1. 반도체 공정 순서 및 관련 내용① Glass 위의 이물질을 제거해주기 위해 과산화수소+황산을 Wet방식을 이용하여 청결하게 만든다. 그후 표면에 Electrode 즉, 크롬+금을 증착 sputter을 이용하여 박막을 만들고 PR각막액 으로 코팅 한 후 spin coater로 각막액을 펴준다PR CoatingElectrodeGlass + cleaningUVLight② Cad Program을 이용하여 MASK를 얹혀놓은 후 자외선을 투과한다.PR CoatingElectrodeGlass + cleaning③ 빛을 투과 했을 때 가려지지 않은 부분을 각 PR에 맞는 Develop 과정이라고 한다.UV Light를 받아 화학적 성질이 변한 부분을 깎아내면 Positive, 성질이 변하지 않은 부분을 깎아내면 Negative 방식이라고 명칭한다.ElectrodeGlass + cleaningDielectric LayerElectrodeElectrodeElectrodeElectrodeGlass + cleaning④ Develop 과정 이후에 Electrode를 깎아내리는 애칭(Etching)작업을 한다. 즉, Develop 작업에서 깎아낸 PR코팅면을 따라 Electrode를 깎아내는 것이다. 그 후 Dielectric Layer를 코팅한다. 역할은 전압을 가할 때 분극현상을 일으켜서 전기력을 전달하는 방식이다.⑤ Hydrophobic layer로 코팅하여 접촉면적의 변화폭을 증가시켜 효율적인 시스템으로 만들어준다.Hydrophobic layerDielectric LayerElectrodeElectrodeElectrodeElectrodeGlass + cleaning2.1) 물방울을 이동시키는 원리이전 실험에 근거하여 생각하면 물방울의 이동원리를 알 수 있다. 이전 실험에서는 전극막대기에 전압을 주어서 물방울의 표면장력이 약해지면서 물방울이 바닥에 붙어 접속각이 감소함을 볼 수 있었다. 즉, 전압이 발생하는 곳과 물방울 간의 인력작용이 생기는 것이다.Electrode(1)에 물방울을 주입하고 전압을 주면 물방울의 접속각이 작아지면서 기판은 항상 전압이 흐르고 있기 때문에 물방울이 이동하여 Electrode(2) 로 이동하게 됩니다. 이러한 방법으로 유리판 위에 있는 물방울은 계속 이동하게 되는 원리이다.전압이 인가된 상황에 다른 Electrode에 전압을 인가하면 물방울 사이에 인력이 작용하여 Electrode1번에서의 전압을 끊어버리면 두 번째 Electrode로 이동하게 된다.2) 기판 위, 아래 소수성막을 코팅하는 이유와 코팅하지 않았을 경우 발생 할 수 있는 현상① 첫 번째 실험에서 300V 전압을 가하였을 때 물방울의 기포가 생기면서 파괴되는 현상을 볼 수 있었다. 그러므로 10단위의 전압을 인가해주면서 물방울을 측정한 것이다. 이처럼 고압의 전압을 인가하였을 때 물방울의 손상을 방지하기 위해서 소수성막을 코팅해야 합니다. 또한, 전압을 주지 않았을 경우 면적이 커지게 됩니다. 즉 표면장력이 강해지고 전압을 주었을 때 접촉면적(접속각)이 감소하는 것이다.② 전압을 가하였을 때 물방울의 이동을 용이하게 하기 위해서다 전압을 가하였을 때 액체 내의 전기분해가 일어나면서 표면장력이 약해지고 접촉면적도 작아지게 된다.기판에 소수성막을 코팅하지 않았을 때 높은 전압을 견디지 못하면서 샘플의 손상이 생기면서 물방울의 이동경로가 용이하게 유동하지 않을 것이다.③ 소수성 층은 물과의 친화력이 매우 적기 때문에 전압을 인가하지 않았을 경우 면적이 감소하게 되는 효과를 얻을 수 있다. 전압을 주었을 때 접촉 면적이 커지면서 더욱 효과적인 시스템을 만들어 준다. 이는 코팅하지 않았을 경우와 비교 해보았을 때 적은 전압으로도 같은 효과를 얻을 수 있다.④ 유체실험을 했을 때 소수성막에 대해서 잠깐 숙지 한 적이 있다 소수성의 반대말이 친수성 으로 배웠었다. 극성을 띠면서 전압을 인가하였을 때 올바른 방향으로 물방울이 이동하지 않기 때문에 소수성막을 코팅해야한다.3. 실험 결과 및 고찰실험기구가 이전 실험 진행으로 인해 망가 졌다고 하여 실험을 하지 못했다. 실험기구를 복구시키는 시간만 2주정도가 걸린다고 하니, 시간 여건상 실험을 할 수가 없었다. 하지만 조교님의 이해하기 쉽고 간략한 프리젠테이션 설명 덕분에 결과보고서는 쓸 수 있었다.
1)실험 사진 및 각도 표시 사진(0v, 30v, 60v, 90v)0v30v60v90v119.49°95.33°63.76°50.93°2) 이론식을 이용하여 두께예측d ={? _{0} ?} over {2 gamma (cos theta _{V} -cos theta _{0} )}V ^{2}? _{0} = 8.85 ×10 ^{-12}, ?=3.1F/m, γ= 7.275×10 ^{-2}N/m (20℃일 때)costheta _{0}=cos120°=-0.5, costheta _{V}=cos theta _{50V}=cos99.17°=-0.16결국 d=1.4㎛3) 이론＆실험 비교 그래프(10V마다의 접촉각)전압(V)이론 접속각(°)측정 접속각(°)0120119.4910119.1107951114.3920116.4873362110.1530112.240800195.3340106.499083188.975099.3520350674.016090.8021671263.767080.7060276961.548068.6539460556.089053.5942257950.9310031.7883306247.444) 이론접촉각을 구하기 위해 사용한 프로그램 수식f(x)=DEGREES(ACos(-0.5+(1.35*10^4)*(B3^2)))5)오차 원인 및 개선 방법① 실험 이전에 이미 많은 실험이 진행됐었고, 실험기구의 정확성이 의심이 갔었다. 실험 조교님 조차 수많은 실험을 진행하다보니 오차가 점점 많이 발생할 수밖에 없다고 하셨다. 1차적인 요인은 지속적으로 쓰인 실험기구가 오차의 범위를 넓혔다고 생각한다. 이를 개선하기 위해 각 조에 실험기구를 하나씩 배당하면 될 것 같다. 비용은 많이 들겠지만 그만큼 실험의 정확성도 높아지고 실험학습자들의 열의 또한 높아질 것이라 생각한다.② 2차 요인으로써 사람의 수작업을 요인으로 꼽을 수 있다. 전압을 가하는 장면을 영상으로 찍어 스크린 샷으로 변형해 각도기로 직접 측정해야 했다. 사람의 눈도 미세한 차이를 잡아내지 못하는데 게다가 모니터 화면상으로 각도를 측정 해야만 했다. 당연히 오차가 발생 할 수 있다. 스크린 샷 화면을 보면 검은색과 흰색 부분으로 나뉘어 있는 것을 볼 수 있다. 검은색 부분을 화면에서 자동으로 인식해 각도를 측정할 수 있는 프로그램이 있었으면 좋겠다.③ 3차 요인은 고유진동수에 있다고 할 수 있다. 실험 당시 정확히 기억은 나지 않지만 고유진동수가 약 700㎒ 이였던 것으로 기억한다. 고유진동수가 낮으면 전압을 가했을 시 물방울의 움직임이 심하다고 한다. 촬영된 영상을 봐도 70v 이 후 부터는 물방울의 움직임이 심해진 것을 볼 수 있다. 이를 방지하기 위해 물방울의 움직임이 심할 경우 고유진동수를 높여 물방울의 움직임을 최소하 하는 것이 실험의 정확성을 높일 수 있다고 생각한다.6)고찰 (예상되는 응용분야 꼭 넣을것)일상생활에서 쉽게 접해보지 못한 실험이었다. 무엇보다도 전자분야의 실험은 처음이었기에 많이 생소했고, 어려울 것이라고만 생각했다. 하지만 막상 접해보니 그리 어려운 이론이라 생각되지 않았고 오히려 신기하고 흥미로움을 많이 느꼈다. 한 가지 재밌는 상상을 해보았는데 지금 사용되고 있는 호버 크래프트의 원리를 생각해보았다. 호버 크래프트는 쉽게 말하면 공기부양정이다. 해수면에 엄청난 압력의 바람을 내뿜어 배가 뜨게 하는 원리이다. 물론 배가 앞으로 나가려면 추진력이 있어야 하는 것은 당연한 사실이다. 제시하고자 하는 바는 풍력 기를 이용한 추진이 아닌 전압기를 이용한 추진이다. 선체 바닥에 각기 다른 전압을 가하여 그 값이 다르게 한 다음 바닷물에 가해진 전압에 따라 앞으로 밀어 나가는 방식을 상상해 보았다. 이론적으로 가능할 지의 여부는 전혀 알 수 없지만 8,90년대의 공상과학영화가 현재의 모습이 됐듯이 언제든지 재밌는 상상이 미래의 모습이 될 수 있다는 희박한 가능성을 기대해 보며 앞으로의 실험도 이론과 결과도 중요하지만 흥미를 부여하여 미래를 상상해보는 실험자세로 임해야겠다는 생각을 해본다.
1. 표면장력실험증류수의 표면장력치온도dyne/cm온도dyne/cm온도dyne/cm온도dyne/cm5℃74.9219℃72.9024℃72.1329℃71.3810℃74.2220℃72.7525℃71.9730℃71.2315℃73.4921℃72.5926℃71.8417℃73.1922℃72.4427℃71.6918℃73.0523℃72.2828℃71.54가. 측정 결과 표증류수 측정 결과식염수 측정 결과온도dyne/cm오차성능계수온도dyne/cm표면장력23.5℃72.20572.28-72.205=+0.075{72.205} over {58.1} =1.242821.5℃1.2430 TIMES 47#=58.4214723.9℃72.14572.28-72.145=+0.135{72.145} over {58.1} =1.241722.0℃1.2430 TIMES 47#=58.4214722.8℃72.31272.44-72.312=-0.072{72.312} over {58.1} =1.244622.1℃1.2430 TIMES 46.9#=58.29746.9성능계수평균=#{1.2428+1.2417+1.2446} over {3} =1.2430- 보간법을 이용해dyne/cm를 찾는다.증류수 측정 보간법온도dyne/cm23.5℃72.28+ {23.5-23} over {24-23} TIMES (72.13-72.28)=72.20523.9℃72.28+ {23.9-23} over {24-23} TIMES (72.13-72.28)=72.14522.8℃72.44+ {22.8-22} over {23-22} TIMES (72.28-72.44)=72.312- 평균값 계산증류수 측정 눈금식염수 측정 눈금온도눈금온도눈금23.5℃59.9°20.947°23.9℃58.3°21.947°22.8℃56.1°20.946.9°눈금 평균값{59.9+58.3+56.1} over {3} =58.1°눈금 평균값{47+47+46.9} over {3} =46.96°나. 오차원인1) 가는 선의 지침이 거울의 빨간 수평선에 정확히 일치해야 한다. 실험 시 사람의 시각 차이 때문에 정확히 수평이라 판단 할 수 없었다. 정확한 수평이 되지 않으면 표면장력 측정에 오차가 발생 할 수 있다.2) 백금링, 용기를 청결한 상태에서 불꽃 중에서 산화를 방지하기 위해 세척해야하는데 그 과정을 생략하고 이전 조가 사용하던 백금링 그대로 사용했기 때문에 오차가 발생할 수 있다. 또한 증류수와 식염수 둘 다 동일한 백금링을 사용하기 때문에 두 유체가 섞이는 현상이 있을 수 있다. 따라서 오차가 발생할 수 있다.3) 백금링이 증류수나 식염수 표면에서 떨어지는 순간을 정확하게 온도를 측정했다고 할 수 없다. dial을 천천히 돌린다 해도 그 순간이 실험자의 반응보다 빠르기 때문에 오차가 발생 할 수 있다.4) 실험실 내부에 사람이 많아 내부 온도가 약간 상승하였고, 유체의 온도에도 변화가 생겼을 수도 있다. 이 부분에서도 오차가 발생할 수 있다.2. 점도측정실험가. 측정 결과 표RPMViscosity Factor실험 결과오일점도(Viscosity Factor × 오일 측정값)1225725×7=175301017.210×17.2=17260535.15×35.1=175.5측정 점도 값 평균치{175+172+175.5} over {3} =174.167나. 오차 원인1) 스핀들에 의해서 점도를 측정하기 때문에 외부로부터 에너지를 받게 된다. 즉 유체의 온도가 스핀들 모터에서 발생하는 열로 인해 온도 변화가 생길 수 있다. 이로 인해 오차가 발생한다.2) 점도 측정값은 점도계 dial의 reading 값으로부터 factor 보정판을 통해 바로 점도 값으로 환산이 되는데 ±%의 재현성으로 오차가 생길 수 있다.3) 실험 도중에는 압력이 일정하지 않은 상태였다. 압력이 상승하면 점성이 증가하고 반대로 감소하면 점성 역시 감소한다. 분자 간 응집력이 점성을 좌우하기 때문에 오차가 발생 할 수 있다.4) 실험중간에 여러 사람의 체온으로 인해 실험실 내부 온도가 상승하였다. 따라서 유체의 온도에 변화가 생겼을 가능성이 있으므로 오차가 발생할 수 있다.3. JeT 충격 장치 실험가. 실험 결과1) 유량 단위 환산 값* 측정유량은LITER /m 따라서,m ^{3} /sec 로 단위변환을 해준다.{1 LITER /m TIMES 0.001} over {60} =0.0000166`m ^{3} /sec유 량LITER /m→m ^{3} /sec4040 × 0.0000166 = 0.0006646060 × 0.0000166 = 0.0009968080 × 0.0000166 = 0.0013282) 이론 힘 계산F``=` dot{m} v _{1} `=` rho dot{Q} {dot{Q}} over {{pi D ^{2}} over {4}} `=` rho {4 dot{Q ^{2}}} over {pi D ^{2}}rho `=`1.23[kg/m ^{3} ]`(표준밀도 : 온도측정하지 않음)D=0.00574m -> 0.574cm유 량401.23 TIMES {4 TIMES (0.000664) ^{2}} over {pi TIMES 0.00574 ^{2}} =0.0209601.23 TIMES {4 TIMES (0.000996) ^{2}} over {pi TIMES 0.00574 ^{2}} =0.0472801.23 TIMES {4 TIMES (0.001328) ^{2}} over {pi TIMES 0.00574 ^{2}} =0.08383) 측정 결과 값유량(m ^{3} /sec)노즐거리(m)이론힘(N)측정힘(N)오차율(%)400.010.02090.00314.35%0.040.02090.00314.35%0.090.02090.00314.35%600.010.04720.00919.06%0.040.04720.00919.06%0.090.04720.00919.06%800.010.08380.02125.05%0.040.08380.02125.05%0.090.08380.02023.86%나. 오차원인1) 실험 도중 압력 유지를 위한 펌프의 작동으로 인해 하이드로 벤치의 유동이 심했다.2) 실험실 내부 온도를 못했다. 제트충격 장치 실험은 기체 분자와 관련이 있기 때문에 실험실 내부의 온도 또한 오차의 원인이 될 수 있다. 본 실험자는 실험당시 실험실 내부의 온도가 사람 체온으로 인해 상승된 상태였다. 내부 공기 환기를 위해 창문을 열었고 그로인해 실험실 온도가 내려간 듯 했다. 이 또한 오차의 원인이라 할 수 있다.3) 유압기의 최대 압력이 80이다. 실험 당시 80이라는 정확한 수치까지 올라가지 않아 측정의 정확도가 떨어 졌다. 80이상의 압력을 가하게 되면 관에 부하가 생기고 하이드로 벤치가 버티질 못하기 때문에 80이상의 압력을 가하지 못했다. 따라서 약간의 오차가 발생할 수 있다.4. 유체 실험 결과 및 토론실험을 전반적으로 살펴보면 오차가 존재하는 것을 알 수 있다. 이유를 꼽자면 가장 큰 이유는 실험실 내부 온도의 변화다. 사람의 체온으로 인해 실험실 내부 온도가 상승하고 본 실험자 또한 실험실 내부가 더워 환기를 요청하기도 하였다. 그로 인해 온도변화가 심하고 오차가 발생하는 가장 큰 원인이 됐다고 볼 수 있다.이번 실험에서 어려웠던 점은 아직 유체역학을 수강하지 않아 기초적인 지식 없이 임해 이해하기가 약간 힘들었다. 하지만 예비 레포트와 조교님의 이해하기 쉬운 설명, 그리고 틈틈이 던져주시는 질문에 뇌리에 확실히 박히고 이 실험을 왜 하는지 이해가 되었다. 또한 실험조건과 실험횟수 실험방법 등 의 여러 가지 조건이 만족되어야 정확한 측정치를 얻어낼 수 있는 것 같았고 제트 충돌 시험은 기계적인 일을 얻는 실험이었고 수력발전소의 경우 물의 위치에너지가 운동에너지로 변환되어 높은 수압의 유체를 터빈에 충돌시키는데 이 실험과 같은 원리장치라고 생각한다.
1. 서론1) 랩온어칩(Lab On a Chip)랩온어칩(lab on a chip)은 DNA칩이나 단백질 칩을 한 단계 발전시킨 바이오칩의 일종으로, 적은 양의 시료 및 시약 사용, 짧은 분석 시간 등으로 인한 분석 비용 절감, 높은 정밀도 및 정확도, 전 과정의 전문화로 비전문가도 사용이 쉽고, 소형화로 휴대가 간편하여 현장에서의 분석이 가능하다는 것 등의 많은 장점이 있다.미세유체공학(micro fluidics)과 관련된 MEMS(Micro Electro Mechanical System)기술을 기존의 분석기술에 접목시켜 nl에 해당하는 적은 양의 액체 시료를 칩 상에서 다룰 수 있게 되었다. 또한 독립적인 분석 장치로도 사용할 수 있지만, micro-array 등의 다른 분야와 연계하여 복합적인 분석 장치로의 개발도 가능하다.2) 미소유체역학(Micro fluidics)2차원적인 어레이구조(Micro Array)에 대한 시약 및 시료 등의 유체 적용이 섬세히 이루어지지 못한다. 이에 대한 해결책을 미소유체역학(Micro fluidics)에서 찾을 수 있다. 이러한 미세유체기술의 목적은 생물학적인 분리 및 분석 방법의 소형화이다. 극소량의 용매, 시료와 반응 액을 작은 채널에 정확히 통과시키며, 혼합하거나 분석한다. 미세유체기술의 첫 번째 장점은 소형화를 통해 시료절감 효과를 얻을 수 있다는 것이다. 미세유체의 물리적인 특성상 소량의 반응은 보다 정확하고 빠르게 일어난다. 두 번째 장점으로 자동화를 통해서 반복적인 분석이나 시료의 준비과정 등에서 실험적으로 액체를 사용하면서 발생할 수 있는 오차를 줄여준다. 세 번째 장점은 집적화이다. 정제, 표식화, 반응, 분리, 측정 등의 다양한 기능을 하나의 칩에 구현하여 시료를 채널상의 자동이송으로 완성한다.3) 현미경 이미징 시스템(Microscope Imaging System)현미경 이미징 시스템(Microscope Imaging System)은 랩온어칩을 관찰할 수 있는 광학 현미경, 이미지를 캡처할 수 있는 C는 방식으로 추적 입자의 수가 많아질수록 입자의 추적이 어려워지는 단점을 가지고 있다. PTV 기법의 장점은 3차원 속도장 측정으로의 확장이 용이하며, 상대적으로 저가의 장비를 사용할 수 있고, CCD카메라를 이용한 디지털 PIV(Particle Imaging Velocimetry) 기법보다 공간 해상도가 높다. 그러나 이 장점을 잘 활용하기 위해서는 입자를 뚜렷이 구분할 수 있을 정도로 깨끗한 입자화상을 얻어야하고, 입자 각각을 식별할 수 있을 정도의 낮은 입자 수와 밀도를 가져야 한다.2. 이론1) 평판유동평판 유동이란 고정된 평판 위에 속도 V로 움직이는 유체의 유동을 의미한다.이번 실험에서 사용한 미소유체 관로를 평판이라고 가정하고 Navier-Stokes 방정식을 풀어서 나온 유속의 분포는V(y)= {1} over {2 mu } BULLET {TRIANGLE P} over {L} (ay-y ^{2})이고, 이때 μ는 점성계수, ΔP는 미소유체로 양 끝에 가해지는 압력차, a는 채널의 높이이다. 위 식에서 보는 바와 같이 유속은 y, 즉 높이에 관한 함수이고, 중간지점(y=a/2)에서 최댓값V_{ max}을 가지고 벽면(y=0,a)에서의 값이 0인 2차함수의 형태를 가지고 있다. 이때 V(y)를 0부터 a까지의 평균 유속 V는{2V _{max}} over {3}와 같다.미소유체로의 입구영역(entrance region)은 입구효과 때문에 속도분포가 위 식과는 다르나 입구영역의 길이는 레이놀즈수가 매우 작은 이 실험에서는 극히 적은 값(1.7×10 ^{-4}D _{ h})이다. 한편 위 식에서와 같이 평판에서 유동은 z 즉, 폭 방향 좌표의 함수가 아니며 채널의 양쪽 벽면에서 어느 정도 떨어져 있으면 유속은 z, x와 상관없이 위 식의 분포를 갖는다.2) Darcy-Weisbach 방정식h _{f} =f BULLET {L} over {D} BULLET {V ^{2}} over {2g}f : 마찰손실계수L : 두 측정 사이의 거리(m)D : 관의 직경(m)수두와 속도수두, 관의 길이 및 관경간의 관계를 표시하는 비례상수이고 주로 관의 조도에 관계되지만 흐름의 유속, 점성계수 및 관의 직경 등에도 관계가 있으며, f는 흐름과 경계면 사이에 일어나는 마찰전단응력의 크기를 간접적으로 표시하는 계수이다.3. 실험실험조건- 희석시킨 폴리스티렌 용액을 마이크로 피펫을 이용하여 미소유체관에 주입시킨다. 이 때 미소유체관에 전 실험자가 사용한 용액이나 비드가 남아있는지 현미경을 통해 확인한다.- 빠른 동영상 촬영을 위해 CCD 카메라의 해상도를 640X480 으로 맞춰 놓는다.- 실험 전 반드시 개인 보호구(실험복, 고글, 장갑)를 착용하고, 착용한 채로 절대 실험실 밖을 나서지 않는다.- 실험 후 미소유체관에 남아있는 용액과 마이크로 비드는 진공트랩을 이용해 깨끗이 세척한다.◎1주차 실험? 실험제목 : [미소유체로 관로 유속 예측]? 실험목적 : 현미경 이미징 시스템을 사용해 미소유체로의 치수를 측정하고, 유체 저장소의 수압으로 발생한 미소유체로 내에서의 유속을 Darcy-Weisbach 방정식을 통해예측한다.? 실험장치⑴ 현미경(Microscope) [삼원광학 JSB-203]CCD카메라를 통해서 캡처된 이미지의 픽셀의 크기를 측정하고 미소유체로에서 흐르고 있는 비드의 움직임을 촬영할 수 있다.⑵현미경 마이크로미터 (Microscope micrometer)광학 현미경에서 피검체의 길이를 계측하기 위한 눈금이다.⑶사각형 채널 미소 유체 칩PMMA(폴리메틸메타크릴레이트)라고 하는 투명한 플라스틱을 사출성형을 통해 제작한 것이다. 미소유체로는 사각형의 덕트(duct)형태를 띠고 있다.◎2주차 실험? 실험제목 : [마이크로 비드를 이용한 미소유체로의 유속 측정]? 실험목적 : 마이크로 비드 용액을 미소유체 칩의 저장소에 채워 수두(Pressure head)를 발생시키고 이로 인해 미소유체로 내에서 유동이 발생한다. 유동을 마이크로 비드를 통해 가시화 하고 이를 동영상으로 기록하여 유속을 구하는데 사용한다.? 실험장치⑴ 현미경(Mil Condition)D _{h}3.89663×10-5(m)L0.0585 (m)Δh0.014686906 (m)g9.81(m/s ^{2})α0.026832C92.64036075ν1.007×10-6(m ^{2} /s)D _{h} = {2ab} over {a+b}alpha = {a} over {b}C=96(1-1.3533 alpha #+1.9467 alpha ^{2} -1.7012 alpha ^{3}#+0.9564 alpha ^{4} -0.2537 alpha ^{5} )주어진 초기 값과 1차 실험에서 측정한 측정값 b을 이용하여 식V= TRIANGLE h BULLET {2g} over {C nu } BULLET {D _{h} ^{2}} over {L}에 대입하여 계산하면 다음과 같은 속도V가 나온다.V_{ avg} : 8.01717×10-5 [m/s]2) 2차 실험을 통해 얻은 측정값2차 실험을 통해 추적한 50개의 입자 궤도속도를 이용하여 미소유체로에 흐르는 유체 전체의 실제 평균 속도를 구할 수 있다.위 사진은 2차 실험에서 촬영한 영상을 imagej를 통해 유체를 흐르는 입자의 궤적을 나타낸 것이다.약 170개의 입자 궤도가 추적되었다. 170개 각각의 입자 궤도 그래프로 나타내어 이중 그래프 기울기가 완만한 입자 50개를 선발하고 다시 50개 입자들의 속도를 구했다. 분리한 50개 입자 속도를 이용하여 미소유체로에 흐르는 유체 전체의 실제 평균 속도를 구했다.다음은 그래프의 맵시를 기준으로 하여 선발한 50개의 입자번호와 입자들의 속도를 나타낸 표이다. 측정한 50개의 입자번호와 궤적 속도Notrajectory numbertrajectory velocityNotrajectory numbertrajectory velocity114.50×10-526913.56×10-5226.66×10-5271015.04×10-5356.24×10-5281055.98×10-5465.35×10-5291065.70×10-5577.34×10-5301176.48×10-5688.44×10-avg} = 5.62015×10-53) 실험으로 구한 Darcy-Friction Factor(Darcy 마찰계수)Darcy 마찰상수C_{ micro}는 식C _{micro} = TRIANGLE h BULLET {D _{h}} over {L} BULLET {2g} over {V _{exp} ^{2}} BULLET Re를 통해 구한다.Re= {D _{h} BULLET V} over {nu },Re _{2}= { D _{ h} BULLETV _{ exp} } over { nu },g=9.81 m/sD_{ h}3.89663×10-5V8.01717×10-5V_{ exp}5.62015×10-5nu1.007×10-6Re0.003102276Re _{ 2}0.002174739C92.64036075C_{ micro}132.1519438C_{ micro}/C1.426505064따라서 실험적으로 얻은 Darcy 마찰상수C_{ micro}는 이론적 마찰계수 C보다 크며,마찰상수는 약 1.4배정도 증가하였다.5. 결론미소유체역학은 유체를 사용하여 극미량의 유체의 흐름을 연구, 개발하는 기술 분야이며 나아가 미소유체역학과 Bio-Mems이 결합하여 랩온어칩(Lap-On-A-Chip)과 같은 21C 핵심 기술로 떠오르는 기술이 탄생하기도 하였다.이 기술의 기본적인 이론을 이해하기 위하여 미소유체로를 지나는 유체의 유속을 측정하는 실험을 하였다. 간단한 실험이지만 눈에 보이지 않는 아주 미세한 비드의 움직임을 현미경을 통해 포착해야하는 섬세함이 요구되는 실험이기 때문에 작은 실수나 변수에 의해서도 쉽게 오차가 발생할 수 있겠다.가장 먼저 생각나는 오차의 원인은 근사 값 처리에서 오는 문제이다. 첫 번째 실험에서, 미소유체로가 완벽한 직사각형이 아니라 사다리꼴 형상을 하고 있기 때문에 현미경으로 미소유체칩의 바닥과 천정을 촬영하여 측정한 뒤 평균값을 미소유체로의 폭으로 계산하였다. 이를 계산하는 과정에서 폭을 측정할 때 사람이 직접 손으로 마우스를 움직여 미소유체 관로의 폭을 클릭하여 측정한.
EWOD결과 레포트
