데, 바로 환경오염의 측면이다. 플라스틱은 보통 화석연료에서 분리된 에틸렌, 프로필렌 등의 중합체을 사용하여 화학 공정에서 제작된다. 제품의 제작에 화석연료가 쓰인다는 점에서 첫 번째 문제가 발생하며, 두 번째의 경우는 플라스틱 사용 이 후의 관점이다. 플라스틱은 보통 재활용 쓰레기로 버려지며 녹이거나 혹은 살균하여 재사용이 가능하다고 흔히 알고 있지만, 실질적으로 재사용이 가능한 플라스틱은 한정되어 있다. 사용된 플라스틱은 매립, 소각, 투기, 재활용으로 나뉘어 처리되는데, 매립의 경우 땅속에 대량의 쓰레기를 매립하여 미생물이 분해시키도록 오랜 시간 묻는 것이다. 이는 쓰레기가 분해되는데 오랜 시간이 걸린다는 점에서 생물이 살아갈 수 있는 공간을 줄인다. 때문에 주거 지역 감소와 악취 등의 문제를 발생시킨다. 소각의 경우는 쓰레기를 태워 연소시키는 것인데, 기본적으로 플라스틱은 높은 열에 가열되었을 때 환경호르몬과 같은 독성 물질을 발생시킨다. 이는 독성 물질로 인한 대기 오염으로 지역 사회 주민들의 문제에 큰 영향을 끼칠 위험이 있다. 투기의 경우는 보통 바다에 쓰레기를 버리는데, 이는 플라스틱의 특성 상 가벼워 바다에 가라앉지 않고 뜬다. 때문에 조류의 영향으로 태평양 한가운데 까지 쓰레기가 밀려 나가며, 실제로 전 세계의 투기된 쓰레기에 의한 쓰레기 섬이 생성 될 정도로 큰 문제를 발생시킨다. 마지막으로 재활용의 경우, 모든 플라스틱이 재활용 될 수 있는 것은 아니다. 앞서 설명한 소각의 경우처럼 플라스틱이 열에 의해 녹거나 타면서 독성 물질을 내뱉는 종류들이 있는데, 이는 재활용 시 환경 호르몬을 그대로 가진 플라스틱을 사용하는 것이기 때문에 절대적으로 사용할 수 없다. 플라스틱은 인류에게 엄청난 발명으로 접목되었지만 실제적으로 환경오염의 주범 중의 하나가 되었다. 따라서 이러한 환경오염을 해결하기 위해서는 좀 더 친환경적인 제품 생산이 필요하다고 생각한다. 그러한 제품의 대표적인 예시가 바로 생분해성 플라스틱(PLA)이다. PLA는 화석 연료에서 추출되는 에틸렌, 프로필렌을 사용하지만, L형 젖산, 즉 전분에서 추출된 성분을 이용한다. 이는 PLA가 미생물에 의해 분해될 때 더욱 빠르게 분해 될 수 있도록 하며, 결과적으로 물과 이산화탄소로 분해될 수 있다. 따라서 이러한 PLA의 특성과 성질을 이용하여 친환경적 제품을 생산할 수 있음과 동시에 다양한 분야에서 요구되는 조건들을 만족하는 대체 플라스틱에 대해 알아보려 한다.2. 본 론(1) 생분해성 플라스틱(Polylactic Acid)전분, 곡물의 잎이나 갈대 등에서 유래되는 셀룰로오스, 키틴질 등을 통해 제작하는 플라스틱이다. 이는 생분해가 되고 환경호르몬이 나오지 않아 환경오염 측면에서 문제가 되지 않는다. 생분해성 플라스틱은 대표적으로 천연고분자, 합성고분자, 미생물 생산 고분자의 세 가지로 분류되는데 합성고분자의 경우 균일한 물성과 생산성을 높이고 물성 조절이 가능하여 매우 이상적인 방법으로 판단되어 가장 널리 사용되고 있다.(2) 시장현재 PLA는 다양한 시장에서 사용되는데 대표적으로 첫 번째는 폴리스티렌(ps)를 기체 주입으로 만든 PP와 PLA Sheet로 대체하였다. 이는 다양한 플라스틱 용기에 대하여 대체 생산품으로 큰 도약을 나섰다. ‘㈜케미코‘에서는 PS대체 소재, 자동차 소재, 친환경 부표, 소비재 시장에서 전 세계적으로 약 100조원이 넘는 시장 가치가 있다고 밝혔다. 이는 다양한 폴리머, 즉 플라스틱의 모든 종류를 의미하는 것이 아닌 일부 제품에 대한 대체품으로 사용되는 PLA의 시장 가치성을 의미한다. 따라서 PS 이외에 다양한 폴리머 제품에 대한 대체품 생산이 이루어진다면, 친환경적 요소와 더불어 소비층의 증가를 이끌 수 있을 것으로 보인다.두 번째로, 3D 펜과 3D 프린터의 필라멘트(잉크)이다. 기존의 일반 플라스틱을 이용한 필라멘트는 열에 의해 녹여진 상태로 제품을 그리거나 생산하기 때문에 이는 실제 사용자의 전면에서 환경호르몬으로 인한 문제를 발생시킬 수 있었다. 그러나 PLA를 이용한 필라멘트는 아이들이 사용하더라도 독성이 존재하지 않아 인체에 무해하고, 사용 후 경화 속도가 빠르고 단단하여 제품 제작에 매우 용이하다. 이러한 PLA 필라멘트는 인체에 무해하다는 점에서 대중들에게 큰 인기를 얻었으며, 현재 시장에서 대부분의 필라멘트가 생분해성을 가진 제품으로 대체되었다.(3) PLA의 필요성플라스틱은 앞서 설명한 바와 같이 환경오염의 주범이 된다. 환경오염은 우리가 해결하려는 노력을 하지 않는다면 점점 지구온난화와 온실가스의 증가로 인해 오존층의 파괴까지 이어진다. 한국해양과학기술원 토론회에서 KIOST 김민욱 선임연구원은 ”국내 해양쓰레기는 연간 18만톤이 발생하며, 약 9.5만톤이 수거 된다.“며 ”해양쓰레기의 연 평균 수거 비용은 528억원에 달하며, 쓰레기 발생량은 계속 증가하는 추세이나 대부분 소각 처리하고, 이를 재활용할 수 있는 체계를 갖출 필요가 있다“고 밝힌다. 실제적으로 플라스틱 쓰레기의 처리가 사람들의 투기로 인해 오염이 발생됨은 물론이고 재사용의 어려움 때문에 발생하는 것이 가장 큰 이유이다.또 다른 경우, 현재 환경오염을 줄이고자 1회용 컵 사용 감소를 국가적으로 제안하고 있다. 환경부는 2018년 8월 1일부터 매장 내에서 일회용 컵 사용이 적발되면 매장 면적과 위반 횟수에 따라 벌금을 부과하는 시행령을 발표했다. 이는 전국적으로 매장 내에서 일회용 컵 사용 제한을 야기하였고, 실제적으로 매장 내에서 사용되는 일회용 컵이 줄어들 것으로 예측하였다. 그러나 실질적으로 서울시에서 올해 2월 21일부터 5일간 소비자 240명을 대상으로 카페 매장 내 일회용 컵 규제에 관한 설문조사를 실시한 결과 응답자의 95%는 ’규제 정책을 알고 있다‘고 답했지만, 실질적으로 시행되느냐에 대해서 47%가’그렇지 않다‘라고 답했다. 머그컵이나 텀블러를 사용하면 가격을 할인해주는 서비스가 실시되었지만, 실질적으로 1회 음료를 마시는데 일회용 컵 사용이 쓰레기 처리에 더욱 편하다는 의견이 대다수로 밝혀졌다고 한다.이러한 문제들과 같이 실질적으로 플라스틱을 재활용하는 것이 가장 바람직한 문제이지만, 결론적으로 재활용하는데 한계가 발생하기 때문에 그러지 못하는 것이 현실이다. 그러므로 이러한 분야에서 PLA를 사용한다면 플라스틱 투기로 인한 해양 쓰레기 수거에 큰 사용되는 비용이 절감되며, 플라스틱 매립 시에도 처리되는 독성 성분이 존재하지 않아 빠른 시간 내에 분해되어 재활용에서 갖는 한계를 보완하고 단일 사용 후 버리는 플라스틱의 처리에도 큰 이점을 가질 것이다.(4) 가격 경쟁력기존의 PLA의 경우 미국에서는 옥수수 전분을 발효시켜 나타난 L형 젖산으로 중합시켜 PLA를 제작하였다. 그런데 우리나라에서는 이를 같은 방식으로 제작하는데 어려움이 크다. 왜냐하면 옥수수의 생산량이 미국에 비해 현저히 적어 수입하거나 적은 양을 사용해야 되기 때문이다. 그러므로 다른 대체 원료를 이용하는 것이 요구된다. 우리나라에서 현재 생산되는 곡물들 중 대표적으로 감자, 쌀의 경우 모두 탄수화물로 이루어져 당질을 얻어낼 수 있다. 한국농촌경제연구원에서 발표한 각 곡물의 2019년 농업생산량을 살펴보면 쌀 377만 9천톤, 감자 12만 9,904톤이라고 한다. 이와 더불어 옥수수, 쌀, 감자의 100g당 당질 함유는 각각 22.7g, 76.8g, 11.6g으로 쌀이 가장 당질의 함유량이 높다. 따라서 우리나라에서는 옥수수보다 쌀을 이용하여 경제성을 높인 PLA를 생산할 수 있을 것이다. 이는 곧 기존의 PLA 용기들과 비교하였을 때 가격 경쟁력의 우위를 점할 수 있을 것이며, 실질적으로 특정 폴리머의 대체품으로 이어질 수 있을 것이다.

공학/기술| 2020.12.09| 3페이지| 2,500원| 조회(147)

PLA, 생분해성 플라스틱, 플라스틱 대체 창업

미리보기

닫기
Sn-Ag 합금 형성에 따른 미세조직 및 물성 변화 평가D별로예요

Sn-Ag 합금실험 레포트목차 1. 실험 목적 2. 이론적 배경 3. 실험 과정 4. 결과 및 고찰 5. 결론실험 목적 Sn-Ag 합금을 1wt%Ag , 6wt%Ag 의 함량에 맞춰 합금을 만들어 미세조직의 차이점과 DSC 를 통해 얻은 데이터 차이를 관찰하여 조에 따라 아공정, 과공정 시편을 유추해낸다. 더 나아가 조성에 따른 금속의 특성변화를 살펴보고 이를 조절할 수 있는가를 알아본다.이론적 배경 공정 : A와 B, 두 개의 금속이 용융되어 있을 때는 균일한 액상을 형성하고 있으나, 일정 온도(공정선)을 기준으로 응고 시, 동시에 각각 다른 성분의 2가지 상으로 분리, 정출되는 반응을 말한다. 아공정 : 그래프 내에서 공성조성의 왼쪽에 해당하는 조직. 공정 조직을 함유하고 있지만 , 공정성성분보다도 적은 범위의 합금, 초정 관찰이 가능. 과공정 : 그래프 내에서 공성조성의 오른쪽에 해당하는 조직. 공정 조성보다 더 많은 조성의 원소를 가지고 있는 합금, 초정 관찰이 가능.이론적 배경이론적 배경 흡열 반응 : 물질이 상태변화를 하기 위하여 열을 흡수하는 반응이다. 흡열반응에 의해서 주위는 열을 뺏기고, 열이 반응에 사용됨에 따라서 생성물의 엔탈피는 반응물에 비하여 증가한다. 예로 융해와 기화반응이 존재한다. 발열 반응 : 물질이 상태변화를 하기 위하여 열을 방출하는 반응이다. 발열 반응을 통해 계는 엔탈피의 형태로 열을 주위로 방출하며, 주위는 엔탈피의 형태로 열을 얻게 된다. 예로 액화열이나 응고열, 산염기 반응에서의 중화열 등이 있다.실험과정 순수한 Sn 과 Ag 를 준비한다 . 2-1. 순수한 Sn 20g 으로 99wt%Sn, 1wt%Ag 의 조성을 유지하도록 Ag 의 질량을 계산한다 . 2-2. 순수한 Sn 20g 으로 94wt%Sn, 6wt%Ag 의 조성을 유지하도록 Ag 의 질량을 계산한다 . 3. 20g 의 Sn 을 도가니에 넣고 300℃ 로 가열된 로에 넣고 가열한다 . 4. 5 분 뒤 도가니를 꺼내고 녹은 Sn 의 산화막을 스푼을 사용하여 도가니의 가장자리로 걷어낸다 . 5. Sn 이 완전히 녹았다면 칭량한 Ag 를 넣고 젖은 후 앞에 3,4 번을 2 회 반복하여 Ag 를 녹인다 .실험과정 6. 도가니를 로에서 30 분 냉각 후 상온에서 냉각시킨 뒤 완성된 합금을 절단하여 시편을 만든다 . 7. 시편을 만든 후 DSC 장비를 이용하여 온도에 따른 흡열량 , 발열량의 변화를 분석한다 . 7-1. DSC 장비는 METTLER TOLEDO 사의 DSC 3+ 제품을 이용하며 다음 조건을 따른다. [1] 30.0..300.0 °C, 10.00 K/min, N2 50.0 ml/min [2] 300.0 °C, 30.00 min N2 50.0 ml/min [3] 300.0..30.0 °C, -10.00 K/min N2 50.0 ml/min - weight 4mg 8. 시편을 폴리싱 및 에칭하여 금속조직을 관찰한다 .실험결과(발열반응) 피크 개수 피크 값 2 197.499 ℃ : 87.1533 , 190.547 ℃ : 18.8766실험결과(흡열반응) 피크 개수 피크 값 2 221.963 ℃ : -13.1569 , 227.13 ℃ : -13.0045실험결과 (1,3조 비교)실험결과 (1,3조 비교)실험결과 에칭(1조) 8배 4배실험결과 에칭(3조) 3조 4배결과 및 고찰 DSC curve 에서 1조의 경우 2개의 peak 가 나타나는 이유가 무엇인가 ? - 이는 Sn-Ag 평형 상태도를 보면 흡열 반응이나 발열 반응에서 2개의 피크가 나온 것은 공정 조직의 melting 온도와 초정 조직의 melting 온도가 달라 두 가지로 측정 되었을 것이다. DSC curve 에서 3조의 경우 1개의 peak 가 나타나는 이유가 무엇인가 ? - 앞서 설명한 이유와 같이 공정 조직과 초정 조직의 녹는점이 달라 2개의 peak 가 나와야 하지만, 3조의 시편의 경우 공정 반응(96.5 wt% Sn-3.5wt% Ag) 의 조성에 가까운 조성을 가져 다르게 나타날 것이라 생각하였다. 흡열과 발열 반응에서의 peak 의 높이가 다른 이유는 무엇인가? - peak 의 높이가 갖는 정확한 의미에 대해서는 파악할 수 없었다. 그러나 열의 흡수나 방출에 따른 peak 발생에서 나타나는 열의 양은 기준 선으로 부터 peak 가 나타내는 면적의 크기로 볼 수 있는데 이는 흡열과 발열에서 값이 같음을 대략적으로 확인할 수 있다. 따라서 peak 의 높이는 열류 값이 넓거나 좁은 온도 범위에서 나타나느냐에 따라서 다름을 예측하였다.결과 및 고찰 왜 흡열과 발열 반응이 일어나는 지점의 온도가 다른 것인가 ? - DSC 에서 흡열 발열 반응이 일어날때 나타나는 최대 peak 가 응고되거나 녹는 점인데, 이때의 기준은 모든 조직이 고상이 되거나 액상이 될때를 의미한다는 점을 알 수 있었다. 1조와 3조의 그래프에서 왜 3조의 그래프가 더 큰 열류 값을 갖는가 ? - 열류의 의미는 단위 시간당 이동한 열량이라고 할 수 있다. 이때 같은 무게의 시편을 사용하였음에도 1조에 비해 열류 값이 훨씬 큰 것은 3조 시편의 열량이 더욱 크다는 점을 유추 할 수 있다. 따라서 이를 통해 3조 시편에서 1조 시편보다 더 높은 열에너지 값을 가질 것이라 예상하였다. 미세조직의 차이를 어떻게 설명할 수 있는가 ? - 먼저 Sn-Ag 에서 나타나는 조직에서 의 경우 판상 혹은 침상의 형태로 나타난다. 따라서 3조의 미세조직에서 가늘고 길게 늘어진 조직을 관찰할 수 있었다.결론 열류 값의 크기 차이( peak 의 높이 차이)와 미세조직의 차이를 통하여 1조의 시편은 아공정, 3조의 시편은 과공정 시편임을 유추할 수 있었다. 조성을 추가함에 따라서 아공정-과공정 시편으로 나타나며, 미세조직에서 관찰 할 수 있듯이 두 가지의 물성은 다를 것이라 예측할 수 있다. 즉, 합금 원소의 첨가를 조절하여 원하는 미세조직과 물성을 갖는 소재를 얻을 수 있음을 알 수 있다.참고 문헌 https://ko.wikipedia.org/wiki/ 흡열 발열 반응 및 공정 반응의 정의 http://www.chemilab.com/data03 혼합물과 화합물 사이의 peak 발생{nameOfApplication=Show}

공학/기술| 2020.12.09| 18페이지| 2,000원| 조회(283)

경도, 합금, Sn-Ag

미리보기

닫기