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휴대용 힐링매트

목 록제1장 서론 ………………………………………………………····· 1제2장 이론 …………………………………………………………·· 3제3장 실험장치 및 방법 ………………………………………··· 13제4장 실험/시험 …………………………………………………· 18제5장 실험결과 및 고찰 ……………………………………······ 22제6장 결론 ………………………………………………………… 23참고문헌 …………………………………………………………… 24휴대용 힐링매트Ⅰ.서론1.1 연구배경 :불은 오늘날 문명을 이끌어 가는 중요한 에너지로서 인간의 생활터전에 뿌리 깊게 자리 잡고 있다. 막상 불은 우리 주변에 항상 가깝게 존재하고 있고 불이 없는 상황을 지금은 생각하기 어렵다. 불이 인간의 삶에서 차지하는 위치와 의미는 전래적으로 주거문화를 통해 드러나고 있는데 동방화권에 속하는 우리나라는 온돌문화를 기반으로 하는 인류역사를 담고 있다. 인류의 정착생활을 이끌어 낸 불의 사용은 주거문화의 발달을 가속화시켰는데 특히 따뜻한 난방시설의 발전은 안락한 삶을 유지하는데 결정적 역할을 담당하였다.과거 불을 이용한 난방은 아궁이 또는 하톳불자리 등에 땔감을 이용한 직화방식으로 단순하였으나 오늘날 난방시설은 매우 다양하여 직화방식의 연탄, 난로, 풍로 및 주택의 개별보일러와 간접가열방식으로 아파트와 같은 공동주택의 중앙 집중난방시설, 전기매트, 전기장판 등으로 그 영역이 확대되었다. 특히 단변화된 난방기구중 전기를 동력으로 사용하는 전기매트 및 전기장판의 출현은 우리의 난방문화를 한층 더 편리하게끔 기여한 바 크다. 그로인해 오늘날 이상하리라 느껴지는 캠핑족이 늘어나는 추세에 어떻게 하면 여태 선조때부터 안락함을 중요시 하게 되었던 온돌문화를 실외에서도 사용할 수 있을까에 대해 연구를 해보게 되었다.1.2 연구목적 :휴대성이 있는 온열매트를 제작을 과제로 몇몇 그룹을 나누어 경과를 확인 해본다.A그룹은 1차원적 사고에 의거하여 시중의 매트를 구매 후 다른 계산없이 열을 낼 수 있는 발열체를 삽입하여 제5 기대효과 :힐링매트는 충전식 배터리를 적용해 휴대가 용이하며, 실내·외 어느장소에서 사용이 가능합니다. 실외에서는 캠핑족, 낚시를 좋아하셔서 밖에 머무시는 시간이 많으시는 낚시꾼들, 또한 실내에서는 콘센트에 연결하여 본연의 전기매트로 사용하실 수 있으며 또한 매트가 분리가 되므로 사무실 의자등에 올려놓고 사용할 수 있습니다. 이렇듯 어느 장소나 어느 용도에 맞게 다양하게 사용할 수 있으므로 제품의 활용 기대효과는 클것으로 예상됩니다.- 2 -Ⅱ.이론2.1 인용이론 :휴가철 피서 풍속도가 달라지고 있다. 호텔이나 콘도미니엄 등 고급 숙소보다는 야영을 하면서 낭만을 추구하는 캠핑족들이 크게 늘었고 차분하게 가족 단위 농어촌 체험관광을 하며 ‘힐링’과 ‘교육 효과’를 동시에 꾀하는 알뜰족들도 급증하고 있다.- 3 -그림 左)*일반열선(pvc피복)-110~220볼트 겸용열선.*열선저항-20~50옴.*주로 전기장판 또는 옥매트 초창기 모델에서 많이 사용되어짐.*특성-열선을 싸고있는 재질이 pvc피복이라 1~3년 경과후 피복의 노후화(경화)로 인해 열선과 센서선이 합선이 일어나거나 열선또는 센서가 끊어져 수명이 짧아질 가능성이 높음(내열온도100도) 평균수명-1~5년.그림 右)*SR시스템.*열선저항-약50옴,센서저항-175킬로옴.*솔고 메디칼 제품중 온돌이야기라는 매트에 사용되어짐.*상식적으로 고가매트에 사용되어질것으로 예상됨,센서 없이도 일정 온도만 유지한다고 합 니다. 제가 일부러 가스라이터로 열선피복을 태워 봤습니다 10초간 불로 지져봤습니다만 그을음 하나 남지않았습니다(피복재질은 압축카본폴리머) 브라보 이런열선 처음 봅니다. 열선자체에 가변저항시스템을 적용하여 과도한 온도상승시 전기가 자동으로 적게 흐르는 시스템 ,그래서 많이 안 따뜻하다는 사람이 있을수있음.2.2 기초상식 :1.전류 : 도선을 통해 전자가 이동하는 것을 전류라고 합니다.⑴전류의 단위 : 전류의 단위는 암페어, 기호로는 A1A: 도체 단면에 임의의 한 점을 매초 1쿨롱(C)의 전하가 이동할 때 { { R}_{ 2} },{ I}_{3 } = { V} over { { R}_{ 3} }{ I}_{1 } = { R _{ 2} } over { { R}_{ 1} +R _{ 2} } I,{ I}_{2 } = { R _{ 1} } over { { R}_{ 1} +R _{ 2} } I(전류는 저항에 반비례하므로 분자에 반대 저항값)Kirchhoff's law① 제1법칙 : 전류 법칙회로망 중의 한 접속점(node)으로 들어오는 전류의 총합은 그 점으로부터 나가는 전류의 합은 같다{ I}_{ 1}+ { I}_{ 2}= { I}_{ 3}, 또는{ I}_{ 1}+ { I}_{ 2}- { I}_{ 3}=0② 제2법칙 : 전압 법칙어느 폐회로에서 각 저항에 걸리는 전압강하의 총합은 기전력의 합과 같다플레밍의 오른손 법칙(Fleming's right-hand rule) : 발전기 원리Ⅱ. 전력과 열량1. 전력량과 전력① 전력량 :W= { I}^{2 } R{}t=V{}I{}t= { { V}^{ 2} } over {R }② 전력 :P=VI= { I}^{ 2} R= { V{ }^{2 } } over {R } [W]③ Joule' law :H= { I}^{2 } R{}t{}[J], ,H= 0.24{ I}^{2 } R{}t{}=C{}m{} theta{} [cal]C {}:{}비열[cal {}/g cdot deg],m{}:{}질량[g],theta = { t}_{ 1} - { t}_{2 } {}:{}온도상승[ DEG C]-저항체에 전류가 흘러 Joule 열이 발생하면 물체는 온도가Q=C{}m{} theta에서theta = { Q} over { Cm}비율로 상승- 방사, 대류, 전도에 의하여 주위에 열방산이 일어난다- 방산열과 발생열이 같으면 물체의 온도는 일정하게 유지-이때의 전류를 허용전류(allowable current) 또는 안전전류- 이 때의 전력을 허용 전력-전기 기기의 절연파괴 등의 영향 없이 흘릴수 있는 최대값Ⅲ. 전기 저항1. 고유저항R= rho { l} over {A }력(흡인력)에 의하여 A와 가까운 쪽에 다른 종류의 전하가 그 반대쪽에 A 와 같은 종류의 전하가 나타나는 현상기기에 접지를 하여 전하를 방전시켜 인체와 기기보호3.전류의 열작용과 화학작용1. 전열1. 전열가. 열량의 단위1[cal]=4.186≒4.2[J]1[kcal]=4186.05[J]1[J]=0.2389×10 ^{-3}[kcal]=0.2389[cal]1[kcal]=860[kcal] (10 ^{3} TIMES 3600 TIMES 0.24[cal]=860[kcal])1[w]=1[J/sec]=0.24[cal/sec]1[BUT]=252[cal]=0.252[kcal]나. 열의 전달(이동)- 전도 : 분자의 열 운동에 의한 이동- 대류 : 물이 끓는 현상- 복사 : 난로(1). 열 전도율 :q=-kA {d theta } over {dx}q: 열류[W]k: 열전도율[W/m℃]A: 단면적[㎡]theta: 온도차[℃]x: 두께[m](2). 열 전달률 :q= alpha S(theta _{ s}-theta _{ INF } )alpha: 열 전달률[W/㎡.℃]S : 표면[㎡],theta _{ s}: 고체 물체의 표면 온도[℃]theta _{ INF }: 표면에서 떨어진 점의 유체 온도[℃]- 7 -2.5 전기방정식 :전기장에 일반적인 방정식으로 벡터 표기를 사용하여 정리한 멕스웰의 8개 방정식은 다음과 같다.(A) 총 전류의 법칙(B) 자기장 방정식 (벡터 퍼텐셜의 정의)(C) 앙페르 회로 법칙(D) 대류 전하, 유도 전류 및 정전기에 의해 생성된 기전력 (로런츠 힘)(E) 전기 탄성 방정식(F) 옴의 법칙(G) 가우스 법칙(H) 연속 방정식(전하보존 법칙)또는는 맥스웰이 자기 강도라고 표현한 자기장이다.는 전류 밀도로 원격 전류가 갖는 총 전류를 뜻한다.는 맥스웰이 원격 전류라고 표현한 전기 변위장이다.는 자유 전하 밀도로 맥스웰은 이를 자유 전하의 양이라고 표현하였다.는 자기 퍼텐셜로 맥스웰은 이를 각 임펄스로 표현하였다.는 맥스웰이 기전력이라고 표현한 것으로 오늘날 볼트를앙온도조절기(3단으로 결합된 매트의 전체온도를 조절하는 중앙온도조절기입니다.)개별온도조절기(매트를 분리했을시 온도를 조절하게 해주는 미니온도조절기입니다.)1.매트 솜위에 열선을 붙혀서 테이프로 고정시켜 줍니다.- 14 -2.뒷면도 앞면과 같이 테이프로 고정시킨 후 매트커버에 넣어줍니다.3.제품이 정상적으로 작동이 되는지 테스트 해봅니다.4.테스트에서 이상이 없다면 분리되어있는 매트를 결합해서 완성시킵니다.- 15 -1.먼저 실외에서 사용할 휴대용 배터리를 충전을 시킵니다.2.분리되어 있는 각각의 매트를 고리로 결합하고, 전선을 연결해줍니다.3.중앙 온도 조절기를 휴대용 배터리 [POWER] 에 연결합니다.- 16 -4.좌측 사진처럼 온도 조절하며 사용하시면 됩니다. (우측 사진은 완성품 사진입니다.)3.2 방법 :열선의 최대 전류 및 전압 제원은 0.8A / 12V 이다, 발열량 P는 V*I 이므로 9.6 J 이 된다.매트에 결합한 온도 조절기는 저항값을 조절하여 사용자 신체에 제품이 닿아있을 때 무한정온도가 올라가는 것을 방지 하게 한다.I0.20.40.60.8v36912최대 전류, 전압에 대해 그래프를 표로 정리하면 위의 값이 나온다.매트쿠션보조 배터리온도조절기연결 콘덴서220v 콘덴서31231- 17 -◎열량 공식발열량 (P) = 전압 (V) * 전류 (I)전압 (V) = 전류(I) * 저항(R)저항 (R) = (V) / 전류(I)◎ 이동식 배터리 또는 220V 콘센트로 연결하여 매트 작동 시 전류, 전압이 일정한 시간동 안 계속 들어오면 , 그에 비례하여 발열량은 증가한다 . 그러므로 220V 사용시에 온도조사용시 온도조절기 총 2개를 배치하여 직렬적인 열량 증가를 막아 내구성을 증가시키고 사용자의 안전에 기여한다 .발열☞열선 제원개수전류전압60.8A1줄당 12V이동식 배터리 제원전류전압40A11.8Ⅳ. 실험/시험4.1 실험 :1.실험의 범위범위를 시중에서 판매되고 있는 전기매트 1인용 및 2인용에 대한 효율기준(안) 제정으로 그 연구 범위를 정하였다.

공학/기술| 2014.04.24| 25페이지| 3,000원| 조회(160)

매트, 공학설계, 힐링매트

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