안전보건공단 담당업무충북북부지사 화학사고예방센터ㆍ공정안전보고서 심사 및 확인ㆍ공정안전보고서 M등급 사업장 기술지도ㆍ화학설비 건전성 안전관리ㆍE CA 등 정량적 위험성평가경기서부지사 안전보건2부ㆍ안전보건공생협력 프로그램ㆍ안전보건관리체계 구축 컨설팅ㆍ제조업 유해위험방지계획서 심사 및 확인ㆍ위험성평가 컨설팅ㆍ중소규모 화재폭발 기술지도프로젝트 업무충북북부지사 화학사고예방센터공정안전보고서 심사원으로서 충청북도에 설치·이전, 변경, 기존 사업장에 대한 공정안전보고서 심사 및 확인과 M등급 사업장에 대한 기술지도와 설립한 지 20년 이상된 사업장을 방문하여 노후 화학설비 건전성을 확인하고 기술지원을 하고 있습니다. 고용부 지원 사업으로는 공정안전보고서 평가 및 점검 대상 사업장을 방문하여 공정안전보고서의 운영이 잘 되고 있는지에 대한 평가 업무를 수행하고 있습니다.경기서부지사 안전보건2부안전보건 공생협력 프로그램 운영 및 안전보건관리체계 구축 컨설팅을 통해 담당 권역의 사업장 안전시스템 구축을 도왔습니다. 또한, 공장 운영 시 근로자에게 발생할 수 있는 협착 등의 잠재적 위험을 제거하는 설계가 반영되어 있는지 확인하는 유해위험방지계획서 심사 업무와 위험성평가 컨설팅을 다니며 소규모 사업장에서 위험성평가를 하는 방법에 대해 기술지원을 수행하였습니다. 또한 중소규모 화재폭발 기술지도에서는 공정안전보고서에 해당이 안되는 소규모 사업장을 대상으로 설비 운영중에 발생할 수 있는 위험성에 대해서 운전절차 확인, 안전장치 설치 유무를 확인하며 안전성을 검토하였습니다.삼성엔지니어링 담당업무평택 P-PJT RetrofitㆍOH SAS 18001 및 KOSHA 18001 운영ㆍ산업안전관리비 등 발주처 대갑업무ㆍ위험성평가 협의체 및 노사협의체 운영ㆍ고위험작업 위험성평가 및 현장 위험작업허가 관리천진 TSDI 증설공사ㆍ현장설명회 안전분야 담당, 안전분야 기술평가ㆍ산업안전관리비 등 발주처 대갑업무ㆍ건설기계 및 CUB동 현장 안전관리송도 EDISON IIIㆍ건설기계 반입 전 및 정기 점검ㆍ크레인 등 Rigging Plan 검토ㆍ신호수 및 유도원 정기 안전교육프로젝트 업무평택 P-PJT RetrofitKOSHA 180001 및 OSHAS 18001을 통해 사업장의 안전시스템을 구축하였고, 이를 운영하며 현장의 목표설정과 KPI관리를 업무를 담당하였습니다. 또한 삼성엔지니어링 사내 안전지침과 사업주가 요구하는 현장 안전 지침을 공사팀 관리감독자에게 Coordination 하고 격주간 있는 위험성평가 협의체 회의를 통해 작업의 위험성이 적절한지 판단하는 업무를 수행하였으며 현장점검을 통해 이를 실질적 지켜지는지 확인하는 업무를 수행하였습니다.천진 TSDI 증설공사신규 공종 현설시 삼성엔지니어링에서 요구하는 안전 수준을 협력사 현장대리인에게 설명을 하고 안전 부분 기술평가를 담당하였습니다. 또한 현장에서 공사에 사용하는 건설기계에 대한 안전점검과 담당하는 구역의 위험성평가를 실시하여 현장의 안전관리 업무도 같이 수행하였습니다.송도 EDISON III외곽의 건설장비를 담당하는 업무를 받아 최초에는 건설기계를 점검하는 업무를 수행하였으며, 공사가 진행됨에 따라 외벽 판넬 작업까지 담당하게 되었습니다. 대부분 건설기계 반입 점검과 정기점검과 도급 및 사급장비에 대한 크레인 복합 양중에 대한 Rigging Plan 검토가 대부분의 업무였습니다. 월 1회씩 신호수와 유도원에 대한 안전교육을 진행하였으며, 외곽 판넬공사와 부대토목 공사에 대한 협력사의 근로자 정기안전교육 업무도 같이 수행하였습니다.기아에 지원하게 된 동기 및 기아의 일원으로서 이루고 싶은 목표를 서술해주십시오[500자]안전보건공단에서 PSM 심사원으로 다양한 사업장의 공정안전보고서 심사·확인을 경험하였습니다. 기아의 PSM 담당자로서 근로자들이 출근할 때 그대로의 모습으로 퇴근할 수 있는 사업장을 만들고 싶습니다.“근본적인 안전대책을 고민하는 안전담당자”염산을 취급하는 사업장에서 염산과 과산화수소가 드레인 라인에서 혼합될 수 있다는 것을 확인하고 위험성을 알렸습니다. 두 물질이 혼합되어 염소가 발생한 사고사례를 보여주며 분리를 요청하였습니다. 사업장에서는 이미 구성되어 있는 라인을 제외한 안된 것에 한해서는 분리하겠다고 하였고, 저는 변경하기 어려운 곳은 감지기와 경보장치를 설치하고 드레인 시 밸브 조작에 대한 내용을 안전운전지침과 주기적인 비상대피훈련에 대해서 공정안전보고서에 반영하도록 요청하여 근본적인 안전대책을 해결한 경험이 있습니다.기아에서도 PSM 담당자로서 공정에서 발생할 수 있는 근본적 원인에 대한 해결책을 제시하여 근로자들이 안심할 수 있는 사업장을 만들도록 노력하겠습니다.PSM운영담당 직무에 대해 본인이 갖추고 있는 전문지식이나 기술을 기술해주십시오.[700자]충주 중대 산업사고 예방센터에서는 공정안전보고서 심사원으로 하루라도 빠르게 역량을 갖추기 위해 물질안전보건자료의 작성기준, 설비의 부식 등 건전성측정을 하기 위한 위상배열 초음파 검사 교육과 KOSHA Guide 기술기준 해설 등을 이수하여 전문성을 높이려 노력했습니다.PSM심사 중에 물질안전보건자료의 한 가지 혼합물이 금속 부식성 물질이었습니다. 영업비밀물질로, 급성독성에 대한 내용이 없었고 관리대상물질로 지정이 되지 않은 물질이었습니다. 저는 물질에 대한 화평법에 제출된 LOC를 보자고 하였고, 밴더사에서는 이미 안전보건공단에서 승인이 나왔으며, 해당 물질은 인체에 무해하다는 주장을 하였습니다. 저는 LOC의 경우 승인형식이 아닌 등록형식으로 번호는 자동부여가 된다는 설명과 구성성분의 모든 물질에 대한 자료를 제출하는 화평법에 의한 LOC 확인이 필요하다고 말하였습니다. 확인결과 위험하지 않는 물질이었고 단순 기재실수로 인한 사건이었지만, 평소였으면 무심코 지나쳤을 부분을 정말로 위험한 물질인지 확인이 가능했던, 심사원으로서의 역량을 확인한 경험이라고 생각합니다.
화학공정안전Ⅱ(계란 폭발 실험)결과보고서실험목적부탄의 LEL과 UEL을 알아보고, 부탄과 산소의 폭발을 최대화 할 수 있는 조건들을 찾아보고 그 조건들을 만족시켜 계란 폭발을 최대화한다.실험준비물부탄(C _{4} H _{10}), 터들러 백, 달걀 껍질, 주사기, 순간접착제, 보안경, 테이프, 구리선, 점화원, 헤어 드라이기실험이론산소와 부탄의 폭발 화학 반응식:C _{4} H _{10}+6.5O _{2} → 4CO _{2}+5H _{2} O① 화재삼각형계란 폭발 실험에서 각각의 요소를 연소의 3요소에 접합시켰을 경우 가연성물질(연료)는 부탄, 산화제(산소 또는 공기)는 산소, 점화원은 전기에너기가 된다.※부탄과 산소의 성질○ 부탄(C _{4} H _{10}): 화재 삼각형 중 연료가 되는 물질이다.-부탄의 연소한계(LEL)는 1.8% 이고 연소상한(UEL)는 8.5% 이다.-부탄의 몰질량은 약 58g/mol 로서 산소보다 무거우므로 산소의 아래에 위치하게 된다. 따라서 폭발이 원활하게 이루어지도록 하기 위해서는 계란을 흔들어 부탄과 산소가 충분히 섞일 수 있도록 해야 한다.-부탄은 가연성 물질로서 열이나 불꽃에 노출이 되면 화재 및 폭발의 위험 이 있으므로 실험 시 항상 유의해서 취급 해야 한다.○ 산소(O _{2}): 화재 삼각형 중 산화제 가 되는 물질이다.-산소는 부탄과 섞여서 폭발을 만들어 내는 물질이다.-산소의 몰질량은 약 32g/mol 로서 부탄보다 가벼우므로 부탄의 위에 위치하게 된다. 따라서 폭발이 원활하게 이루어지도록 하기 위해서는 계란을 흔 들어 부탄과 산소가 충분히 섞일 수 있도록 해야 한다.② 최소산소농도(MOC)연소에 있어서 산소 또는 연료 못지않게 중요한 요소로 실험에 쓰일 부탄의 최소산소농도는 질소/공기에서는 12%이고 이산화탄소/공기에서는 14.5%이다.③계란의 폭발 원리계란 속의 부탄이 폭발할 수 있수록 연소한계와 연소상한 사이에 맞추고 점화하여 폭발시킨다.④ 연소하한계(LEL과 UEL)증기와 공기의 혼합물은 증기가 특정한 농도때에도 연소하지 않는다. 혼합기체는 성분농도가 LEL과 UEL 사이에 존재할 때만 연소할 수 있다. 연소한계 값의 단위는 일반적으로 연료의 부피 백분율을 사용한다. 부탄의 LEL은 1.8%이고 UEL은 8.5%이다. 따라서 폭발이 일어나기 위해서는 1.8%에서 8.5% 사이의 부탄의 농도가 필요하다.1. 실험방법(실험 전)1. 실험방법(실험 전)① 계란을 구입하여 계란 윗부분에 구멍을 낸다.② 구멍을 낸 부분을 주사기를 이용하여 달걀의 내용물을 제거 한다.③ 내용물을 다 뺀 계란을 세척한 후 물을 주입하여 부피를 측정한다.④ 주사기로 계란에 물을 빼고 계란을 건조시킨다.⑤ 구리선을 꼬아 계란의 상단부와 하단부에 연결한다.⑥ 실험 전 점화원을 이용하여 계란내부의 구리선에 스파크가 튀는지 확인한다.⑦ 계란의 부피 값에 맞추어 부탄의 UEL 과 LEL을 계산하여 부탄과 산소의 주입할 양을 정한다. (부탄의 LEL은 1.8% 이고 UEL은 8.5%이므로그 중간값인 약5.1%값으로 한다.)⑧ 주사기를 이용하여 계란 내부에 정한 양만큼 부탄을 주입한다.⑨ 부탄이 가라앉지 않고 산소와 잘 섞일 수 있도록 흔들어 준다.⑩ 계란 속에서 부탄과 산소가 빠져 나가지 않도록 공기 주입부에 테이프를 붙인 후 달걀을 고정시키고 계란과 연결된 구리선에 점화기를 연결한다.⑪ 점화기를 작동시켜 계란이 폭파하는 순간 고속카메라로 파편의 속도를 측정하여 폭발 세기를 가늠한다.주의사항① 부탄(C _{4} H _{10})은 쉽게 폭발이 일어날 수 있는 가연성 물질이므로 실험을 할 때에는 적절한 보호구(보안경 등)를 꼭 착용하고 항상 안전거리를유지하며 실험을 해야 한다.② 폭발시험 시 위험요인이 될 수 있는 물체(부탄가스, 주사기) 등을점화원과 계란으로부터 안전거리를 확보하여 배치해둔다.실험계획① 계란을 건조시키는 이유계란내부가 완전히 건조하지 않을 경우 계란 내부에서 스파크가 잘 일어나지 않고 스파크가 일어난다 하더라도 폭발은 일어나지 않거나 소규모의 폭발이 일어 날 수 있기 때문에 폭발 실험전 움직이게 하여 전류를 잘 흐르게 하는 대표적인 도체이다. 도체에는 금, 은, 구리 등이 있는데 구리가 가장 쉽게 구할 수 있는 물질이기 때문에 구리를 선택했다.③ 구리선의 위치계란에서 가장 단단한 부분은 계란의 상단부와 하단부이고 가장 약한 부분은 계란의 중간부분이다. 따라서 구리선의 위치를 계란의 상단부와 하단부에 위치시켜 가장 약한 부분인 계란의 중간부분에서 폭발이 일어나게 하여 계란의 파편이 날아가는 속도를 증가시킨다.④ 폭발 전 계란을 흔드는 이유부탄(≒58g/mol)과 공기(≒29g/mol)는 서로 무게가 다르므로 무게가 좀 더 무거운 부탄이 공기의 아래로 가라앉는다. 따라서 계란을 흔들지 않고 그대로 실험을 진행할 경우 부탄과 공기가 제대로 섞이지 않아 폭발을 일으키기 힘들다. 반드시 실험 전 계란을 충분히 흔들어야 한다.⑤ 계란에 테이프를 붙이는 이유계란에 테이프를 붙이지 않으면 산소와 부탄을 주입한 구멍으로 기체가 새어 나가기 때문에 부탄의 농도가 미리 계산한 LEL과 UEL 사이의 값에서 벗어나는 값이 된다. 따라서 계란에 테이프를 붙여 외부로 혼합된 기체가 새어나가지 않도록 해야 한다.⑥ 부탄의 농도를 약 5.1%로 하는 이유폭발의 강도를 최대화하기 위해서는 부탄의 농도를 LEL(1.8%)과UEL(8.5%)의 중간 값인 약 5.1%로 해야 한다. 이는 교수님이 수업시간에 언급하셨던 부분을 참고하였다.첫 실험 결과2013.10.31 1차, 2차 실험결과① 첫 번째 실험.-계란의 부피: 49cc,-주입한 부탄의 양: 약 2.5cc-실험결과: 실패② 두 번째 실험.-계란의 부피: 50.7cc-주입한 부탄의 양: 약 2.6cc-실험결과: 실패첫 실험 후 반성왜 터지지 않았는가???(조원들과의 논의결과)① 계란에 계산된 부탄의 양만을 주입하고 공기는 새로이 주입하지 않았다.② 계란내부에서 부탄과 공기가 제대로 섞이지 않았다.③ 구리선이 너무 길어 전류의 전달이 제대로 되지 않아 스파크가 강하게 발생하지 않았다.보완한 점① 부탄을 주입하기 이전에 계란내교수님께 자문을 구했는데 교수님께서 “나 같았으면 모터를 이용해서 섞었을 거 같은데?”라고 말씀하신데서 영감을 얻어 드라이기를 사용하였다.드라이기를 사용한 이유는 계란외부에 열을 가할 경우, 계란내부에서 대류현상이 일어나 부탄과 산소가 잘 섞이게 되고 또한 계란내부의 기체가 팽창하여 폭발이 훨씬 더 잘 일어나게 된다.③ 구리선의 위치변경계란의 상단부와 하단부에 구리선을 연결할 경우, 계란의 약한 부분인 중간부분이 폭발되어 날아가기 때문에 파편의 속도는 빨라질 수 있지만, 그렇게 하게되면 구리선의 길이가 너무 길어지게 되어 전류가 방전되어 스파크의 세기가 약해지게 된다. 그러므로 계란의 중간부분에 구리선을 설치하여 구리선의 길이를 최대한 짧게 하여 전류의 방전을 최소화한다.2. 실험방법(첫 실험 후)2. 실험방법(첫 실험 후)첫 실험 후 미흡했던 부분을 보완하여 실험방법을 수정하였다.① 계란을 구입하여 계란 윗부분에 구멍을 낸다.② 구멍을 낸 부분을 주사기를 이용하여 달걀의 내용물을 제거 한다.③ 내용물을 다 뺀 계란을 세척한 후 물을 주입하여 부피를 측정한다.④ 주사기로 계란에 물을 빼고 계란을 건조시킨다.⑤ 구리선을 꼬아 계란의 양쪽 중앙부분에 연결한다.⑥ 실험 전 점화원을 이용하여 계란내부의 구리선에 스파크가 튀는지 확인한다.⑦ 계란의 부피 값에 맞추어 부탄의 UEL 과 LEL을 계산하여 부탄과 산소의 주입할 양을 정한다. (부탄의 LEL은 1.8% 이고 UEL은 8.5%이므로그 중간 값인 약5.1%값으로 한다.)⑧ 주사기를 이용하여 산소를 충분히 주입시켜 환기를 시키고계란내부에 정한 양만큼 부탄을 주입한다.⑨ 부탄이 가라앉지 않고 산소와 잘 섞일 수 있도록 흔들어 준다.⑩ 헤어 드라이기를 이용하여 계란의 외부를 가열한다.⑪ 계란 속에서 부탄과 산소가 빠져 나가지 않도록 공기 주입부에 테이프를 붙인 후 달걀을 고정시키고 계란과 연결된 구리선에 점화기를 연결한다.⑫ 점화기를 작동시켜 계란이 폭파하는 순간 고속카메라로 파편의 속도를 측정하여 폭발 세기를 가늠한걀)-주입한 부탄의 양: 약 3cc-실험결과: 실패② 네 번째 실험-계란의 부피: 54cc-주입한 부탄의 양: 약 3cc-실험결과: 실패(폭발은 했지만 늦게 폭발하여 촬영을 하지 못함)③ 다섯 번째 실험-계란의 부피: 53cc-주입한 부탄의 양: 약 3cc-실험결과: 성공모든 실험이 끝난 후① 이번 실험에서는 부탄을 달걀로 삽입 중에 주사기의 니들부분에 남아있을 수 있는 부탄의 양을 고려하여 주입량에 소량의 부탄(약 0.3cc)을 더 삽입하였다.② 네 번째 실험에서 점화원을 통해 세 번의 스파크를 주었지만, 폭발이 일어나지 않았다. 그런데 네 번째 스파크를 주었을 때 계란은 폭발하였다. 이로보아 점화원에서 주는 스파크의 크기가 약했거나 제대로 점화가 되지 않았음을 알 수 있다.③ 실험을 거듭한 결과 구리선이 가까울수록 더 선명한 스파크가 일어난다는 것을 알게 되었고 그리하여 다섯 번째 실험에서 전 실험에서보다 두 개 구리선의 간격을 가장 좁게 만들어 실험을 진행하였다.실험결과자료실험결과자료Zero time:x[m]y[m][ms]_11.8_ 3조 4차_11.8_ 3조 4차00.29690.10410.29360.10420.30930.106630.31580.113140.33210.11750.34380.126260.35750.133370.36730.134680.37970.137990.39080.1438100.40320.1483110.42010.1522120.42730.1568130.4390.1594140.44750.1653150.45860.1712160.46710.1731170.47620.1751x축y축이동거리0.1793m0.0771m속력0.0105m/ms0.00454m/ms총 속력0.0115m/ms위의 그래프는 부피 53cc, 주입된 부탄의 양이 3cc인 계란이다.부탄의 농도는 약 5.66%로서 부탄의 UEL값과 LEL값의 중간정도의 값이 된다. 또한 구리선의 간격을 충분히 짧게 하여 스파크가 선명하게 일어나게 하였으며 폭발 전 드라이기로 열을 충분히 가하여 계란 내
화학공정안전Ⅱ(Ventilator실험)결과 보고서 -3조-1. 실험목적누출 사고가 발생했을 경우 얼마나 빠른 시간 내에 누출된 가스를 제거하느냐가 누출 사고의 핵심이다. 이 실험을 통해서 누출 가스를 빠른 시간 내에 환기 시키는 방법을 알아보고, 더 나아가 산업현장에서 누출 사고가 일어났을 경우 효과적인 대처 방법을 습득한다.2. 실험준비물드라이아이스(CO _{2}), 팬, 모터, 건전지, 건전지 통, 목장갑, 스카치 테이프, 우드락, 철사, 페트병, 접착제, 송곳, 칼, 가위3. 실험이론누출이 생겼을 경우 누출량을 결정 하는 4요소.1. Hole size 구멍의 크기2. Operation pressure 압력3. Phase(Vapor, Liquid, 2Phase) 증기, 액체, 2가지 상태4. Release Duration 누출시간→1, 2, 3번은 사고 시에 결정할 수 있는 요소가 아니지만 4번은 사람이 컨트롤가능하다. 누출 시 얼마나 빠른 시간 내에 가스를 환기 시킬 수 있느냐가 누출사고의 핵심이다.우리가 할 실험에서도 드라이아이스에서 나오는 수증기를 얼마나 빠르게 상자 밖으로 환기시키느냐가 핵심이 된다.- 환기의 정의: 환기는 보통 실내의 공기를 창밖의 공기와 교환하는 뜻으로 사용된다. 창문이나 환기통 등을 이용하는 자연환기와 송풍기나 환풍기를 사용하는 기계환기(강제환기)로 나눈다. 일반적인 환기의 목적은 더러워진 공기의 갱신(更新)과 열이나 습기 등의 제거이다. 우리 조는 이 실험에서 송풍기나 환풍기를 사용하여 상자 안의 드라이아이스를 상자 밖의 공기와 교환하는 기계 환기를 하게 된다.-환기의 목적: 공기 속의 폭발성 증기를 희석하여 연소성 혼합물을 생성하지 못하게 하고 폭발을 방지하기 위함이다.베르누이의 법칙[그림1]에서처럼 밀도 d인 물이나 공기가 저항 없는 튜브를 왼쪽에서 오른쪽으로 흐른다고 할 때 단면적이 좁은 B점의 유속V _{B}가 A점의 유속V _{A}보다 빠르다. 이는 호스로 물을 뿌릴 경우 출구의 구멍을 작게 하면 물이 빠르게 분출되는.⑤ 물분무를 이용하여 증기를 줄이거나 증기구름을 흩뜨려서 물이 누출물과 접촉되지 않도록 하시오.⑥ 물질이 흩어지도록 두시오.⑦ 오염지역을 환기하시오.⑧ 위험하지 않다면 누출을 멈추시오.⑨ 피해야할 물질 및 조건에 유의하시오.-이산화탄소의 안전한 저장방법① 직사광선을 피하고 환기가 잘 되는 곳에 보관하시오.② 용기는 열에 노출되었을 경우 압력이 올라갈 수 있으므로 열에 폭로되지 않도록 하시오.③ 피해야할 물질 및 조건에 유의하시오.4. 실험방법① 가장 적절한 팬을 선정한다.(우리 조는 CPU COOLER 내부의 팬을 선택함)② 아크릴 상자 덕트에 직접 연결 할 수 있는 페트병을 자른다.③ 우드락을 이용하여 팬을 지지할 수 있는 틀을 만든다.④ 페트병과 팬을 연결한다.(청소기가 완성된다.)⑤ 드라이아이스를 아크릴 상자 내부에 넣는다.5. 주의사항드라이아이스의 표면온도는 무려 -78.5℃까지 내려가므로 드라이아이스를 만지거나 취급할 때에는 반드시 동상에 걸리지 않도록 장갑을 끼어야 한다.6. 실험계획① 국소배기 방식과 희석식 환기국소배기 방식은 내부의 오염된 공기를 바깥으로 빼내어서 환기하는 방식이고 희석식 환기는 바깥의 신선한 공기를 내부로 끌어들여 오염된 공기를 희석 시키는 방식이다.-국소배기 방식을 사용할 경우:상자 내부에 팬(fan)을 설치하여 가동시켜 구멍을 오염원 자체를 빠져 나갈 수 있도록 한다.- 희석식 환기 방식을 사용할 경우:배기 통로 입구에 팬(fan)을 설치하여 새로운 공기를 상자 내부로 이동시켜 오염된 공기를 희석시킬 수 있도록 한다.② 배기통로의 위치에 따른 환기배기통로가 위로 향하는 경우와 옆으로 향하는 경우 2가지를 생각해 볼 수 있지만, 드라이아이스에서 나오는 기체는 성질상 가라앉기 때문에 배기통로를 위로 향하게 하는 것 보다 옆으로 향하게 해서 환기를 하는 것이 더 효율적이다.밑에 그림에서 보는 것과 같이 후드를 열었을 때 일정한 공기 흐름속도를 갖게 하는 것이다. 이러한 형태 또는 공기속도조절능력은 오염물을 후드 밖으로 나오지 못게 된다. 두가지 방식을 혼합 하는 것이 상자 내부에 오염원을 확산 시키지 않고 환기시키기 더 쉽다고 판단했기 때문에 어느 한 방식을 사용하지 않고 두 장치의 장점을 합쳐서 새로운 환풍기를 만들었다.7. 실험준비어떻게 하면 더 빠른 시간 내에 아크릴 상자 내부의 기체를 더 빠르게 배출 시킬 수 있을지 조원들과 논의한 끝에 진공청소기의 원리를 이용하자는 결론이 나오게 되었다. 간단한 진공청소기의 원리로는 청소기 내부의 프로펠러가 강하게 회전하면서 청소기 내부를 외부의 보통 기압보다 낮은 기압 상태로 만든다.청소기 내부의 기압이 외부에 비하여 낮아지게 되면 고기압에서 저기압으로 이동하는 기체의 원리에 의하여 고기압 상태인 청소기 외부공기가 저기압 상태인 청소기 내부로 빨려 들어오게 되는 것이다.1. 가장 먼저 여러 가지 팬을 만들고 또는 구입하여 최적의 팬을 결정했다.① 깡통을 잘라 바람개비 모양으로 만든 팬깡통을 잘라 바람개비 모양으로 팬을 만들어 봤다. 하지만 바람개비 모양으로의 고정이 쉽지 않고 모양 또한 균일하지 않아 적절하지 않다고 판단하였다.바람개비 모양의 팬보다는 고정이 훨씬 쉬웠으나 역시 모양이 균일하지 않아서 원하는 만큼의 바람의 세기가 나오지 않아 적절하지 않다고 판단하였다.②깡통의 밑부분을 축으로 철판을 잘라 만든 팬앞서 만든 팬들에 비하여 모양이 균일하여 훨씬 안정되게 회전을 했지만 팬의 크기가 너무 작고 바람의 세기 또한 충분히 강하지 않아서 적절하지 않다고 판단했다.③책상용 청소기 내부의 팬모양이 균일하고 팬의 크기 또한 적절할 뿐 아니라 날개의 크기도 충분히 커서 앞서 말한 3개의 팬보다 훨씬 강한 바람의 세기를 만들어 낼 수 있었고 조원들과의 논의 끝에 이 팬으로 결정 하였다.④CPU COOLER내부의 팬패트병을 잘라 덕트와 펜을 연결 할 수 있는 부분을 만든다.2. 팬과 덕트를 연결할 수 있는 페트병을 만든다.우드락과 철사를 이용하여 페트병의 뒷부분에 팬을 연결하여 완성한다.페트병 뒷부분의 팬에 모터와 건전지를 연결하여 팬을 회전시키페트병의 상단부를 흡입구, CPU COOLER팬을 청소기 내부의 팬과 비교하여 흡입하는 구조를 생각하여 실험도구를 만들었지만 실험실에서 사용될 아크릴 상자 내부의 압력을 생각하지 못하였다. 그리하여 예비실험 때 종이 상자를 아크릴 상자, 원통형 과자상자를 후드, 드라이아이스를 담배연기로 가정하여 실험한 결과 상자 내부의 담배연기를 효과적으로 배출시킬 수 있었지만, 실험실에서 아크릴 상자의 경우 상자 내부와 상자 외부의 기압의 차이가 다르기 때문에 예비실험과는 다른 결과가 초래했다고 생각한다.또한 다른 조가 다양한 모양의 팬을 제작한 것을 보고 우리조가 팬을 선택하는데 있어서 너무 단편적으로 생각했기 때문에 팬의 날개부분의 크기나 팬의 무게 등과 같은 것에만 집착하고 팬의 모양을 색다르게 할 생각을 하지 못했다.그리고 예비실험에서 담배연기와 드라이아이스 기체의 성질을 생각하지 않은채 예비실험에서 조원 모두 납득할만한 결과를 얻어 실험실의 환경을 고려하지 않은채로 실험에 임해서 예비실험과 본실험의 결과가 다르게 나올 것을 예상하지 못하였다. 또한 예비실험에서 아크릴 상자를 가정하여 사용한 종이상자는 상자의 내부를 관찰할 수 없기 때문에 와류현상을 미처 발견하여 보완하지 못하고 본 실험을 진행했기 때문에 본 실험에서 와류현상이 발생 하였다.9. 보완한 점처음 만들었던 모양으로 실험을 해보니 팬과 연결된 후드가 너무 길어서 드라이아이스와 거리가 멀어져 제대로 된 환기가 되지 않았고 또한 팬의 속도 또한 1.0m/s로 너무 낮게 나와서 그 자리에서 뒤쪽과 앞쪽을 잘라서 아래의 사진과 같이 다시 만들었다.위 사진과 같이 만들어서 다시 환기를 해보았더니 아까와는 다르게 확실히 환기가 잘 되었고 바람의 세기도 2.2m/s로 상당히 높게 나왔다. 하지만 문제점은 환기를 할 때 위의 뚜껑을 닫으면 와류가 심해지고 뚜껑을 열었을 때만 환기가 잘된다는 문제점이 있었다.그 이유는 조원들의 논의결과 아크릴 상자 안은 상자 바깥에 비해서 압력이 낮으므로 대기 중 두 지점 사이의 압력이 571 TIMES 10 ^{-1} ) ^{2}} =1.022(m/s)우리 조는 x축과 y축의 값을 모두 고려하여 계산하였다.x축과 y축 모두 시간에 따른 이동한 거리로 잡고 총 걸린 시간(7ms)으로 나중거리에서 처음거리를 뺀 값을 나누어 x축의 속력과 y축의속력을 구하였다. 그리고 x축의 속력과 y축의 속력을 피타고라스의 공식을 이용하여 총 속력을 구하였다.우리 조가 이 방법으로 속력을 구한 이유에는 두 가지 이유가 있다.첫 번째로 연기의 이동을 다음 그래프와 같이 생각을 했기 때문에 x축과 y축의 값을 모두 이동거리로 생각하여 계산하였다.0 0.2339 0.2342 0.2371 0.2377 0.2383 0.239 0.2396 0.2406 x축(m)y축(m)0.07660.0760.07570.0750.07440.07370.07410.0741010. 실험결과자료11. 실험을 마치며우리가 실험한 내용은 아크릴 상자 안의 드라이아이스 연기를 환기시키는 비교적 간단한 실험이었지만 이것을 심화시켜 생각하면 공장 내의 유독가스가 누출되었을 때 유독가스로 인한 피해를 줄이기 위하여 설치하는 환기장치라 할 수 있다.이 실험을 통해서 우리조가 궁금증을 느끼게 된 부분은 크게 두 가지인데 첫 번째로는 와류현상이 발생하지 못하게 하려면 어떻게 해야 할지 이고 두 번째로는 환기장치를 이용하여 유독가스 환기 시 유독가스 처리 방법이다. 세 번째로는 실제로 공장에서는 어떤환기방법을 이용하는지 궁금했다.1.와류현상이 일어나게 될 경우??유독가스를 배출하기 위하여 환기장치를 가동했을 때 와류현상이 일어나게 되면 유독가스가 포집되어 환기되는 것이 아니라 오히려 공장 내부로 확산이 일어나게 된다. 이렇게 와류현상이 일어나게 될 경우 공장 내의 피해가 더 커지게 되어, 더 많은 사상자를 발생시킨다.그렇다면 와류현상이 일어나지 않도록 하려면 어떻게 해야 하는가?우리조가 실험을 진행할 때에는 단지 프로펠러를 아크릴 상자의 덕트와 연결하게 되어 와류현상이 일어났다. 실험이 끝나고 이 점을 보완하기
단진자 운동과학기술글쓰기담당교수: 박종순실험일: 2012년 3월 20일조원: 김요섭 모성주 신진용이동진 허성율Ⅰ.실험목적진동하는 진자의 운동을 관찰하여 주기를 측정하고 이론값과 실험값을 비교하여 진자의 주기가 실의 길이에만 영향을 받는지에 대하여 알아본다.Ⅱ.이론적 배경그림①길이실의 한 끝을 고정하고 다른 끝에 질량인 추를 매달고 흔들면 단진자 운동을 하는데 이것을 단진자라고 한다. 이 단진자에 작용하는 힘은 중력와 장력이다. 그런데 원호의 접선 방향으로의 중력의 분력와 장력는 평형을 이루므로 물체에 실제로 작용하는 힘은 중력의 분력이다. 이 힘이 복원력이다.(단)여기서 물체는 변위에 비례하고 변위와 반대 방향인 힘을 받는다. 단진자의 주기는 단진동의 주기 공식에을 대입하면 된다.그러므로 주기는 진자의 질량이나 진폭의 크기에 관계없이 진자의 길이와 관계가 있다.Ⅲ.실험 재료재료: 자, 지우개(추 대용), 각도기, 실, 선풍기(삼각 스텐드 대용)Ⅳ.실험 방법⑴.선풍기에 실을 매단다.⑵.실과 지우개를 연결한다.⑶.각도를 재고 지우개를 움직인다.⑷.주기는 10번을 기준으로 잡아서 잰다.⑸.각도(30DEG ,60DEG ), 지우개(10g,22g) 실의 길이(0.7m,1m,2m)를 바꾸면서 ⑵~⑷번을 반복한다.Ⅴ.실험 결과(pi =3.14l=줄의 길이g=중력가속도)오차= {|실험값-이론값|} over {이론값} TIMES 100%※ 각도theta 가 변할 때l1mm10gT이론값2.006theta T실험값T평균값오차(%)1회2회3회30°2.0712.0712.0722.0713.2460°1.9871.9881.9901.9880.89※ 길이l이 변할때theta 30°m10glT실험값T평균값T이론값오차(%)1회2회3회0.7m1.6571.6581.6571.6571.6781.251m2.0722.0722.0722.0722.0062.292m2.8912.8922.8922.8922.8371.93※ 질량m이 변할때l1mtheta 30DEG T이론값2.006mT실험값T평균값오차(%)1회2회3회10g2.0752.0762.0772.0763.4922g2.0212.0212.0212.0210.74Ⅵ.분석 및 고찰전체적으로 오차율은 5% 이내로 만족할만한 실험결과가 나왔다. 오차가 생긴 원인을 찾아보자면●첫째 공기의 저항으로 인해서 실험값이 이론값과 다르게 나오기 때문에 오차가 발생하였다.●둘째 주기를 측정할 때 사람의 눈 짐작으로 주기를 재기 때문에 다시 한 번 오차가 발생했다.●셋째 실과 선풍기를 연결하는 고정점이 이론과는 다르게 약간의 마찰이 발생하기 때문에 이것 또한 오차를 발생시켰다.실험을 해본결과 질량m과 각도theta 가 변해도T에는 영향을 미치지 않고 오로지 실의 길의l만T에 영향을 미친다는 것을 알 수 있었다.Ⅶ.참고문헌그림①http://blog.naver.com/abio2000?Redirect=Log&logNo=150077410165※ 이론값길이2M1M70cm이론값2.842.001.68※ 실험값줄의 길이2M2M2M2M추 무게22g10g22g10g각도60°60°30°30°주기2.872.922.862.89줄의 길이1M1M1M1M추 무게22g10g22g10g각도60°60°30°30°주기2.031.992.022.07줄의 길이70cm70cm70cm70cm추 무게22g10g22g10g각도60°60°30°30°주기