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<육식의 종말을 읽고> 서평 평가A좋아요

Ⅰ. 서론 - 육식 없는 삶이란?오늘 점심으로 먹은 돈까스, 저녁으로 먹은 불고기. 또 내가 좋아하는 양념치킨. 이것들의 공통점은 무엇일까? 바로 고기이라는 것이다. 이처럼 나에게 있어서 육식은 뗄래야 뗄 수 없는 존재이다.서평으로 쓸 책을 고르던 중 이런 나의 눈에 띈 책이 있다. 바로 제레미 리프킨이 지은 이란 책이다. 아니 고기처럼 맛있는 음식이 어디 있단 말인가? 물론 나도 전부터 육식보다는 채식을 해야 인간의 삶이 윤택해 진다는 말을 들어보기는 했다. 채식주의자들은 채소만으로도 삶에 필요한 충분한 영양소를 얻을 수 있다고 하고, 채식을 할 때가 육식을 할 때보다 더 건강하게 살 수 있다고 한다. 하지만 나에게 그런 주장은 채식주의자들이 주장하는 억지스러운 주장으로 들릴 뿐이었다.이 세상에 육식이 없다면 어떻게 될까? 고기에는 채소들이 주지 못하는 단백질 같은 영양소가 풍부하게 들어있기 때문에, 고기를 먹어야만 기운이 나서 힘을 쓸 수 있을 것 같다. 채식만 한다면 육식을 할 때보다 금방 배가 고플 것 같기도 하다. 특히 밥 먹을 때마다 고기의 씹는 즐거움이 없다면 밥 먹는 시간이 그리 유쾌할 것 같지는 않다.우리의 식습관을 살펴보면 고기에 중독되어 있다고 봐도 무리는 아니다. 서구화된 입맛은 어린아이들도 점심으로 가볍게 맥도날드 햄버거에 가서 빅맥을 사 먹고, 연인들은 분위기 좋은 레스토랑에서 스테이크를 썰어 먹는다. 만약에 빅맥에 고기 2장을 얹어주는 것이 아니라 토마토 2장을 얹어준다면, 분위기 좋은 레스토랑에서 스테이크가 아니라 샐러드만 먹는다면 그만큼 인기가 있지도 분위기가 살 것 같지 않다.한국의 육류 소비량도 해마다 꾸준히 늘어 2006년 한 해 1,600,000톤 가까이 소비했다고 한다. 이렇게 많은 사람들이 먹는데, 내가 좋아하는 고기를 내 맘대로 먹으면 안 될 이유라도 있는 것일까? 고기의 소비를 줄여서 야채와 과일의 소비를 늘리려는 음해 세력이 있는 것은 아닐까? 이런 오해와 불신을 가득 안은 채 책의 첫 장을 넘겼다. 과연 작가가 지위와 신분을 명확히 구분해 주는 정치적, 사회적 수단으로 쇠고기가 사용되기도 하였다. 최고 부위의 고기는 윗사람들이 먹고, 질이 떨어지는 부위는 아랫사람들이 먹게 하는 식으로 말이다. 또, 식민지 특권을 나타낼 수 있게 영국인들은 지방이 풍부한 쇠고기를 즐겨 먹었는데 이는 풍요의 상징으로 자리잡았다. 우리가 한때 신성화했던 소가 이제는 식용의 대상에 지나지 않는다니 소의 입장에서는 참 극적인 변화가 아닐 수 없다.19세기 말에는 날이 갈수록 늘어나는 중산층과 노동자의 육식 수요를 감당하기 힘들 정도로 늘어나게 된다. 그에 따라 새로운 목초지를 찾아 북아메리카 서부 평원의 초원지대를 쇠고기를 공급하기 위한 육우용 목초지로 개간하였고, 이 과정에서 버펄로가 멸종이 되고 원주민들은 쫓겨나 지정 거류지에 격리되고 만다. 1870년대 이전에는 버펄로의 수를 세기가 숲의 나뭇잎 수를 헤아리는 것이 더 쉬워 보일 정도로 버펄로가 많았지만, 몇 년이 지나자 수천 년 동안 삶의 터전이었던 서부 지역에서 완전히 자취를 감추게 된다. 이에 따라 음식, 의복, 주거에 필요한 만큼만 버펄로를 사냥하면서 공생관계를 유지해 왔던 인디언들은 목축업자들이 버펄로를 제거하자 굶주림에 떨게 됐다.이처럼 미국의 서부지역을 개척하려는 영국인들에게 문제점이 있었다. 그것은 5000마일 이상 떨어진 영국소비자들에게 어떻게 효과적으로 연결시키느냐 하는 것이었다. 이것은 철도의 서부확장, 냉동기술의 발전, 자본의 유입을 통해 문제점이 해결되었다. 미국으로 꾸준히 밀려들어오는 거대한 자본은 서부를 집어 삼키고 거대한 축산 회사를 설립하였다. 이러한 목축사업은 곧 여러 나라들의 농업과 경제 관계를 변화시켰으며, 결국에는 환경에 커다란 혼란을 가져오게 됐다. 거대한 자본에 의해 미국의 토지 40%정도가 식민지화 되었고, 서부 평원에 급격히 늘어난 소들은 초원을 매우 황폐하게 만들었으며, 수백만 면적의 땅을 파괴하고 천연 생태계를 서서히 약화시키는 등 많은 문제점을 야기했다. 작가는 우리가 알고 있는 철도를 하고, 세척하는 속도는 가히 획기적인 수준이었다.이로 인해 문제점들이 생기기 시작한다. 먼저 일하는 작업장과 작업자의 위생상태가 엉망이었고, 연방 검사관들의 권한은 점점 축소되어 과거 생산 라인의 모든 가축을 일일이 검사하던 때와는 달리 1%도 못 미치는 가축만을 검사하게 된다. 이로 인해 소에게서 여러 가지 질병이 발생하게 되었다. 무엇보다 광우병에 감염된 소로 인해 소의 목숨도 빼앗아 갈뿐더러 인간에게 까지 위협을 주고 있다는 점에서 문제는 심각해진다. 효율성 증대와 이윤 추구의 결과로 가축과 작업자들은 모두 비인간적인 취급을 받았고, 소비자들의 건강을 위협하는 요소들도 증가했다. 또, 사람들이 먹어야 할 곡식을 심어야 할 토지에 가축을 먹이기 위해 콩과 사탕수수 및 다른 사료 작물을 재배하는데 쓰고, 열대우림은 값싼 쇠고기를 공급하기 위한 거대한 방목지로 전환되었다. 이 과정에서 수백만의 농민들은 빈곤의 수렁에 빠지게 되고 일부 국가들의 농업생산 기반은 무너져 내리고 말았다.재밌는 점은 육식의 산업화를 거치면서 한쪽의 인간들은 점점 굶주려 가고 있는데 반해 소들은 점점 살찌워지고 있다는 점이다. 미국은 소들을 먹이기 위해 생산되는 곡물의 70%를 가축 사육을 위해 사용하고 있다. 또한 해외로 수출되는 곡물의 3분의 2가 가축 사육을 위한 것이었다. 이와는 대조적으로 한쪽에서는 절망적인 기아에 시달리는 사람이 증가하고 있다. 수백만 에이커에 달하는 토지가 유럽의 가축 사육에 필요한 사료를 재배하는 데 사용되고 있다. 세계은행은 전 세계적으로 7억에서 10억의 사람들이 절대 빈곤에 시달리고 있지만 현재 생산되는 전체 곡식의 1/3 가량을 가축들이 먹고 있다고 전했다. 이토록 많은 사람들이 영양 실조에 시달린 적은 없었다. 전 세계적으로 해마다 4000만~6000만의 사람들이 기와와 관련된 질병으로 목숨을 잃고 있다. 육식이 지배하는 세상은 앞으로도 선택받은 소수와 아무것도 물려받지 못한 다수 간의 불균형을 심화 시킬 것이다.더 큰 문제는 곡물 사료로 사육한 온갖 공적 논쟁들은 지금도 계속되고 있다. 그러나 가장 파괴적인 환경 위협 중 하나인 소의 사육 문제는 거의 언급되지 않고 있다. 온대 지역의 토양 부식의 원인의 상당부분은 소 때문이고, 소의 사육은 전 대륙에서 진행 중인 사막의 확산의 주범이며, 남아 있는 지구 열대우림 파괴에도 상당 부분 책임이 있다. 최근에는 점점 더 증가하는 소들의 수가 지구 생물권의 화학 작용까지 위협하고 있는 실정이다. 소들은 광활한 대지에 우글거리며 토양을 마구 짓밟고 식물을 모조리 먹어치우면서 지구 생물자원을 황폐화시키고 있다. 따라서 인류가 지구 생태계의 건강과 번영을 다시 회복시키고자 한다면 소들의 역할부터 검증하고 평가해 보아야 한다. 우리가 먹는 중앙아메리카와 남아메리카에서 사용된 육우의 쇠고기로 만든 햄버거에는 대략 75kg에 이르는 생명체 파괴가 뒤따른다. 여기에는 20~30여종의 식물과 100여종의 곤충 수십 종의 조류, 포유류, 양서류가 포함된다. 그러므로 우리는 전 세계 열대우림 손실에 대해 어느 정도 책임을 느껴야 한다.오늘날 소 사육은 사막화의 주요한 원인으로 부각되고 있다. 사막화의 발생은 가축의 과잉목축, 과잉 경작, 삼림벌채와 같은 관개 기술에서 비롯되었는데 그 중에서도 소 사육이 사막화의 가장 큰 주범으로 지목받고 있다. UN은 오늘날 전 대륙의 29%가 사막화로 몸살을 앓고 있다고 추산한다. 사막화의 확산으로 난민이 된 사람들은 안전한 피난처를 찾아 헤매다가 결국 도시 빈민가, 판자촌, 노상 야영지로 몰려들게 된다.또한 지구상 담수의 보존조차 과잉 경작, 과잉 목축으로 위협받고 있다. 미국인들은 서부의 물 부족을 인식하고 있기는 하지만, 소와 다른 가축들이 지하수면을 줄어들게 하는 데 주요한 역할을 하고 있다는 점은 모르고 있다. 단적인 예로 쇠고기 단백질 1파운드를 생산하려면 식물 단백질 1파운드를 생산하는 것보다 15배나 더 많은 물이 사용된다고 한다. 또한 소는 환경 문제의 근원지이다. 소가 해마다 배출하는 10억 톤의 유기 노폐물은 지하수와 지산되어 있다. 예를 들면, 쇠고기는 남녀 차별주의를 낳는다. 날고기, 특히 쇠고기의 남성다움과 관련이 있는 반면 붉은 핏기가 없는 흰 고기는 여성다움과 관련이 있다. 날고기를 힘, 남성지배, 특권과 동일시하는 것은 지금까지도 현대사회에서 종종 목격되는 문화적 상징들 가운데 하나이다.육식문화로 인해 이 세상에는 새로운 유형의 악한 세력이 나타났다. 그것은 기술적 전제와 제도적 필요성, 시장의 목적에 의해 탄생된 것이다. 축산단지에서 비롯되어 근대 세계를 해치는 악은 탐욕과 오염, 개발을 동반했고, 현대적 축산단지를 통합하여 새로운 근대적 세계관의 대부분을 일깨운 계몽주의 원칙에서 비롯된 ‘차가운 악’을 탄생시켰다. 이런 차가운 악은 개인적 특성이 없어 좀처럼 감지되지 않는데, 실제로 한 개인이 소를 사육하거나 햄버거를 소비하는 것을 두고 악행을 범했다고 가정한다면 사람들은 대체로 터무니없다고 생각할 것이다. 설령 반대의 여지없이 사실들이 명백하게 밝혀지고 악의 흔적이 낱낱이 드러난다 할지라도 사회의 많은 사람들이 무장 강도, 강간 등과 같은 뜨거운 악의 범행에서와 같이 격렬한 분노를 보일 가능성은 거의 없다. 쇠고기를 판매하는 슈퍼마켓 주인은 그 가축 사료를 재배하기 위해 자신들의 땅을 빼앗긴 채 가난에 시달렸던 수백만 가족들의 분노를 결코 느낄 수 없는 것과 같다. 패스트푸드점에서 치즈버거를 먹는 십대들은 자신들이 먹는 음식을 만들 기위해 광활한 열대우림 지역이 모두 베어지고 불태워져야 했던 사실을 까맣게 모를 것이다.이제 우리는 기술적으로 사고하고 운영되며 실용주의와 시장 효율성의 편협한 목적에 맞게 재구성된 상업적 자원에 모든 자연과 삶을 국한시키는 차가운 악에 대처해야 한다. 진보와 이윤이라는 명목으로 현대 축산 단지는 자연 생태계를 파괴했으며, 지구 일부분을 메마른 황무지로 변화시켰다. 합리성과 객관성의 이름으로 축산 단지는 자연과 인간의 노동력을 공개된 시장에서 조작과 교환이 가능한 상업적 자원으로 전락시켰다. 쇠고기 신화는 반복적으로 남성 지배를 영.

독후감/창작| 2010.12.29| 6페이지| 1,000원| 조회(543)

감상문, 육식의 종말

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압전계수측정실험 평가A+최고예요

압전계수 측정실험1. 목적 및 소개1880년 프랑스의 Pierre Jacques Curie 형제가 전기석에 응력을 가하였을 때 표면에 전하가 발생하는 것을 관찰함으로써 최초로 압전현상이 발견되었다. 그 후 1947년 미국의 Roberts 가 고전압으로 분극처리된 BaTiO3세라믹스에서 압전효과를 발견하면서 압전재료에 대한 본격적인 연구가 시작되었다. 특히 1954년 Jaffe 가 큐리점(Tc)이 섭씨 300도 이상으로 높고 BaTiO3보다 월등히 우수한 압전성을 가지는 Pb(Zr,Ti)O3 (PZT) 세라믹스를 개발하면서 압전 세라믹스 산업에의 응용은 비약적으로 증가하였다. 압전재료는 초기에는 주로 어군탐지기의 초음파 진동자에 이용되었고 나아가 pick-up용 진동자, 스피커, 압전착화소자, Mechanical Filter 등에 응용되었다. 압전재료의 응용제품은 민생용 전기제품이나 통신기기 등과 같은 전자산업의 발전에 크게 공헌하게 되었다. 최근에는 전자산업이 급속히 발전함에 따라 경박/단소형의 쾌적성, 편리성, 에너지 절약화 등과 같은 사회적 요구에 대응하기 위해서 자동제어기술이 중요하게 되었고, 그로 인해 센서, 액추에이터, 모터와 같은 압전제품의 이용이 급증하게 되었다. 현재는 MEMS (Micro Electro-Mechanical System)기술과 함께 마이크론 크기의 액추에이터 및 센서 등의 제작이 가능하다.이와 같이 여러 분야에 사용되고 있는 압전재료의 특성을 나타내는 상수는 기계적 품질계수(Qm), 전기기계결합계수(k), 압전변형계수(d), 전압출력계수(g), 압전응력계수(e), 전압응력계수(h), 유전율(), 유전손실(), 주파수 정수, 탄성계수, 프와송비(poisson ratio), 밀도(), 큐리(Curie) 온도(Tc) 등이 있다. 그 중에서 가장 기본적으로 압전특성의 평가를 위해 널리 사용되는 상수는 d, k, Qm 세 가지이다. 본 실험에서는 PZT 압전 웨이퍼의 두께방향으로 전압을 인가하였을 때 발생하는 웨이퍼 길이방향으로의 변형률을황이다.그림 . Perovskite 계열의 큐리점 이상(a) 과 이하(b) 온도에서의 결정 구조그림 1에는 PZT같은 Perovskite 계열의 소재가 높은 온도(a)(큐리점 이상의 온도)와 낮은 온도(b)(큐리점 이하의 온도)에서 가지게 되는 결정구조를 보여 준다. 높은 온도에서는 양전하와 음전하의 중심이 일치하는데 반하여 낮은 온도에서는 양, 음전하의 중심이 일치하지 않게 된다. 외부에서 전기장이 인가될 경우 양, 음전하는 각각 전기장과 일치하거나 또는 반대하는 방향으로 움직이려는 경향을 가지게 되며 그 결과 기계적 변형이 발생하게 된다. 이와 같이 전기장이 작용할 때 기계적 변형이 발생하는 현상을 역압전효과(inverse piezoelectric effect)라고 한다. 반대로 그림 1(b)에서 수직 방향의 압축하중이 작용하면 양전하와 음전하의 중심간 거리는 감소하게 되며 그로 인해 전압이 발생하게 된다. 이와 같이 압전체에 응력이 작용할 때 분극의 변화로 인해 전압이 발생하게 되는 현상을 압전효과(direct piezoelectric effect)라고 한다.본 실험에서는 두께 방향으로 분극 처리된 압전 웨이퍼에 두께 방향으로 전계를 인가할 때 웨이퍼의 길이 방향으로 발생하는 변형률을 계측하여 관련 압전계수를 구하려고 한다. PZT 세라믹의 경우 외부에서 과도한 전압이 공급되면 재료가 전기-기계적으로 비선형적인 거동을 하게 되거나 또는 전기적인 충격에 의하여 시편이 파괴되는 경우가 발생한다. 압전계수는 전기적 하중과 기계적 변형사이의 선형적 관계를 나타내는 계수이므로 시편이 비선형적인 거동을 하거나 파괴될 정도의 과도한 전압을 인가하지 않도록 주의하도록 한다. 그림 2에 보인 바와 같이 분극방향과 일치하는 면에 작용하는 전압을 V+, 반대면에 인가되는 전압을 V- 라고 하면, 인가되는 전계 E는로 주어진다. 여기서 t(m)는 시편의 두께이다.그림 2. 전압이 인가된 PZT 시편전계 E에 의하여 발생하는 웨이퍼의 길이방향의 변형률을이라고 하면 E와는 다음 ohol 등의 용제(Solvent)는 사용할 수 없다. 본 실험에서는 이소푸로필 알콜(Isopropyl Alcohol)을 사용하기로 한다. 거즈로 닦아낼 때는 한 방향으로 밀어내듯이 닦아내야 한다. 좌우 또는 앞뒤로 방향을 바꿔 가면서 닦아서는 안 된다.< (3)번 실험그림 > < (4)번 실험그림 >(6) M-Bond 200 촉매를 시편에 스트레인게이지가 부착될 위치와 스트레인게이지의 접착부분에 한 쪽 방향으로 바른다. 촉매를 바른 후 적어도 1분 이상 동안 대기온도에서 말린다.(7) M-Bond 200 접착제를 동일하게 시편의 접착부분과 스트레인게이지에 바른다. 이 때 접착제는 투명테이프 밖으로 새나오지 않을 만큼 적당량을 사용해야 한다.(8) 접착제를 도포한 후 테이프를 다시 원래 위치로 부착시켜 스트레인 게이지를 표시된 위치에 정치시킨다. 정치시킨 후에는 엄지손가락으로 일정시간(약 1분가량) 압력을 가하여 접착에 필요한 량 이외의 접착제가 밀려 나오도록 한다. 그러나 투명테이프 밖으로 접착제가 나오지 않도록 조심한다((6)항 참조). 이 때 압력이 과도할 경우 취성에 취약한 압전 웨이퍼가 파손될 수 있으므로 평평한 바닥 위에서 천천히 압력을 주도록 한다. 이 단계의 작업은 단계 (6)이 이루어진 후 3-5 초 이내에 이루어지도록 해야 한다.< (6,7)번 실험그림 > < (8)번 실험그림 >(9) 접착제가 완전 경화될 때까지 안정시키도록 한다. 경화에 필요한 시간은 사용 접착제의 사용 설명서를 참조한다. 본 실험의 경우 2-3분을 추천한다.(10) 조심스럽게 스트레인 게이지 위의 투명 테이프를 떼어낸다. 이 때 스트레인게이지가 함께 떨어져 나오지 않는다면 1차적인 접착에 성공한 것이다.(11) 게이지 접착작업이 끝난 후에는 터미널을 스트레인 게이지에 충분히 밀착하도록 하여 부착시킨다. 터미널 접착 후 게이지에 부착된 두 개의 리드선을 터미널의 위에 있는 두 개의 단자에 납땜으로 연결한다. 이때 리드선이 시편에 닿지 않도록 주의한다.(12) 세 개의 색으.150.19180200000.00.170.21200222222.20.190.23(2) 위 표를 이용하여 종축을, 횡축을로 하는 그래프를 그리고 그래프를 이용하여 압전계수를 결정하여라.⑴ 첫 번째 실험 그래프평균 압전계수 :(m/v)⑵ 두 번째 실험 그래프평균 압전계수 :(m/v)6. 검토 및 토의(1) 압전재료의 특성을 나타내는 주요 계수 중에서 기계적 품질계수(Qm), 전기기계결합계수(k), 압전변형계수(d), 전압출력계수(g), 압전응력계수(e), 전압응력계수(h)와 큐리온도(Tc)를 설명하여라.? 기계적 품질계수(Qm)기계적 품질계수는 진동체의 기계적 진동 흡수 (damping) 때문에 나타난 응력에 대한 변위의 집중도를 나타낸다.? 전기기계결합계수(k)전기기계결합계수는 전기에너지 기계적 에너지간의 변환효율을 나타내는 계수로, 압전 특성을 평가하는 기준으로 이용되고 비교적 간단하면서도 정도 있게 측정되며 또 그 크기의 비교가 비교적 쉽다는 것이 장점이다.전기기계결합계수 (K)는 다음과 같이 정의된다.전기기계결합계수 K의 이방성을 이용한 초음파 진단장치 등의 변환기나 하이드로폰 등으로 이용된다.? 압전변형계수(d)압전체에 전계(V/m)를 인가할 때 변위하는 정도를 나타내는 계수.? 압전응력계수(e)압전변형계수안에 속해있는 즉 압전변형계수라고도 불리는 계수이다.? 전압응력계수(h)압전변형계수가 전압응력계수보다 큰 개념으로서 전압응력계수는 압전변형계수의 한 범위 이다.? 전압출력계수(g)응력 주변의 전압을 나타낸다.? 큐리온도(Tc)자성체들의 자성이 급격히 변화하는 온도.퀴리 온도 이하에서(예를 들면 철의 경우 750℃) 어떤 자성체들은 미소자석으로 행동하는 원 자들이 자발적으로 정렬한다. 순수한 철과 같은 강자성체의 경우 원자자석들은 각 미시영역 (자기구역)에서 같은 방향으로 정렬되며, 각 영역의 자기장들이 서로 보강된다. 반자성체에서 는 원자자석들이 교대로 서로 다른 방향으로 정렬해서 각 영역의 자기장들이 서로 상쇄된다. 준강자성체에서는 위의 2가지 형te Pattern), 저항 크기, 게이지 팩터(Gage Factor), 게이지의 길이, 등을 먼저 고려해야 한다. 부착 대상의 온도에 따른 선 팽창률을 고려하여 알맞은 게이지를 선택해야 하고, 측정 목적에 따라 게이지의 공간적 구성을 고려한 게이지 패턴을 선택하여야 한다. 게이지 팩터는 스트레인에 대한 저항의 변화율 변화를 나타내는 것으로, 측정 감도(Sensitivity)와 관련이 있다.- 스트레인 게이지의 원리스트레인 게이지는 길이의 작은 변화를 그에 상응하는 저항변화로 변환하는 일종의 저항체이다.외부로부터 감지부에 힘이 가해졌을 때 감지부에 발생한 변형도는 기판을 거쳐 감지저항부에 전달되어 스트레인 게이지의 저항값을 변화시킨다. 이와 같은 게이지를 사용하면 변형도를 전기적인 신호로 측정하고 기록할 수 있다. 길이가 L이고 단면적이 A인 저항선의 저항값 R은 다음 식으로 표현된다.여기서,는 저항선의 비저항을 나타낸다. 재료에 변형이 일어나면 재료에 부착된 스트레인 게이지의 길이가 변화하고 그에 따라 저항체의 저항값이 변화하게 된다. 저항체의 길이변화율과 저항변화율과의 관계는 아래의 식과 같이 표현 할 수 있다.여기서, K를 스트레인 게이지 상수(gage factor)라 한다. 게이지 상수는 스트레인 게이지가 갖고있는 고유치이며 재료에 따라서 보통 1.8~2.4의 값을 갖는다. 저항체는 고유저항이 충분히 크고 게이지 상수의 값이 온도변화에 따라 크게 변화하지 않는 것이 좋다.< 스트레인 게이지의 일반적 형태 >그러나, 실제적으로 측정 대상에 스트레인 게이지가 접착된 경우, 스트레인 게이지는 길이 방향이 아닌 다른 방향에서의 스트레인 입력에 대해서도 저항값의 변화를 보이게 된다. 이 때의 저항 변화는 다음의 식 (1)과 같이 나타난다.(1)where, ea : Normal Strain along axial direction of Strain Gaugeet : Normal Strain along transverse direction of Strain Gauge가진다.

공학/기술| 2010.12.26| 13페이지| 1,500원| 조회(530)

실험, 측정, 응용역학, 압전계수

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경도실험

Rockwell 경도시험1. 실험 목적경도는 강도와 마찬가지로 일정 조건의 변형이나 파단에 대한 저항력의 대소를 나타내는 것으로 항복점, 인장강도 등의 저항력에 속하는 성질이며 강도는 인장강도, 내력 및 피로한도 등 각각의 정해진 정의를 갖으며 그 값은 직접 강도계산의 기초로서 사용되고 있으나 이들의 측정은 시험편의 크기, 시험기 및 시험장소 등의 제약을 받으므로 용이하지 못하다. 따라서 제한이 적고 간단히 측정되며 강도와 정량적인 관계가 있는 시험법이 필요하게 되었다. 이런 요구에 맞추어 여러 가지가 제안되었으며 가장 보편적인 것은 경도로 정의되고 있다.경도란 물체간의 상대적인 특성으로서 압입에 대한 압입저항, 반발저항 등으로 설명할 수 있다. 그러므로 금속 또는 비금속재료의 경도를 안다는 것은 공업적으로 매우 유익하다. 그럼에도 불구하고 경도에 대한 개념을 정확하게 정의하기는 어려우나 관행적으로 이용되는 것에는...① 압입식 : 소입강이나 다이아몬드 등의 구, 원추, 각추를 일정 하중으로 시험편에 압입시켜 그 압흔의 깊이나 면적이 적으면 경도가 높고 이 경도는 변형에 대한 저항의 대소를 판정하는 기준이 된다. (Brinell, Vickers, Rockwell, Knoop경도)② 긁기식 : Mohs 경도계는 역사적으로 유명하며 경도를 정량적으로 나타내던 최초의 것으로 Mohs 경도는 표준 물질을 사용하여 나타낸다. (1.활석, 2.석고, 3.방해석, 4.형석, 5.인회석, 6.정장석, 7.석영, 8.황옥석, 9.강옥석, 10.금강석)③ 충격식 : 선단이 경질인 표준물체를 일정의 높이로부터 낙하시켜 그 반발 높이가 높을수록 경도가 높다. 초기 높이와 반발 높이의 차는 주로 타격 부분의 소성변형에 요하는 에너지의 대소에 의해 결정된다고 본다. (Shore, Auto Punch 경도)이와 같이 경도의 개념은 불명확하나 경도시험은 시험체에 상처를 거의 주지 않고 그 재료의 대략적인 강도를 판정할 수 있는 손쉬운 시험방법일 뿐만 아니라 다른 기계적 성질이나 재료의 열경도를 직접 읽어 간단히 측정할 수 있다.로크웰 경도는 소정의 누르개에 기준하중을 작용시켜, 오목부를 만들고, 계속 하중을 증가시켜 시험하중을 가하며 일정시간을 유지시킨 후 다시 기준하중으로 되돌려 놓았을 때 전후2회의 기준하중에서의 압입자국의 깊이의 차(mm)이다.로크웰 경도는으로 표시하며 시험편의 눈금은 압입자국의 차로 표시한다. 누르개의 종류, 하중의 크기에 따라 B, C - Scale 등으로 표시한다.아래 그림은 압자와 압흔이 생기는 방법을 보여 주고 있다.3. 실험장치① Wilson식 로크웰 경도 시험기본 경도 실험에서는 Wilson식 로크웰 경도 시험기가 사용되고 있으며 이는 경도치가 직접 digital 게이지에 지시되므로 Brinnel 경도계 보다도 간편하다. 경도치는 C, B - Scale 두가지가 있으며 본 실험에서는 두가지 다 사용한다.4. 실험 방법① 각 시험에 맞는 C, B - Scale 압입자를 장착한다.② 초기하중(S,R)을 정한 다음, 시험하중을 시험기의 우측에 있는 다이얼을 돌려 정해준다. (예 : HRC R-10,150(kg))③ 시험편을 anvil에 놓고 screw 핸들을 브레이크가 걸릴 때까지 돌려 시험편을 압입자에 맞춘다. (주의 : 압입자에 충격을 주지 말아야 하며, anvil로 압입자에 충격을 주어서는 안되며 특히 다이아몬드 압입자에 대하여 주의하자.)④ 기준시간(standard)에 따라 시간이 경과한 후 경도치가 screen 에 나타나게 되는 값을 읽는다. (경우에 따라 convertion이 요구 될 때는 Parameter Setting Menu로부터 원하는 메뉴를 선택하면 먼저 screen에 convertion값이 나오고 다음에 원래의 값이 나타난다. )⑤ Screw 핸들을 풀어 anvil을 내리고 시험편의 위치를 바꾼 다음 동일한 방법을 반복한 다음, 실험 메뉴 중 format 1, 2, 3, 4에서는 여러 가지의 통계치가 나타난다.5. 실험결과 및 토의① 결과치이번 실험에서는 로크웰 경도 시험기를 사용해 열처리 가 저항을 알 수 있고, 이 외에 인장강도나 내마멸성등 기타 많은 성질을 추정할 수 있다.시험편에는 전에 수행했던 실험의 압흔이 무수히 남아 있어 압흔이 없는 곳을 골라서 측정을 했지만 측정한 곳이 압흔이 없었는지 장담할 수는 없다. 또, 압흔이 없는 곳을 고르다 보니 시험편의 가장자리를 측정했더니 평균치와는 크게 벗어나는 값이 나오기도 하였다. 오차를 줄이기 위해 5번의 실험을 수행해서 평균을 내었다. 측정하는 데에는 어려움이 없었지만 핸들을 조금 빠르게 돌리면 에러 메시지가 뜨기도 하였다. 우리가 실험한 시험편의 열처리는 표면경화열처리의 한 종류인 침탄법과 고주파 처리가 되어 있었다. 조사한 결과에 의하면 고주파 열처리는 침탄 처리에 비해 경도가 높고 내마모성이 컸다. 따라서 경도가 비교적 큰 A와 B는 고주파 열처리가 되어있고, C는 침탄처리가 돼 있는 것으로 판단된다.② 토의사항1. 경도와 강도의 차이점을 생각해 본다.? 경도란?물체의 경도는 공업재료에 있어서 하나의 중요한 성질이다. 우리가 흔히 쓰는 경도는 어떤 일정한 ball을 사용하여 일정한 하중으로 재료의 표면을 압입 할 때 나타나는 국부적인 저항이라고 정의 할 수 있다. 즉 여러 가지 기본적 성질의 집합체로서 물체의 단단한 정도를 표시하는 것이다. 그러나 경도라는 의미를 정확하게 표현하기는 매우 어려운 것이고, 그 정의도 여러 가지의 방식이 있어 확정된 것이 없다. 경도에는 특정한 단위가 없고, 단지 Pa(파스칼)이나, Hv를 주로 사용한다.? 강도란?강도는 물체가 외력을 받았을 때 절단 등의 변형을 일으키지 않고 저항할 수 있는 능력의 정도를 말한다. 재료에 부하가 걸린 경우, 재료가 파괴되기까지의 변형저항을 그 재료의 강도라고 하고 인장강도, 압축강도, 굽힘강도, 비틀림강도 등이 있다. 인장강도는 시험편을 서서히 잡아당기는 인장시험으로 측정하며 압축강도는 짧은 기둥모양의 시료에 축방향으로 압축하중을 가하여 측정하고, 비틀림강도는 둥근 기둥모양의 시료가 비틀림에 의해 파괴되었을 때 가해진 비틀제반 성능을 부여하기 위해 가열과 냉각의 조작을 여러 가지로 조합시키는 기술을 열처리라고 한다. 열처리를 통해서 부품에 요구되는 여러 가지 기계적인 성질을 향상시켜 기계의 기능 향상 및 수명을 연장시킬 수 있다. 열처리 직종은 금속을 가열ㆍ냉각하고 불림ㆍ풀림ㆍ담금질ㆍ뜨임을 함으로써 금속물의 조직 및 강도를 변화시키는 일련의 작업공정을 수행하는 일이다.? 열처리의 목적은?- 열처리는 강의 화학 조성과 용도에 따라 처리 방법이 결정된다.① 경도 또는 인장력을 증가시키기 위한 목적=> 담금질 후, 보통 취약해지는 것을 막기 위해 템퍼링 처리② 조직을 연한 것으로 변화시키거나 또는 기계 가공에 적당한 상태로 하기 위한 목적=> 어닐링, 탄화물의 구상화 처리③ 조직을 미세화하고 방향성을 적게 하며, 편석을 적게 하고 균일한 상태로 만들기 위한 목적=> 노멀라이징④ 냉간 가공의 영향을 제거할 목적=> 중간 어닐링, 변태점 이하의 온도로 가열함으로써 연화 처리⑤ 마크로 적응력을 제거하고 미리 기계 가공에 의한 제품의 비틀림의 발생 또는 사용중 의 파손이 발생하는 것을 방지할 목적=> 응력제거 어닐링? 열처리가 경도에 미치는 영향은?열처리를 하게 되면 강도ㆍ경도ㆍ연성 등의 기계적인 성질을 증가시키거나 감소시킬수 있다. 경도는 열처리 하는 온도의 증가 및 전류 밀도의 감소에 따라 증가하는 경향을 나타내었다. 예를 들어 보통의 조건에서 얻을 수 있는 최대 경도가 Hv810정도 였지만, 0~600°C범위에서 열처리시 온도의 증가에 따라 경도는 Hv 700~1600으로 증가하였으나 그 이상의 온도에서는 급격히 감소하게 된다. 열처리 온도에 따른 경도의 급격한 변화는 상구조 및 조직의 변화에 기인한 것으로 판단된다.? 담금질과 풀림고온으로 달구어진 금속을 급랭시켜 재질을 경화시키는 담금질, 한 번 담금질 한 후 비교적 저온에서 가열하여 담금질함으로써 변화를 약간 진행시켜 알맞은 특성을 갖고 조직을 균일화 시키는 뜨임, 가열하여 천천히 식힘으로써 금속재료의 뒤틀림을 바로잡거나 상의 변(annealing), 균질화를 위한 불림(normalizing), 표면 경도를 높이기 위한 표면 경화 처리(surface hardening) 등이 있다.① 담금질(quenching)- 강을 임계 온도 이상의 상태로 가열하여 조직에 이르게 한 뒤, 급냉시키는 열처리 방 법이다.- 강의 경도와 강도를 증가시키기 위해 해준다.- 금속물질 열처리 작업과정중 필수작업으로 담금질이 필요하다.- 냉각수는 보통 광물성기름, 용해수, 용해된 소금으로 사용한다.- 담금질 온도가 너무 높으면 결정 입자가 성장하여 담금질 후에도 기계적 성질이 나 빠지고 균열이나 변형이 일어나기 쉬우므로 온도에 주의해야 한다.② 뜨임(tempering)- 담금질한 탄소강은 경도가 크나 취성이 크므로, 잔류 응력이 남아있으면 불안정하여 파괴되기 쉬우므로 담금질 후에 반드시 뜨임 처리를 해야 한다.- 뜨임은 담금질 경화로 생긴 취성을 제거하고 조직을 안정한 조직으로 변화시켜 강도 와 연성을 향상시키는 것이 목적이다.③ 풀림(annealing)- 강의 조직을 개선하거나 연화시킬 목적으로 변태점 이상으로 가열하여 일정시간 동 안 유지한 후 서서히 냉각시키는 방법이다.- 풀림을 함으로써 최초의 결정 입자가 붕괴되고 새롭게 미세한 결정입자가 조성되어 내부 응력이 제거되며 재료가 연화된다.- 풀림은 경화된 재료를 연화시키거나 금속 결정 입자를 미세화 시킬 목적으로 해준다.④ 불림(normalizing)- 주조 때 생긴 내부 응력을 제거하여 걸정 조직ㆍ기계적 성질ㆍ물리적 성질을 표준화 하는데 있다.- 불림 처리한 강은 취성이 저하되고 주강의 경우 주조 상태에 비해 연성이나 인성 등 기계적 성질이 현저하게 개선된다.- 변태점 이상의 적당한 온도로 가열한 다음 일정한 시간을 공기 중에서 냉각시키면 미세하고 균일한 금속 조직을 얻을 수 있다.⑤ 표면 경화 열처리(surface hardening)- 어떤 물질의 접촉되는 부분은 강도ㆍ인성뿐만 아니라 접촉부의 내마멸성도 있어야 한다.- 내부의 강인성과 표면의 경도를 겸비된다.

공학/기술| 2010.12.26| 9페이지| 1,000원| 조회(186)

경도실험, 재료시험, 응용역학

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처짐실험

1. 실험 목적3종의 강성이 다른 보(알루미늄, 황동, 강재) 모형의 처짐 실험을 실시한다. 하중 처짐의 상관관계 등을 통하여 보의 처짐 이론을 이해한다.2. 실험 종류1) 외팔보의 처짐2) 단순 지지보의 하중 - 변위 상관도3) 단순보의 지간과 처짐 상관관계4) 처짐의 형상 측정 곡률 반경3. 기초이론3.1 보의 휨 곡선(deflection curve of beam)보에 측면 하중(lateral load)이 작용하면 변형이 일어날 것이고, 보의 길이방향의 축(longitudinal axis)은 곡선으로 변형이 된다. 실제 공학 문제에서 보의 변형에 의한 처짐의 계산은 필수적이다. 다른 예로는 보의 최대 처짐량(maximum deflection)은 건물을 설계할 때 일반적으로 상한 값으로 사용되어 진다.그림 4.1과 같은 단순보 AB의 처짐에 대하여 생각해 보자. 보에 하주 P를 가하면, 보의 중심선 AB는 곡선 ACB로 변형된다.이 곡선 ACB를 보의 휨 곡선(deflection curve)이라 부른다. 이 휨 곡선의 미분방정식(differential equation of deflection curve)을 유도하여 보자. 변위 곡선의 미분 방정식의 유도에는 변위 곡선의 곡률(curbature) x와 굽힘 모멘트 M사이의 관계를 나타내는 식(4.7)을 사용하여야 한다. 그리고 좌표축의 방향에 관련된 변위 곡선의 부호 규약에 대해서도 알아야 한다. 그림 4.1에서 오른쪽을 x축의 양(+)의 방향으로 잡고, 아래쪽 방향을 y축의 양(+)의 방향으로 잡으면 변위 곡선의 곡률은 아래쪽이 오목하게 휘어질 때가 양(+)이고, 위쪽이 오목하게 휘어질 때가 음(-)이다. 그러므로 그림 4.1에 나타낸 보는 음(-)의 곡률을 갖는다. 이 부호 규약에 따르면, 만약 보의 위쪽에서 압축을 가하여 양(+)의 굽힘 모멘트를 발생시키면 이 양의 굽힘 모멘트는 음(-)의 곡률을 일으키고, 반대로 음의 굽힘 모멘트는 양(+)의 곡률을 일으킨다. 그러므로 식(4.7)은 다음과 같이 나타낼 다. 처짐 곡선의 미분 방정식들은 다음과 같다.(e)식 (e)의 양변을 적분하면(f)이다. 식(f)을 다시 한번 더 적분하면 다음과 같다.(g)적분 과정에서 생성된 4개의 적분 상수는 다음의 경계조건에서 구할 수 있다.①에서 보의 두 부분의 경사는 같다.②에서 보의 두 부분의 처짐는 같다.③에서 보의 처짐은 0이다.④에서 보의 처짐은 0이다.식 (f)의 두 식에 경계조건 ①을 적용시키면 다음과 같다.여기서 적분 상수이다. 또, 식(g)에 경계조건 ②를 적용하면, 두 식은이다. 여기서 적분상수이다. 그러므로,이다. 이 적분 상수를 식(g)에 대입하여 정리하면(4.15 a,b)이다. 위의 방정식에서 그림 4.3과 같이 1개의 집중하중을 받는 단순보의 처짐을 구할 수 있다.또, 식(f)에 적분 상수를 대입하여 정리하면 다음과 같다.(4.16 a,b)이 식에서 임의의 점에서 변위 곡선의 기울기를 구할 수 있다. 가끔 보의 양단에서의 회전각이 요구되는 경우가 있다.를 지접 A에서의 경사각,를 지점 B에서의 경사각이라 정의하면,는 식(4.16a)에를 대입하여 구할 수 있고,는 식(4.16b)에을 대입하여 구할 수 있다.그러므로(4.17a,b)보의 최대 처짐은 변위 곡선이 수평 접선()을 가지는 점에서 발생한다. 만약,이라면, 최대 변위는 보의 왼쪽 부분에서 발생하고, 식(4.16a)의를으로 놓으면, 그 위치를 구할 수 있다.을 보의 왼쪽 단에서 최대 변위가 일어나는 점까지의 거리라 하면(4.18)이 식으로부터 하중가 보의 중앙 위치()에서 오른쪽으로 이동하면(가으로 가까이 감에 따라)은에서로 변화하는 것을 알 수 있다. 그러므로 최대 변위는 항상 보의 중앙에서 가까운 위치에서 발생한다는 것을 알 수 있다. 최대 변위는 식(4.18)의을 식 (4.15a)에 대입하면 다음과 같다.(4.19)보의 중앙에서의 변위는 식(4.15a)에을 대입하면(4.20)이다. 보의 최대 변위는 항상 보의 중앙에서 가까운 위치에서 발생하므로 식(4.20)은 보의 최대 변위의 근사식으로 사용할 수 모든 항은 1차이다. 이 사실은 여러 가지 하중 조건에 대한 이 방정식의 해는 중첩시킬 수 있다는 것을 의미한다. 그러므로 몇 개의 다른 하중이 동시에 작용하는 보의 변위는 이들 하중이 단독으로 작용하는 경우에 대한 변위들을 구한 다음, 이들 변위를 중첩시켜서 구할 수 있다. 예를 들면, 하중에 의한 보의 변위를, 하중에 의한 변위를라 하면, 이들 하중및가 동시에 작용하는 경우의 변위는이다.이 중첩법을 예시하기 위하여 그림 4.9와 같은 외팔보의 경우에 대하여 생각해 보자.이 외팔보에는 강도의 등분포하중과 집중하중가 동시에 작용한다. 여기서 외팔보의 자유단 B에서의 처짐량을 구하여 보자. 외팔보의 자유단에 집중하중가 작용하는 경우 B점에서의 처짐량은이다. 또 등분포하중가 작용하는 경우 B점에서의 처짐량은이다. 그러므로 이들 하중이 동시에 작용하는 그림 4.9와 같은 외팔보의 자유단 B에서의 처짐량는 중첩의 원리에 의하여 다음과 같다.보의 임의의 한점에서의 회전각 및 변위도 같은 구할 수 있다. 이 중첩법은 앞의 예에서와 같이 보에 작용하는 전체 하중들을 이미 변위를 알고 있는 하중 상태로 나눌 수 있는 경우에 특히 유용하게 사용할 수 있다. 고체역학 책에 수록된 각종 하중 상태에 대한 보의 변위를 사용하면, 여러 하중이 복합적으로 작용하는 하중 조건에 대한 변위를 중첩법을 사용하여 쉽게 구할 수 있을 것이다.그림 4.10의 단순보 AB에 작용하는 하중은 보의 왼쪽 반에 걸쳐서 삼각 분포 하중이 작용하고 있다. 먼저 이 보에서 보의 중앙에서의 처짐량을 구하여 보자. 그림 4.10의 미소 분포 하중 요소는 집중 하중으로 불 수 있다. 그러므로 집중 하중가 보의 왼쪽 단으로부터만큼 떨어진 위치에 작용할 경우 보의 중앙에서의 변위는이다. 이 식의대신에를 대입시킨 다음, 이 값을 적분을 통하여에서까지 중첩시키면이다. 여기서이므로 처짐량은 다음과 같다.같은 방법으로 보의 왼쪽 단 A에서의 회전각을 구할 수 있다. 단순보의 왼쪽 단으로부터만큼 떨어진 지점에 집중 하중가 실험 3단순보의 지간과 처짐 상관관계① 지간을 그림과 같이 200mm에서 50mm 씩 증가시켜 500mm까지 넓히며 동일 하중에서의 처짐값을 비교한다.② 지간의 3제곱에 비례하는 것을 확인하기 위해서 상관도를 그려본다.실험 4처짐의 형상과 곡률 반경의 측정① 박판형 추걸이 두 개를 400mm 간격을 두고 중앙에 위치시켜 준다.② 그 위에 실험 부재를 올려 놓는다.③ 중심에 추를 걸어 놓은 후 디지털 처짐계를 좌에서 우로 혹은 우에서 좌로 일정한 간격을 두고 이동시켜 가면서 그 값을 기록한다.④ 그래프로 나타낸 후 곡률 반경을 계산하여 본다.⑤ 곡률 반경 공식 :5. 실험 결과실험 1외팔보의 처짐1) 같은 축으로 처짐과 질량의 그래프를 세 가지 재료에 대해 그려보자.외팔보의 구현을 위하여 보 전체 길이의 절반을 이용하도록 했는데 왜 그렇게 하는지 설명하시오.- 외팔보 전체 길이의 절반을 이용하는 이유는 왼쪽과 오른쪽이 symmetric 한 상태를 만들게 하기 위해서다. 한쪽에 중력이 쏠리게 되면 정확한 측정값을 얻을 수 없다. 보의 처짐과는 무관하게 쏠림현상 때문에 보가 보다 더 밑으로 처질수 있기 때문이다.2) 질량과 보의 처짐 사이의 관계를 말해보자. 각 그래프의 선에 대한 기울기와 영계수와는 어떤 관계에 있는가?먼저 이론식으로 관계를 알아보겠다. 이론식에 의한 처짐의 식은 다음과 같다.위 식에서 영계수와 기울기는 비례함을 보여주고 있다. 즉, 영계수가 더 큰 보에서 처짐은 더 작다는 것을 알 수 있다.또한 이론적으로 관계를 알아보도록 하겠다.알루미늄의 영계수는 69 GPa 이고 철의 영계수는 207 GPa 로써 철의 영계수가 더 크다. 여기서 실험 결과를 살펴보면 처짐은 알루미늄이 더 큰 것을 확인 할 수 있다. 이에 따라 영계수와 처짐사이의 관계는 반비례 함을 알 수 있다.3) 각 보의 이론적인 처짐을 계산하고 기입된 표에 결과를 포함시키고 그래프를 그려보자. 방정식은 보의 거동을 예측하는데 정확한가? 왜 디지털 변위계를 읽을 때마다 프레임을 두드려야 하짐을 측정하였을 때, 알루미늄 보는 정확한 수평이 아니라 위치에 따라서 약간의 굴곡을 가지고 있음을 알 수 있었다. 따라서 정확한 측정을 위해서는 4번째 실험처럼 하중을 재하하는 점에서의 처짐을 고려한다면 보다 정확한 결과를 얻을 수 있을 것이다.실험 2단순 지지보의 하중 - 변위 상관도우리조는 알루미늄보를 가지고 단순 지지보에 가해지는 하중을 측정하였다.Material알 루 미 늄value : 6.9 x 1010Width b: 19 mm: 4.275 x 10-11Depth d: 3 mm질량(g)실측 처짐(mm)이론 처짐(mm)0001000.360.4002000.690.8003001.021.1994001.391.5995001.711.999< 표 2. 실험 결과-단순지지 알루미늄보의 처짐 >< 그래프 2. 단순지지 알루미늄보의 처짐>실험2의 고찰사항두 번째 실험은 양단 단순 지지보에 집중하중을 가하였을 때 발생하는 보의 처짐량을 측정하고, 측정된 실험값과 계산으로 얻어진 이른값의 차이를 비교해보는 실험이다. 이러한 비교를 통해 하중이 구조물에 미치는 영향과 그 특성을 이해하고, 보의 형태에 따라 변화하는 경계조건의 영향을 고려해볼 수 있다.단순 지지보에서 처짐은 하중이 보의 중앙에 가해졌을 때 최대가 된다. 이번 실험에서는 하중 측정 지점에서 각각 200mm씩 떨어진 곳에 이동식 받침을 설치하고 그 위에 알루미늄보를 올려놓고 무게를 바꿔가면서 처짐을 측정하였다.실험 그래프를 보면 이론 처짐값은 하중이 증가함에 따라 선형적으로 증가함을 볼 수 있다. 측정 값도 하중이 증가할수록 처짐이 증가하지만 이론값과 차이가 심해지고 있다. 또, 외팔보에 하중을 가했을 때 보다 단순 지지보에 하중을 가하였을 때 처짐이 더 크다는 것을 알 수 있다.오차의 원인은 첫 번째 실험에서 발생한 오차의 원인과 비슷할 것으로 생각된다. 측정하면서 발생되는 진동과 보가 가지고 있는 굴곡이 오차를 발생시켰다. 또 이번 실험에서 사용된 이동식 받침은 거리를 정확히 측정할 수 있도록 끝이 뾰족해서

공학/기술| 2010.12.26| 33페이지| 2,500원| 조회(290)

실험, 응용역학, 처짐 실험, 보의 휨

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유압/공압 실험

1. 실험 목적산업 현장에서 사용되고 있는 간이자동화 시스템에 가장 많이 사용되는 제어기기인, 유,공압 실린더에 하드웨어적인 구성과전기장치의 이해, 실린더의 전, 후진에 대한 제어를 할 수 있도록 한다.2. 실험의 기본 이론1) 유압 제어 시스템의 하드웨어적인 구조A. 유압원(Power Unit) :전유압계를 움직이는 동력원이 되는 것이고, 이 Unit을 구성하는 부품에는 유압펌프, 흡입용 스트레이너(strainer), Filter, Coupling, 전동기, 압력계, 각종의 제어밸브, 배 관용 작동유, 전장품등이 있다.B. 제어밸브1> 압력제어밸브a. Relief valve: 유압펌프에서 발생된 고압유가 흐르지 않고 막혀 있으면 회로의 압 력은 상승하여 과부하 상태가 된다. 이와 같은 회로내의 과부하를 제거시켜주고, 압력을 설정된 수치까지 유지시켜주는 압력 제어밸브 이다. 설정압력까지는 압력의 상승을 허용하지만, 그 후로는 설정압 을 유지하는 orifice의 역할을 한다.b. 감압 밸브(Reducing valve) : 압력을 주회로의 압력보다 낮게 보존하기 위한 밸브 이다.c. 무부하 밸브(Unloading valve) : Pump에서의 토출유를 저압인 채로 Tank로 되돌 아가게하는 밸브이다.2> 방향 제어밸브a. 체크밸브(Check valve) :유체를 한 방향으로만 자유롭게 흘리고, 역방향으로는 유 체를 흐르지 않게하는 밸브이다.b. 감속 밸브(Deceleration valve): 실린더의 Stroke 끝에서 속도를 느리게 하여 쇼크 를 방지하는 밸브이다.c. 방향전환 밸브(Directional valve) : 2개 이상의 흐름의 형을 갖고, 2개 이상의 Port를 갖는 밸브이다.3> 유량 제어밸브a. 교축 밸브(Throttle valve) : 회로에 교축저항을 넣어 유량을 제어하는 밸브이다.b. 압력보상형 밸브 : 압력이 변동하여 밸브를 통과하는 유량이 일정하게 되도록 조정하는 밸브이다.c. 온도보상형 밸브 : 유압유의 온도가 변화하여도 밸브를 통과하시스템을 구성하여 실험한다.11, 21, 31, 41 ; Common 단자 A1, A2 ; 코일 단자14, 24, 33, 44 ; Normall Open(상시개방) 32, 42, 31,41; Normall Closed (상시 폐쇄)[실험 3] 유압실린더의 제어유압 회로도 작성과 전기 회로도를 작성하여 실린더의 전, 후진을 푸쉬버튼 스위치를 이용하여 제어하는 연습을 한다. 푸쉬 버튼2를 누르면 Relay1이 작동하여 Relay1의 접점과 Solenoid A가 연결되어 실린더의 피스톤이 전진을 하게된다.푸쉬버튼 3을 누르면 Relay2가 작동하여 Relay2의 접점과 Solenoid B가 연결되어 실린더의 피스톤이 후진을 하게 된다.푸쉬버튼 1은 시스템내에 과부하가 걸리면 시스템에 손상이 생기므로 푸쉬버튼 1을 누름으로 실린더 피스톤의 전, 후진을 순간 정지 시킬 수 있다.4. 결론 및 고찰1) 실험 결과a. 유압시스템을 구성하는 주요소들에 대한 전반적인 이해와 적용을 할 수 있다.b. 전기적인 신호 장치인 푸쉬버튼, 릴레이, 리미트 스위치 등에 대하여 충분한 이해를 할 수 있다.c. 아날로그 Signal의 차이에 대하여 충분한 이해를 할 수 있다.d. 유압 실린더의 전, 후진에 관하여 모든 제어를 자유로이 시행할 수 있다.2) 고찰a. 유압 시스템의 구성요소인 유압원, 제어밸브, 작동체에 대한 각 구성요소들을 예를 들고 설명한다.유압(油壓 ;oil hydraulics)이란 유압펌프에 의하여 동력의 기계적 에너지를 유체의 압 력에너지로 바꾸어 유체 에너지에 압력, 유량, 방향의 기본적인 3가지 제어를 하여 유압 실린더나 유압 모터등의 작동기를 작동시킨 후 다시 기계적 에너지로 바꾸는 역할을 하 는 것이며, 동력의 변환이나 전달을 하는 장치 또는 방식을 말한다.유압시스템이란 이 유압을 이용한 회로구성 즉 시스템을 의미한다.궁극적으로 모든 유압회로들은 응용에 관계없이 본질적으로 동일한 것이다. 유압회로에 필요한 아래 6가지의 기본 구성 요소가 있다①. 보통 유압 기름하면서 맞물리는 구조이며, 초승달 모양의 간막이 판이 달려있다. 2. 베인펌프- 베인 펌프의 특징1) 수명이 길고 장시간 안정된 성능을 발휘할 수 있어서 산업기계에 많이 쓰인다.2) 소음 및 맥동이 작다.3) 유지 및 보수가 용이하다.4) 작게 만들 수 있어 피스톤 펌프보다 단가가 싸다.5) 기름에 의한 오염에 주의하여야 하고 흡입 진공도가 허용한도 이하이어야 한다.펌프종류세부종류펌프의 특징베인펌프단단 베인펌프축이 회전 운동을 하면 로터가 회전하고 베인은 원심력 및 유압에 의하여 튀어나와 캠링 내면에 닿아 섭동한다. 베인 사이의 유실은 캠링의 곡선에 따라 용적을 하며, 유실이 넓은 곳에 흡입구가 달려있어 기름이 흡입되며, 유실이 좁은 쪽에는 토출구가 있어서 기름이 강제적으로 토출된다.가변 베인펌프고정 용량형 펌프 캠링에 비해 내면은 진원이다. 따라서 무부하시에는 스프링 힘에 의하여 로터에 캠링을 편심시켜서 유실의 용적을 변화시킨다.고압 베인펌프140[kgf/㎠] 이상의 성능을 지니는 펌프이다. 베인 펌프를 고압화하기 위한 조건으로서는 흡입쪽에서의 베인과 캠링의 접촉력을 반드시 줄여야 한다. 이를 위하여 베인 바닥에 공급하는 압력을 감압해서 해결하고 있다.2련 베인펌프(복합 베인펌프)용량이 같은 2세트의 펌프가 같은 케이스 안에 1개의 축에 의하여 회전 운동을 하는 구조로 되어 있으며, 양쪽의 펌프에 언제나 같은 부하가 걸리도록 압력 분배 밸브가 달려 있다. 따라서 1단쪽의 펌프 토출구가 2단쪽의 펌프 흡입구와 통하고 있다.< 단단 베인펌프 > < 가변 베인펌프 > < 고압 베인펌프 > < 2련 베인펌프 >3. 피스톤펌프- 피스톤펌프의 특징1) 고압에 적합하며 펌프 효율이 가장 낮다.2) 가변 용량형에 적합하며, 각종 토출량 제어장치가 있어서 목적 및 용도에 따라 조정할 수 있다.3) 구조가 복잡하고 비싸다.4) 기름의 오염에 극히 민감하다.5) 흡입 능력이 가장 낮다.펌프종류세부종류펌프의 특징피스톤 펌프레이디얼 피스톤펌프실린더 블록이 회전하면 피스톤 헤드는 케밸브·미터링 밸브1) 압력제어 밸브(1) 릴리프 밸브(relief valve) : 유압 회로의 최고 압력을 제한하여 회로 내의 과부하를 방지하며, 유압 모터의 토크나 실린더의 출력을 조절하는 밸브로서 유압 장치의 안전용과 출력의 조정을 겸하는 중요한 그능의 밸브이다. 안전밸브라고도 하며, 전기로 말하면 퓨즈와 같은 기능을 한다. 종류로는 감압형 릴리프 밸브와 파이롯 작동형 릴리프 밸브가 있다.(2) 감압 밸브(reducing valve) : 유압 회로에서 분기 회로의 압력을 주 회로의 압력보다 낮게 제어하고 싶을 때 사용하는 밸브로, 1차측의 주 회로에서 2차측의 감압회로에 작동유가 흘러 설정 압력을 초과하면 작동유로 유로를 차단하는 것이다.(3) 시퀸스 밸브(sequence valve) : 일명 순차 작동 밸브라고도 하며, 회로의 압력에 따라 주로 액츄에이터의 작동 순서를 자동적으로 제어하는데 사용된다. 시퀸스 밸브의 기본 구조는 릴리프 밸브와 같으며, 특히 압력 오버라이드 특성이 중요하다.(4) 무부하 밸브(unloading valve) : 유압 회로에서는 유압 펌프의 송출 압력이 항상 필요한 것이 아니고, 회로 내의 압력이 설정압에 도달되었을 때 이 압력을 떨어뜨리지 않고 펌프의 송출 유량을 탱크로 되돌리기 위하여 무부하 밸브가 사용된다. 유압 회로의 압력이 설정치에 도달하게 되면 무부하 밸브가 열려 저압·대용량의 펌프를 무부하로 하여 전유량을 탱크로 되돌리고 동력의 절감과 유온의 상승을 방지하는 역할을 한다.< 감압형 릴리프 밸브 > < 파이롯 작동형 릴리프 밸브>2) 유량제어 밸브액츄에이터의 속도를 변화시키기 위해서는 유량을 조절해야 하며, 유량을 조절하는 방법 으로는 가변 용량형 펌프를 이용하는 방법과 유량제어 밸브를 이용하는 방법이 쓰이고 있 다. 유량제어의 기본은 교축 밸브이다.(1) 교축 밸브 : 유압 회로의 유량제어용으로 사용된다. 구조가 간단하고 조작이 용이하며 유량 조절 범위가 넓은 이점을 가지고 있다.①가변 교축 밸브 : 가장 간단한 유아보겠다.작동부는 작동유의 압력 에너지를 기계적 에너지로 바꾸는 기기를 총칭하며 직선운동을 유도시크는 것을 유압 실린더, 회전운동을 유도시키는 것을 유압모터라 말한다.1) 유압실린더(1) 단동 실린더 : 한쪽 방향에만 힘을 주고 귀환은 자중 또는 스프링의 힘에 의해 돌아 가는 형식을 말한다. 프레스나 기타 간단한 작동장치에 사용한다.(2) 복동 실린더 : 피스톤의 양쪽에 포트를 설치하여 흡입과 토출을 교대로 시키면 왕복 운동을 하며 양쪽 방향에 작용력을 주고 있는 실린더이다.(3) 다단 실린더 : 텔레스코픽 형과 디지털 형이 있다. 텔레스코픽형은 유압 실린더의 내 부에 다른 실린더를 내장하고 유압이 유입하면 순차적으로 실린더가 이동하도록 되 어 있어 실린더 길이에 비하여 큰 스트로크를 필요로 하는 경우에 사용된다. 디지털 형은 하나의 실린더 튜브 속에 몇 개의 피스톤을 삽입하고 각 피스톤 사이에는 솔레 노이드 전자 조작 3방변으로 유압을 걸거나 배유하거나 한다.2) 유압 모터유압 펌프를 외력에 의해 구동하면 그 토출구로부터 유압유가 토출되고, 반대로 그 토출구에 기름을 압입하면 회전력을 얻게 되어, 원리적으로는 유압모터로서의 작동을 한다.기어 모터베인 모터회전피스톤 모터특 징·유압 모터중 가장 간단하며 출력토크가 일정하다.·기어모터가 원활하게 구동되는 최저 속도는 150~599rpm정도이므로 정밀한 서보기구에 적합하지 않다.·구조면에서 베인 펌프와 동일하며 공급압력이 일정할 때 출력 토크사가 일정한 장점이 있다.·저압 및 저속에는 효율이 나쁘고 토크의 변동이 증대되는 단점도 있다.·일정용량형 및 가변 용량형의 두가지 형식이 있다.·다른 형식의 것에 비하여 부품수가 많고, 복잡한 기구로 인하여 값이 비싸다는 단점이 있다.사 진유압 실린더의 전, 후진시의 전기적인 신호도를 작성하고 설명한다.유압 실린더는 전기적인 신호를 받아 작동을 한다. 이 전기적인 신호는 4-way 방향 control 밸브로 흘러들어가는 유체의 방향을 정해준다.먼저 전기적인 신호가 없을 때를 .

공학/기술| 2010.12.26| 19페이지| 2,000원| 조회(456)

실험, 유압, 응용역학, 제어박스

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