기계공학실험리포트(2조 스트레인 게이지)1.실험명 : 2.실험목적 및 배경이론(1)실험목적1)스트레인 게이지를 직접 만들어보고 원리에 대해 알아본다.2)직접 만든 스트레인 게이지를 통하여 직접 외력에 따른 변형률을 측적해본다.(2)배경이론●스트레인 게이지의 역사1856년 켈빈경이 인장력을 받은 금속세선의 고유 저항 값이 변화한다는 논문을 발표했으나, 논문이 오늘날의 접착저항 스트레인 게이지의 원리가 되는 이론이라고 생각한 사람은 없었다. 1934년에 비로소 현재의 저항 스트레인 게이지로의 모체가 된 카알슨 게이지가 개발되었고, 이 원리가 오늘날의 비 접착식 저항선 스트레인 게이지로 발전, 계승된 것이다.●후크의 법칙변형되었을 때 자신의 원래 모습으로 돌아오려고 반항하는 '복원력'의 크기와 변형의 정도의 관계를 나타내는 물리 법칙이다.금속 용수철이나 고무봉 등은 외부에서 힘이 가해지지 않았을 때 고유의 모양, 1차원적으로만 한정해 보면 자연적인 길이를 갖는다. 이런 자연스러운 길이는 외부에서 힘이 가해지면 늘어나거나 줄어들게 되는데, 이때 원래 모양으로 돌아오려는 복원력이 작용하게 되며 이런 성질을 탄성이라고 하며, 이런 성질이 강한 물체를 탄성체라고 부른다.많은 탄성체에서는 변형의 정도가 작을 때 복원력과 변형량 사이에 비례관계가 성립한다. 이것을 그 발견자인 17 세기 영국 물리학자 로버트 훅의 이름을 기념하여 훅의 법칙이라고 부른다. 훅의 법칙은 판이나 봉의 휨 같은 다차원적인 변형에서도 똑같이 성립된다.매끈하고 수평인 마루 위에 용수철을 둔다. 용수철의 오른쪽 방향을 양의 x 축이라고 하자. 용수철 왼쪽 끝을 고정하고 외력이 없을 때 오른쪽 끝의 위치를 x 의 원점으로 잡자. 용수철 길이가 변했을 때, 오른쪽 끝의 x 좌표로 변형 상태를 나타내기로 한다. x > 0 이면 늘어난 것이고, x < 0 이면 줄어든 것이다. 용수철 길이의 변화가 x 일 때의 복원력을 F 로 하자. 힘이 오른쪽 방향이면 F > 0 이고, 왼쪽 방향이면 F < 0 이라 한다. 이 때, 훅의 법칙은 다음과 같이 나타낼 수 있다.F = ? kx이 때 k 를 용수철 상수라고 부른다. 용수철 상수는 용수철의 힘 혹은 유연한 정도를 나타내는 상수로 각각의 용수철마다 다른 값을 갖는다.●응력변형력(變形力, stress)은 역학에서 단위면적당 작용하는 힘을 뜻한다. 응력(應力)이라고도 한다. 오귀스탱 루이 코시가 1822년 처음 고안했다.사실상 응력의 개념은 연속체(Continuum)라는 가정 아래 성립할 수 있다. 물체 내부의 경우, 가상의 단위부피를 설정해서 그 가상의 표면 바깥에 작용하는 힘을 계산하기 때문이다. 여기서 '가상의 힘'은 크게 두 종류가 있는데, 표면힘(Surface Force)과 몸체힘(Body Force)이다. 표면힘은 표면에 평행한 힘이며, 몸체힘은 표면에 대하여 수직 방향인 힘이다.응력의 SI단위는 파스칼(Pa)이다. 압력과 같은 단위지만, 압력과 응력은 전혀 다른 개념이다.일반적인 단면봉(Prismatic Bar)의 경우, 수직응력(Normal Stress)은 바깥쪽(Tension) 또는 안쪽(Compression)으로 작용한다. 변형률(Strain)과의 연관성 때문에, 보통 바깥쪽 응력을 양으로, 안쪽 응력을 음으로 본다. 이 경우, 보통은 계산의 편리성을 위해 모든 단면적에 고르게 힘이 작용한다라고 가정하고 평균값을 사용하는 경우가 많다. 즉,실제로는 모든 지점마다 작용하는 응력의 값이 다르다. 때문에 카우치는 이를 표현하기 위해 텐서를 사용했다.이 방식은 축이 변할 경우 값이 어떻게 바뀌는지 계산하는 것이 힘들다는 단점을 가지고 있다. 이를 보완하기 위해 Mohr's Circle을 사용한다. 또한 코시 텐서는 작은 변형에 맞는 방식이기 때문에, 큰 변형의 경우 다른 방식을 사용한다.●프아송 비포아송비(Poisson's Ratio)길이 방향 변형율에 대한 측면 방향 변형율의 비율을 말한다포아송비는 보(Beam), 판(Plate), 원주 및 회전 디스크와 같은 구조물의 응력과 휨 분석에 사용되는 무차원 상수이다. 콘넥터 스프링 합금에 있어 전형적인 포아송비는 0.30-0.35의 범위를 가진다. 이 비율은 평면응력 조건에서 w/t 비율이 감소할 때 중요하다. 원하는 결정조직을 만들려면 고수준의 냉간 가공이 필요하기 때문에, 이 비율은 공정에 크게 민감하지 않다.●스트레인 게이지스트레인 게이지는 변형정도를 측정하기 위하여 만들어진 센서로 Load Cell, 각종 Transducer,Accelerometer 등 다른센서를 만드는 기본소자로 사용 되기도 한다.Strain gage의 측정수치는 전체 Strain gage가 개발, 상용화 되어 있지만 가장 일반적인 형태의 strain gage는 3~6· m두께의 격자무늬 금속 저항성 포일 감지부가 두께 15~16 m 얇은 플라스틱 필름위에 얹혀져 라미네이트 된 형태이다. Gage length는 실제로 Strain을 측정할 수 있는 범위이며 Grid는 변형감지, 형태를 유지하는 Base material, 납땜 할 수 있는 Tab, Creep 특성을 보완하는 End loop 등 각각의 기능을 가진다. Strain gage는 특정 접착제를 이용하여 ㅊ측정대상과 밀착되며 측정위치에서 발생된 Strain은 감지부를 거쳐 gage base 로 전달된다. 정밀한 측정을 위해서 Strain gage 와 접착제는 측정대상의 재질과 적합한 것을 사용하여야 하고 적절한 작동조건 한에서 실험이 이루어져야한다. (3)실험방법 및 장치-준 비 물-[사진1] 스카치테이프, 알코올, 핀셋, 거즈, 연필, 자, 접착제, 사포 등-실험방법-1)스트레인게이지 제작1. 첫 번째로 센터라인을잡을 수 있도록 합니다.2. 사포질을 판이 은색이될 때까지 밀고 또알코올로 닦아낸다.3. 테이프에 게이지 부착4. 테이프 때고 알콜로 닦기5. 본드붙이기6. 테이프로 부착7. 손가락으로 1분감 누름8. 테이프 때어냄2)응력 측정스트레인게이지위에 일정무게의 물체를 올려놓고 결과 값을 측정아래에 보이는 것에 하중 20kg일 때 먼저 측정했다가 추가적으로 계속해서 시간이 지나면 하중을 늘리고 20,40,60,80,100kg까지 측정하도록 하였다. 측정도중 하중을 발에 찧는 사고까지 있었다.
실험 조6조성명(학번)실험명원형 단면에서의 비틀림 모멘트 실험□ 실험 목적○ 봉의 비틀림 실험 기구를 통해 측정한 값과 이론값을 구해서 비교, 고찰한다.○ 봉의 길이에 따른 비틀림 모멘트의 차이를 실험하고 비교한다.○ 강봉, 중공봉 에서의 비틀림 모멘트의 차이를 실험하고 비교한다.○ 재질의 종류에 따른 비틀림 모멘트의 차이를 실험하고 비교한다.□ 실험 내용○ 실험 기초 이론? 전단 변형률(shear strain :구하기)(angle of twist per unit length)- Hooke's Law & Torsion formulawhere: polar moment of inertia- 2차 극관성 모멘트 (polar moment of inertia) 구하기 - 원형축- 전단탄성계수(shear modulus of elasticity ; G) 구하기=>∴- torsional stiffness& torsional flexibility? 비틀림 이론- 비틀림 각 θ는 다음과 같은 수식으로 표현할 수 있다.theta={TL}over{GJ}(1)여기서θ : 비틀림 각도(radian)T : 비틀림 모멘트(Torque, Twisitng moment)L : 시험봉의 길이G : 전단 탄성계수(shear modulus)G={E}over{2(1+ nu )}J : 극 관성 모멘트(polar moment of inertia)중공축(中空軸)의 경우J={pi}over{32}({{D}_{o}}^{4}-{{D}_{i}}^{4})={pi}over{32}{{D}_{0}}^{4}[1-{({D}_{i}over{D}_{o}}^{4})](2){D}_{0}: 외경(outer diameter){D}_{i}: 내경(inner diameter)GJ를 비틀림 강성계수(torsional rigidity)라 한다.축에 작용하는 비틀림 모멘트는 다음 수식으로 표현할 수 있다.T={ tau }_{a}{J}over{a}={tau}_{a}Z={tau}_{a}{pi}over{16}{{D}_{o}}^{3}[1-({{D}_{i}over{D}_{o}})^{4}](3)여기서{tau}_{a}: 축 표면에서의 비틀림 응력 (전단응력)a: 축의 반지름a={{D}_{o}}over{2}Z: 단면계수Z={J}over{a}중실축(中實軸)의 경우중심으로부터 전단응력이 거리에 비례하므로 직경을 D라 하면, 비틀림은tau _{max} = {T} over {ax ^{2} y} 단면에 발생하는 최대 전단응력은 원형봉의 경우tau _{max} = {16T} over {pi D ^{3}} 비틀림상수 C는 극단면 2차모멘트의 형태로C= int _{A} ^{} {r ^{2} dA= int _{0} ^{D/2} {r ^{2} 2 pi rdr} = LEFT [ {2 pi r ^{4}} over {4} RIGHT ]} _{0} ^{D/2} = {pi D ^{4}} over {32}○ 실험 장치? 자콥척 : 시편을 고정시켜 시험대에 연결시켜주며, 시편과의 slip 현상을 최 소로 해주기 위해 기어와 쐐기를 사용하여 최대한 꽉 맞물리게 되 어있다.? 니들베어링 : 시험대에 자콥척을 올려놓았을 때 torque를 받고, 비틀릴 수 있 도록 베어링을 사용한다.? moment arm , 추 , 추걸이 : torque를 받을 수 있도록 시편의 한 쪽에 연결 시킨다.? 시편 : 비틀림 현상을 알아보기 위하여 두 가지 재료를 사용했다.- 사용한 시편중실 황동봉(soild brass rod)중공 황동봉(brass tube)? 실험장비: STR 6□ 실험 방법○ 실험 1 : 강봉의 비틀림 변형? 강봉의 지름을 측정하고 왼쪽 끝에서부터 거리 15mm, 315mm, 365mm, 415mm, 465mm, 515mm를 표시한다.? 하중조절나사(thumbwheel)를 아래쪽 방향으로 끝까지 돌린다. 강봉은 오른쪽 자콥척으로부터 장착한다. 중실봉의 15mm 표시를 왼쪽 자콥척에 맞추고 왼쪽 자콥척을 잠근다.? 왼쪽 자콥척이 미끄러지는 것을 방지하는 4개의너트를 풀어 왼쪽 자콥척을 이동시켜 오른쪽 자콥척을 515mm를 맞추어 잠근다.? 하중조절나사(thumbwheel)를 디지털 측정기에서 5N이 될 때까지 돌린 후 다시 0으로 돌린다. 만약 각도가 0이 아니라면 위 과정을 반복한다.? 힘을 1N씩 증가시키면서 5N까지 각각의 비틀림각을 측정한다.? 중공봉을 사용하여 위 과정을 반복한다.? 도출된 결과를 테이블에 채워 넣고 토크와 비틀림각의 관계를 그래프에 표시한다.○ 실험 2 : TL과 Jθ의 관계? 토크를 0.05Nm씩 증가시키면서 0.25Nm까지 각각의 비틀림각을 측정한다.? 도출된 결과를 테이블에 채워 넣고 TL과 Jθ의 관계를 그래프에 표시한다.○ 실험 3 : 축의 길이 변화가 비틀림 변형에 미치는 영향? 토크는 0.15Nm로 일정하게 유지한다.? 길이를 50mm씩 증가시키면서 500mm까지 각각의 비틀림각을 측정한다.○ 실험4 : 강봉과 중공봉의 비틀림 강성 비교? 실험 1에서 측정한 데이터를 이용한다.? 강봉과 중공봉의 강도 비교를 통해 중공봉이 같은 무게의 중심축 보다 강도가 크다는 것과 가볍고 강도가 좋은 축을 사용함으로써 기대할 수 있는 출력 효율의 증가 등의 효과에 대해서 고찰한다.□ 실험 결과 및 분석○ 실험 1 : 강봉의 비틀림 변형? 실험 결과- 하중(N)토크, T(Nm)비틀림각(°)00.00010.054.620.1010.230.1515.640.2020.850.2525.8- 하중(N)토크, T(Nm)비틀림각(°)00.00010.054.620.109.230.1513.640.2018.050.2522.6- 회전력과 비틀림의 관계? 결과 분석- 토크를 증가시킴에 따라 비틀림각이 증가한다. 각각의 시편을 비교해 보면 중공봉에 비해서 강봉의 증가 폭이 더 크다.○ 실험 2 : TL과 Jθ의 관계? 실험 결과- 강재 직경, d3.0mm극관성 모멘트, J0.88m^4길이 L0.5m토크(Nm)비틀림각, θ(rad)TLJθ ×10-1300.0000.0000.000.050.0730.0185.590.10.1750.04512.590.150.2650.06918.950.20.3630.09525.760.250.4500.11932.12- 강재 직경, d3.0mm극관성 모멘트, J0.80m^4길이 L0.5m토크(Nm)비틀림각, θ(rad)TLJθ ×10-1300.0000.0000.000.050.0870.0276.920.10.1600.05013.100.150.2580.07920.810.20.3310.10126.530.250.4180.12833.66- Jθ와 TL의 상관관계? 결과 분석- Jθ가 증가함에 따라 이 TL이 증가한다. 각각의 시편을 비교해 보면 중공봉에 비해서 강봉의 증가 폭이 더 크다.○ 실험 3 : 축의 길이 변화가 비틀림 변형에 미치는 영향? 실험 결과- 토크, T0.15 Nm길이 (m)비틀림 각(°)0.0000.309.20.3511.20.4012.00.4514.80.5015.2- 토크, T0.15 Nm길이 (m)비틀림 각(°)0.0000.307.60.359.80.4010.80.4513.40.5014.2- 비틀림 각과 길이와의 관계? 결과 분석- 길이에 따른 비틀림각도 강봉이 중공봉보다 변화가 심했다.○ 실험 4 : 강봉과 중공봉의 비틀림 강성 비교? 실험 결과- 횟수(n)토크(Nm)강봉의 비틀림 각 (°)중공봉의 비틀림 각 (°)000010.054.64.620.110.29.230.1515.613.640.220.818.050.2525.822.6봉의 직경3.0mmJ0.88m^4중공봉의 외경3.0mmJ0.80m^4중공봉의 내경1.2mm? 결과 분석- 토크에 대한 강봉과 중공봉의 비틀림각도 변화는 강봉이 중공봉보다 크다.□ 토론 및 결론○ 비틀림 실험을 할 때 표면의 crack에 의해서 파단응력 이전에 파단이 발생하는 것을 방지하기 위하여 실험 전에 시험편의 표면을 거울과 같이 매끈하게 가공을 한 후에 실험을 시작하여야 하는데 그렇게 하지 못한 부분 또한 많은 오차가 발생한 원인이다.○ 실험 시에 입력각의 각속도를 일정하게 주지 못한 곳도 오차의 원인일 것이다. 일정한 속도로 토크를 가하면서 그때그때 값을 측정해야 하지만 값을 측정 편의를 위하여 한번 비튼 후에 어는 정도 시간을 가지고 다시 비틀기를 한 것 또한 오차의 발생원인 중에 하나일 것이다.○ 균일한 재료라는 가정 하에 재료역학이 시작했던 것과 같이 이론값은 균일한 재료라는 전제조건하에서만 이뤄진다. 하지만, 실제 재료에서는 균일한 재료라는 것은 존재하기 힘들고, 실험에서 사용한 시편 역시 균일하지 않은 재료이다. 이는 응력의 균일한 분포가 이뤄지지 않게 하고, 이러한 것은 시편의 응력을 평균 내어서 생각하는 것과 같은 이치라고 생각한다. 하나하나 미세하게 구분지어 응력을 생각해야하고 응력의 분포도를 그려서 생각해야하는 것이 정확하다는 생각이 든다. 그러한 면에서 기초적인 비틀림 식을 가지고, 실험값과 비교를 한다면 큰 오차가 나오는 것은 당연할 수 있다.○ 이상적으로는 비틀림 외에는 다른 것이 아무것도 작용해서는 안 된다. 하지만, 실제에서는 그렇지 못하다. 실제 재료는 비틀림 외에도 다른 여러 가지 변수가 생길 수 있다는 생각이 든다. 예를 들면 뒤틀림(distortion), 굽힘 같은 것이 바로 그것이다. 여러 가지 변수가 생길 수 있는데 우리는 오직 비틀림, 한 가지만 고려를 했다. 여러 가지 예외적 현상이 복합적으로 일어날 수 있는데 말이다. 그러한 측면에서 우리의 오차가 더욱 커질 수 있다는 생각이 든다.
2020년도 2학기기계공학실험2 보고서실험명 : 베르누이 실험제출일자 :2020.09.23.학 과 : 기계공학과학 번 :1. 실험목적- 벤츄리미터와 피토관의 원리를 알 수 있다.- 수직 베르누이 방정식을 사용할 수 있고, 전압, 정압의 관계를 알 수 있다.2. 배경 이론- 베르누이 방정식기준점에 대한 높이 h로 위치에너지를, 유체가 흐르는 속도 v로 운동에너지를, 압력 P로 일(에너지)을 나타낼 수 있는데 어느 한 점에서 이 세 에너지의 합은 다른 점에서의 세 에너지의 합과 같음을 나타내는 식이다. 이 때, 유체의 밀도는 변하지 않는다고 가정한다. 또 유체의 위치에너지나 운동에너지는 밀도 ρ 를 써서 나타내어야 하며, 압력은 유체가 정지해 있을 때의 압력과 같지 않다.P + ρgh + 1/2ρv2 = constant(일정)PA + ρghA + 1/2ρvA2 = PB + ρghB + 1/2ρvB2위 식으로 나타낼 수 있다.P는 유체가 모든 방향에 대하여 같은 크기로 작용하는 압력, 정압(static pressure)이라 하고, 1/2ρv2은 유체가 가진 속도에 의하여 생기는 압력, 동압(dynamic pressure)이라 하며 두 항의 합을 전압(total pressure)이라고 한다.- 벤츄리 미터원래의 단면에서 단면이 줄어들 경우 단면이 수축됐다고 말한다. 원래 단면적과 줄어든 후의 단면적의 차를 원래 단면적으로 나누어 단면수축률이라는 용어를 사용하기도 한다. 일반적으로 개수로의 경우 하천 폭이 줄어들 때, 관수로의 경우 베르누이 정리를 응용한 개념인 벤츄리 미터에서 현상을 자연스럽게 관찰할 수 있다. 벤츄리 미터는 유속을 구하는 기구이다. 연속 방정식을 통해 유량이 일정할 경우 단면적과 유속의 관계를 이용하여 유속을 구하며 일반적으로 크기가 다른 두 단면 사이의 수두 차이를 이용하기도 한다.- 피토관오른쪽으로 흐르는 유체 내부에 피토관을 설치하면, 유체가 흐름을 마주보며 열려있는 관을 통해 들어오게 되고 그 유체는 결과적으로 관 내부에서 멈추게 된다. 그 때의 압력을 총압력(total pressure) 라 하자. 또한, 피토관의 옆면에 열려있는 개구 내부의 압력을 정압력(static pressure) 라 하면, 베르누이 방정식에 의해 아래의 식이 성립한다.이를 유체의 속도에 대하여 풀면,그러므로, 총압력과 정압력의 차이를 측정하면 유속을 얻을 수 있다.(동압을 얻을 수 있다.)3. 실험장치실험 전체 버튼 팬의 rpm 계기판rpm 조절 버튼 챔버 내부 온도계팬의 전원 버튼 챔버 내부 압력계벤츄리관 피토관(수평방향)4. 실험방법① 시작 전 전원을 확인한다.② 벤츄리 관을 챔버 아래에 연결한다.③ 피토관 아래에 있는 호스를 수압계에 연결한다.④ 베르누이 실험장치를 켠다.⑤ 의 전원을 올리기 전에 rpm의 값을 10~20으로 맞춘다.⑥ 챔버 압력계의 영점을 확인한다⑦ 팬의 전원을 켠다⑧ rmp조절기로 rpm을 조절하면서 실험을 한다⑨ rpm을 30Hz로 맞춘다.⑩ 챔버의 온도와 압력을 확인한다.⑪ 피토관을 5cm씩 돌려가면서 실험을 한다.⑫ 피토관 아래에서 나온 호스를 수압계에 연결한다.⑬ 호스를 1개 제외하면 전압이 측정된다.⑭ rpm을 바꾸며 각 위치에 따른 전압과 정압을 측정한다.5. 실험결과- 피토관의 호스를 연결했을 때 확인 할 수 있는 압력은?동압- 그렇게 생각하는 이유는?베르누이 방정식을 나타내면,PA + ρghA + 1/2ρvA2 = PB + ρghB + 1/2ρvB2이다.여기서 h의 값은 차이가 거의 없다.(5mm 간격 위치) 따라서, ρgh항은 벤츄리 미터의 높이 차이가 작은 관계로 계산 시 무시한다.그럼, PA + 1/2ρvA2 = PB + 1/2ρvB2 식으로 나타낼 수 있다. 피토관을 통해 전압과, 정압이 측정되고 이에 따라 유속을 얻을 수 있고, 전압=정압+동압 이므로 베르누이 방정식에 근거하여 동압을 구할 수 있다.6. 고찰- 수직 베르누이 방정식에서 위치에 따른 차이 h가 거의 차이가 없어 ρgh항을 무시한다고 했을 때 정압+동압=constatn(일정) 하다는 것을 알 수 있다. 여기서, 정압+동압=전압이고, 피토관을 통해 전압과 정압이 측정되는 것을 알 수 있었다. 그에 따라, 유속을 구할 수 있고 수직 베르누이 방정식을 통해 동압을 구할 수 있다는 것을 깨닫게 되었다. 이 과정을 통해 전압, 정압, 동압의 관계를 알 수 있었다. 또한, 낯설고 생소했던 장치인 벤츄리 미터와 피토관에 대해 인터넷 자료를 찾아보고 공부를 하면서 개념과 원리를 알 수 있었다. 실험에 대해 생각해봤을 때, 피토관에 대한 수직 제어가 더 정확하고 피토관 내부의 압력을 구하고, 수직 속도를 구할 수 있다면 더 좋은 실험이 될 수 있다고 생각한다.
2020년도 2학기기계공학실험2 보고서실험명 : 열전도 실험제출일자 : 2020.10.07.학 과 : 기계공학과학 번 :실험 결과1. 위치별 측정 온도 (D=25mm)위치TH123456789Tw온도[ºC]8078.577.372.555.548.947.332.329.725.524.72. 구간별 간격 및 온도차구간TH~11~22~33~AAA~44~55~66~BBB~77~88~99~Tw간격 [mm]*************848202020ΔT [ºC]1.51.24.86.61.62.64.20.8결과 고찰1. 열전달율 계산 결과구분q[W]ΔT[ºC]R[ºC/W]k[W/m⋅K]1~211.76547.05964.70515.68625.4941.1761.20.1024012~347.0594.84~564.7056.65~615.6861.67~825.4902.68~941.1764.2qavg=34.31352. 열 전도율 계산 결과구분q[W]ΔT[ºC]R[ºC/W]k[W/m⋅K]3-A34.3135170.0406401A0.414219.6734A-40.04064016~B150.0406401B0.355922.8961B~70.04064013. 실제 열전도율과 비교구분이론 k [W/m⋅K]계산 k [W/m⋅K]오차[%]스테인리스 스틸(A)15.819.673424.52스테인리스 스틸(B)15.822.896144.91결과 분석 및 고찰- 시편에 따른 열전도도 실험 분석을 했다. 일단 이번 실험에서는 구리와 스테인리스 시편을 사용했다. 우선, 열 전달율을 구해보았는데, 저항(R) 값은 열전도도(k) 값을 통해 구할 수 있었다. R=La/kA 식을 통해 구할 수 있다. 여기서, La는 구리의 구간별 간격이다. 즉, 구간별로 20mm로 두고 실험을 했기때문에 20mm인 것을 알 수 있다. k는 구리의 열전도도를 인터넷에서 검색해서 찾을 수 있었다. 80˚C에서 실험을 했고 그 때에 구리의 열전도도는 401[W/m⋅k]인 것을 알 수 있었다. 구리는 0~100˚C 까지는 거의 401[W/m⋅k]로 일정하다는 것을 알 수 있었다. A는 시편의 단면적이다. 실험 결과 값에 지름(D)이 25mm로 주어져 있으므로 πD4/4 를 통해 단면적 A를 구할 수 있었다. 위에 구한 값으로 R=La/kA 식에 대입해 R값을 구할 수 있었다. ΔT는 실험 결과 값에서 주어져 있으므로 쉽게 구했고, R과 ΔT를 통해 q를 구할 수 있었다. q=ΔT/R 식을 통해 q도 어렵지 않게 구했다. 1차원 정상상태에서 q는 일정하다고 가정하기 때문에 구간 별로 구한 q값으로 평균을 구했다. qavg를 구한 결과, qavg=34.3135[W] 값을 얻었다. 여기서 구한 qavg를 사용해 열 전도율을 계산해보았다. 열 전도율을 구하는 과정에서 q를 qavg로 사용하고 3-A-4에 구간에서 ΔT를 구했다. 6-B-7 구간도 마찬가지로 qavg로 사용하고 ΔT를 구했다. 그 다음으로, 3-A구간 R값을 구했는데 R=La/kA 식을 이용해 구했다. La는 8mm이고 k는 구리의 열전도도, A는 지름이 25mm이므로 구할 수 있었다. 그렇게 구한 R값은 0.0406[˚C/W]이 나왔고 A-4구간은 3-A구간과 조건이 같으므로 R값이 같게 나오는 것을 알 수 있었다. A구간에서 R값을 구할 때는, 전체 저항을 먼저 구했다. 3-A-4 구간에서 전체 저항을 구해보면 Rtot=ΔT/q=17/34.3135=0.4954이다. 여기서 3-A, A-4 구간을 빼면, RA=0.4142[˚C/W] 값을 구할 수 있었다. RA값을 이용해 열전도도(k)를 구해보면 RA=LA/kA이므로 k=LA/RAA 이고 LA=4mm, RA=0.4142,A= π(0.0252)/4 값을 각각 대입하면, 19.6734[W/m*k] 값을 얻었다.자료를 찾아 본 결과, 스테인리스 스틸은 80˚C 일 때, 약 15.8~16[W/m*k]인 것을 알 수 있다. 실험 값과 이론값의 오차를 구해보면 24.52%로 오차가 큰 것을 알 수 있다. 구간 6-B-7도 위와 마찬가지로 오차를 구해 본 결과, 44.91%로 더 큰 오차가 나타나는것을 알 수 있다. 오차의 원인에 대해 생각해보면, 우선 온도를 정확히 측정하지 못했다는 것을 들 수 있다. 또한, kcu 값을 401로 사용했는데 그 값 또한 정확한 값이 아니기 때문에 오차가 발생한 것이다. 그에 따라, R값이 달라지고 q값이 달라지며 qavg 또한 달라진다. 그래서 스테인리스 스틸의 열 전도도를 qavg를 이용해 구해야하기 때문에 오차가 발생한 것을 알 수 있다. 오차를 줄이는 방법에 대해서 생각했다. 우선, 구리의 열전도도를 최대한 정확한 값으로 설정해야 한다. 또한, 이번 실험 분석에서는 소수점 다섯 번 째 자리에서 반올림을 했는데 더 정확한 측정을 위해서는 그 값을 정확히 제대로 다 입력해야한다. 그러면 오차를 줄일 수 있을 것이다. 그러면 q 값의 오차도 줄어들 것이고 그에 따라 qavg도 좀 더 정확한 값을 구할 수 있다. 사용하는 시편(스테인리스 스틸)의 열전도도 k 이론값도 정확히 측정하고 알아야 정밀한 실험이 될 수 있을 것으로 생각한다. 이번 실험에서 식을 이용해 열 전달율 분석 실험에서 저항 값을 구하는 방법을 알았고, 온도 구배와 저항값으로 q를 구할 수 있다는 것을 알 수 있었다. 또 1차원 정상상태에서는 q가 일정하다는 것을 가정으로 알 수 있었다. 저항 값으로 시편의 열전도도 k를 구할 수 있는 방법을 알 수 있었다. 실험 분석을 하면서 내용과는 좀 다르게 알 수 있어서 좋았던 부분이 있는데, 시편(재료)이 같다고 꼭 열전도도가 같아야 하는 것은 아니라는 것이다. 온도에 따라 같은 시편이라도 열전도도가 다를 수 있다는 것을 깨달았다. 열전도도 실험 분석을 통해 열전달에 관련된 기초 이론과 배경들을 공부할 수 있어서 의미가 있었다.
강제적이거나 임의적, 또는 역할기반의 방법을 사용하는 정보보호 요소는?답 : 접근 통제성‘가로채기’ 공격에 대응하기 위한 정보보호 요소는?(1) 기밀성 (2) 부인방지성 (3) 접근성 (4) 추적성 (5) 가용성답 : (1) 기밀성우리의 가정에서 모든 유무선 정보기기가 하나의 네트워크로 연결되어, 시간 및 장소에 제한 없이 서비스를 제공받는다는 것을 의미하는 용어는?답 : U-Home데이터의 흐름을 감시하고 유출을 감시하고 차단하는 정보보호 시스템의 한글 명칭은?답 : 데이터유출방지다음 보기와 같은 특징을 갖는 보안시스템은?[보기]이 보안 시스템은 다른 보안장비들로부터 보안관리데이터를 수집한다. 그리고 이벤트를 수집하고 보안정책을 관리한다. 또한 효과적인 자산과 대상을 관리하며, 위험을 관리한다.(1) IPS (2) VPN (3) ESM (4) IDS (5) Vaccine Server답 : (3) ESM다음 보기의 괄호 안에 들어갈 용어를 한글로 답하시오.[보기]공격자의 침입을 탐지하는 시스템의 대표적인 탐지방법으로는 ( )탐지기반과 오용탐지 기반으로 나누어 볼 수 있으며, 이는 초기 침입탐지 시스템 대표적인 탐지 방법이었다. 그러나 최근 다양한 탐지 방법 등이 사용되고 있다.답 : 비정상행위인가된 사용자를 위장하는 공격에 대응하기 위한 정보보호 요소로 사용자만이 가지고 있는 정보를 통해 확인할 수 있도록 하는 것은?답 : 인증성전자우편 보안 도구로 개인에 의해 개발되어 무료로 배포되었다. 이 기술은 메일에 기밀성과 무결성, 인증성도 제공해준다. 이 기술을 쓰시오.답 : PGP(Pretty Good Privacy)다음 보기가 설명하는 용어를 한글로 답하시오.[보기]제록스사의 PARC연구소에서 1988년 최초 마크와이저에 의해 제시되었다. 그리고 “편재한다.” 또는 “어디든 존재한다.”라는 뜻의 라틴어로 물과 공기과 같이 ‘어디든지 존재한다.’는 의미로 네트워킹이 가능해야한다. 제공 서비스는 다양하게 변할 수 있으며, 시간과 장소 등에 구애받지 않아야 하고, 언제든 사용이 가능해야한다는 특징을 갖고 있다.답 : 유비쿼터스다음 보기를 읽고 OX로 답하시오.[보기]키보드 상에 입력되는 신호를 기록하며, 사람이 알아볼 수 있는 문자나 숫자의 형태로 저장하는 대표적인 공격 툴로 ‘키 로거(key logger)’가 있다. 이 공격 툴은 주로 사용자의 ID나 패스워드 등의 데이터를 훔쳐내는데 악용되고 있다. 대응은 백신 프로그램으로도 어느 정도 가능하다.답 : OPKI 기술의 구성요소에서 CA는 ‘인증기관’, RA는 ‘등록기관’을 의미한다. 그러면 Repository는 무엇에 해당하는지 쓰시오.답 : 저장소메일은 헤더(Header)와 바디(Body) 툴로 나누어 볼 수 있다. 바디부분을 어떻게 구성할 것인지를 정의한 이 프로토콜은 무엇인가?답 : MIME(Multipurpose Internet Mail Extension)새로운 노트북을 네트워크에 연결해 사용자 인증을 받아야 사용이 가능하도록 하여 조금이라도 이상한 통신이 수행될 경우, 이 노트북을 네트워크에서 격리시키는 정보보호 시스템은?(1) NAT (2) WAF (3) DLP (4) NAC (5) UTM답 : (4) NAC다음 중 옳지 않은 것을 모두 고르시오.(1) PKI는 공개키기반에 구축형태를 포괄하는 용어이다.(2) PKI에 사용되는 암호알고리즘은 양단 간에 대칭키를 상호 교환한다.(3) 공개키 암호알고리즘은 데이터의 암호에 주로 사용된다.(4) PKI는 공인인증서의 기본 구축원리이기도 하다.(5) 공개키 암호알고리즘의 키길이는 대칭키보다 짧다.답 : (2), (5)DoS와 같은 공격기법들에 대응하기 위한 정보보호 요소는?답 : 가용성다음 보기를 읽고 OX로 답하시오.[보기]VPN 시스템은 네트워크를 연결한 양단간의 보안채널을 구축하고 전송되는 데이터에 대해 기밀성과 무결성, 가용성을 제공한다. 주로 인터넷을 이용하여 타 지역에 있는 자사의 네트워크를 마치 전용선을 가설한 것과 같은 효과를 얻을 수 있어 많이 이용되고 있으며, 자택 그문자들에게도 자사의 정보를 보호하기 위해 많이 사용된다.답 : O컴퓨터 시스템을 감염시켜 접근을 제한하고 파일을 암호화하여 이에 따른 복호화에 필요한 키를 알려주는 댓가로 돈을 요구하는 형태의 공격으로 몸값을 요구하는 의미를 포함하고 있는 이 악성 프로그램의 용어는?답 : 랜섬웨어다음 중 하나의 장비에 여러 보안 기능을 포함하고 있는 정보보호 시스템을 무엇이라고 하는가?(1) UTM (2) ESM (3) WAF (4) DLP (5) NAC답 : (1) UTM다음 보기에서 설명하는 용어를 한글로 답하시오.[보기]정보 자산으로서의 가치를 갖고 있는 데이터나 시스템, 네트워크를 보호할 목적으로 특화된 기능을 수행하여 정보 자산을 보호하는 시스템을 의미한다.답 : 정보보호시스템유비쿼터스를 처음 제시했던 인물은?답 : 마크 와이저다음 중 개인정보의 분류가 올바른 것은?(1) 교육 정보 ? 정신적 정보(2) 부동산 정보 ? 일반적 정보(3) 주식 정보 ? 사회적 정보(4) 신용 정보 ? 재산적 정보(5) 자격 정보 ? 일반적 정보답 : (4)다음 중 용어들의 설명이 옳은 것은?(1) IPS는 침입패턴에 따른 탐지기능만을 수행하는 보안시스템이다.(2) ESM은 방화벽과 같이 차단기능을 수행하는 보안시스템이다.(3) VPN은 전송데이터의 암호와 사설네트워크와 함께 운영이 가능하다.(4) IDS는 차단과 탐지기능을 수행한다.(5) Spybot 프로그램은 바이러스를 제거하기 위한 프로그램이다.답 : (5)다음 중 유비쿼터스의 특징이 아닌 것을 모두 고르시오.(1) 시간에 구애받지 않게 사용이 가능해야 한다.(2) 제공하는 서비스들은 다양하게 변화하는 특징을 갖는다.(3) 반드시 컴퓨터는 사용자에게 보이지 않아야 한다.(4) 반드시 네트워킹이 가능해야 하는 것은 아니다.(5) 보안상의 문제로 인해 제한된 장소 내에서만 사용이 가능해야 한다.답 : (4), (5)신용카드 거래에 있어 보안 서비스를 제공하는 이 기술은?
기계공학실험 - 베르누이실험
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