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음향공진법을 이용한 영률의 측정

1.영률은 무엇인가?길이방향으로 장력이나 압축력을 받은 금속막대가 다시 원형으로 되돌아가는 경우와 같이 어떤 고체가 오직 한 방향으로만 장력이나 압축력을 받을 때 나타내는 탄성을 표시한다. 영률은 길이방향의 장력이나 압축력을 받은 물질이 길이 변화에 견디는 능력을 측정한 것으로, 길이방향으로 가해진 변형력을 변형률로 나눈 것이다. 장력이 가해진 금속막대의 경우 변형력과 변형률은 다음과 같이 나타낼 수 있다.-탄성 계수의 종류탄성 계수는 응력과 변형률의 종류에 따라서 세로 탄성 계수, 전단 탄성 계수, 체적 탄성 계수로 구분된다.a. 세로 탄성 계수: 수직 응력(인장능력 또는 압축능력) σ와 여기에 따르는 세로 변형률 ε이 훅의 법칙에 의하여 정비례할 때의 비례상수를 세로 탄성 계수(or 종 탄성 계수)라고 한다. 세로 탄성 계수는 young이 수치적으로 측정하였으므로 young계수(Young's Modulus)라고 하며, 보통 기호 E로 나타낸다. σ=Eεb. 전단 탄성 계수: 전단 응력(τ)과 이에 동반하는 전단 변형률 γ사이에서도 비례 관계가 있고 그의 비례상수를 전단 탄성 계수 또는 횡 탄성 계수, 가로 탄성 계수라 하며, 기호 G로 나타낸다. τ=Gγc. 체적 탄성 계수: 수직 응력(인장 응력 또는 압축 응력) σ와 체적변형률 ευ사이에서도 비례 관계가 있고 그의 비례상수를 체적 탄성 계수라고 하며 기호 K로 나타낸다. σ=Kευ-단면적 A인 금속막대의 양끝을 힘 F로 당긴다면 막대는 본래길이 Lo로부터 Ln으로 늘어난다. 동시에 단면적은 작아진다. 변형력은 장력을 단면적으로 나눈 비인 F/A로 나타낼 수 있다. 변형률 또는 상대적 변형은 길이의 변화량인 (Ln－Lo)를 본래의 길이 Lo로 나눈 (Ln－Lo)/Lo로 나타낼 수 있다. 변형률의 단위는 차원이 없다. 따라서 영률은 수학적으로 다음과 같이 나타낼 수 있다.F/A = Y ΔL/L이것은 훅의 법칙의 특수형태이다. 영률의 단위는 N/㎡이며, 영국식 단위계에서는 lb/in2 이다. 알루미늄의 경우 영률은 약 7.0×1010N/㎡이다. 강철의 영률은 이보다 약 3배 정도 크며 이는 강철을 변형시키는 데 드는 힘이 알루미늄 막대의 경우보다 3배 정도 더 필요하다는 것을 알게 한다.영률은 변형력이 변형률에 비례할 경우와 외부의 힘이 없어졌을 때 그 물질이 다시 원래의 모습으로 되돌아오는 경우에만 유효하다. 변형력이 증가함에 따라 영률은 상수값에서 벗어나 감소하게 되고, 결국 그 물체가 변형되어 파괴될 수도 있다. 장력이 가해진 금속막대가 늘어났을 때, 그 너비는 약간 줄어든다. 이 측면수축이 가로변형률이며 이것은 너비의 변화를 본래의 너비로 나눈 것이다. 세로변형률(길이)에 대한 가로변형률(너비)의 비율을 푸아송의 비라고 한다. 강철의 평균 푸아송의 비는 0.28이고, 알루미늄 합금의 경우는 0.33이다. 푸아송의 비가 0.50 미만인 물질은 길이방향의 장력을 받을 때는 부피가 늘어나고 길이방향의 압축력을 받을 때는 부피가 줄어든다.2.음향공진법을 이용하여 영률을 측정하는 원리는 무엇인가?음향공진법 (Free-free suspended beam technique) - 이 방법은 ASTM C848-78에 규정된 탄성계수의 표준측정법으로서 시편의 공명진동수를 찾아내어 재료의 탄성계수를 상온 및 고온에서 측정할 수 있다. 그림4은 재료의 공명진동수를 측정하기 위하여 사용된 장치의 개략적인 구성도이다.Fig.4 A schematic illustrating the experimentalsetup of free-free suspension method for measuringYoung's and shear modulus.이 장치의 구성은 크게 진동음을 발생시켜 시편에 전달하는 부분인 구동자(Driver)와 시편의 진동음을 수신하고 증폭하여 신호를 입력하는 부분인 수신자(Pickup)으로 구성되어 있다. 구동자쪽의 구성품은 가청 주파수대역에서 싸인파를 발생 시키기 위한 주파수 발생장치와 여기서 발생된 전기적 신호를 기계적 진동음으로 바꾸어 주는 구동자인 스피커로 구성되어 있다. 스피커에서 발생된 기계적 진동음은 시편을 매단 실 (또는 백금선)를 따라 전파하여 시편을 진동시킨 후 시편의 다른 쪽 끝에 매단 실을 통하여 핔업쎈서쪽으로 전달된다. 핔업쎈서로서 압전재인 가전용 전축바늘을 주로 사용하며, 여기서 받아들여진 기계적 진동음은 다시 전기적인 신호로 바뀌어진 후 신호증폭기에 의하여 증폭되고, 불필요한 잡음은 증폭기에 내장된 필터로 제거된다. 동적 영률 측정장치를 구성하고 있는 구동자와 수신자의 구동 및 측정신호의 기록은 컴퓨터에 의하여 제어된다. 시편의 형상은 봉상이나 사각단면을 가진 판상으로 가공하여 사용할 수 있지만, 영률과 강성계수를 동시에 측정할 수 있는 사각단면 형상의 시편이 일반적으로 더 널리 쓰인다. 시편의 표면 가공은 표면의 조도가 음파의 전파에 주는 영향을 최소화하기 위하여 경면연마를 하여 사용한다. 시편의 공명진동수 측정은 시편 길이의 20% 되는 곳을 실로 매달아 휨 공명진동수(flexural resonant frequency, fE)와 비틀림 공명진동수(torsional resonant frequency, fG)를 동시에 측정한다.먼저 강성계수와 비틀림 공명진동수와의 관계는 Pickett[1]에 의하여 얻어진 식(10)으로 나타내어진다.(10)여기서 G 는 강성계수, l은 시편의 길이, ρ는 시편의 밀도, fG 는 비틀림 공명진동수, n은 진동차수, 그리고 R 은 Spinner 와 Tefft [2]에 의하여 얻어진 시편의 형상인자이다. 영률과 휨 공명진동수와의 관계는 식(11)로 나타내어진다.(11)여기서 E는 영률, l은 시편의 길이, t는 시편의 두께, fE 는 1차 휨 공명진동수, 그리고 R'은 형상인자로서 시편의 치수와 포이슨 비(ν)의 함수로 나타내어진다. 따라서 영률을 측정하기 위해서는 주어진 시편에 대하여 휨 공명진동수와 비틀림 공명진동수를 동시에 측정하고, 이 진동수를 식(10)과 (11)에 대입하여 얻어진 E와 G가 식(1)을 만족하도록 포이슨 비(또는 형상계수 R')를 반복계산에 의하여 결정함으로써 영률, 강성계수, 그리고 포이슨 비를 동시에 계산할 수 있다.3.외팔보실험을 이용하여 영률을 측정하는 원리는 무엇인가?한쪽 끝에 하중이 집중된 직사각형의 외팔보(그림 13)에서의 최대 표면응력은:3dEt최대표면응력(σmax) = ------2l이 때, d = 보의 휜 거리E = 탄성계수t = 보의 두께l = 보의 길이그림13. 최대표면 응력최대응력을 줄일 수 있는 방법중 하나는 보의 외형이 변하는 동안 보 속에 있는 변형에너지를 일정하게 유지시키는 것이다. 추가적으로 보의 외형에는 사다리꼴형, 사면형(Tapered) 및 비틀림형이 있다4.다른 영률을 측정할 수 있는 방법은?-탄성계수의 측정 방법은 일반적으로 정적인 방법과 동적인 방법으로 분류할 수 있다. 정적인 측정방법은 스트레인 게이지를 붙인 시편에 일정한 외력을 가한 후 이에 상응되는 변형량을 측정하여 탄성계수를 구하는 방법이다. 반면에 동적인 측정방법으로는 음파 또는 가벼운 기계적 충격(Impluse)을 가하여 시편의 공명주파수를 찿아냄으로써 탄성계수를 측정하는 음향공진법(Sonic resonance test)과 음파를 시편에 통과시켜 시편에서 발생한 반향음을 이용하여 탄성계수를 측정하는 초음파 에코 중첩법(Pulse echo overlap) 등이 있다

경영/경제| 2007.03.14| 4페이지| 2,000원| 조회(1,967)

영률, 음향공진법, 영률의 측정

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Contact angle을 이용한 surface energy의 측정 및 Self Assembly Mono_badtags

Contact angle을 이용한 surface energy의 측정 및 Self Assembly Monolayer1.contact angle을 통한 surface energy 계산 방법 조사-Sessile Drop Contact Angle Method위의 그림에서 보는 것처럼, 표면에 액체 방울이 떨어지면 총 세 개의 계면 에너지가 평형을 이루게 되고 이 평형에 따라 접촉각 θ가 달라지게 된다. 만약 사용한 용액과 표면이 친하다면 고체-액체 계면 에너지가 작아 θ값 또한 작아지게 되고, 용액과 표면이 친하지 않다면 고체-액체 계면 에너지가 커져서 θ 또한 커지게 되는 것이다. 따라서 측정에 사용하는 용액의 종류와 θ값을 통해 표면의 물리적 특성을 확인할 수 있다.-Du N??uy Ring Method-Girifalco-Good-Fowkes-Young 모델은 1개의 용액을 이용하여 표면에너지를 계산하는 방법으로 계면 phase system의표면에너지를 설명하기 위해 Good과 Girfalco가 1950년대에 제안한 방법이다. 이 방법은γLV (1 + cosθ) = 2π(γSγLV)1/2γS = {γLV (1+cosθ)2} / 4π2의 식을 이용하여 표면에너지를 계산하는 방법으로 γLV값과 θ값을 알면, γS값을 계산할 수 있다.특별히 낮은 표면에너지를 가진 경우 접촉각 측정을 통한 간접적인 방법으로 표면에너지를 계산하게됩니다.따라서 접촉각을 통해서 표면에너지를 구하는 준 경험적인 모델들은 아래와 같다.A. 한 개의 측정용액: Girifalco-Good-Fowkes-Young 모델B. 두개의 측정용액을 필요로 하는 Owens-Wendt-geometric mean, Wu-harmonic mean 모델C. 세 개의 측정용액을 필요로 하는 Lewis Acid/Base 모델이 있다.모든 상황에 있어서 통합적으로 쓰이는 모델은 아쉽게도 아직 개발된게 존재하지 않기 때문 ,사용자는 측정하고자 하는 표면에 따라 사용하고자 하는 모델을 결정하기만 하면 됩니다.보통 사용법도 단순.- Owens, Wendt, and Kaelble는 Fowkes의 식을 더 일반적인 형태로 확장시켰습니다.b-1 . 2개의 서로다른 용액으로 계산 - Wu-harmonic mean- 실제적으로 그리 많이 사용되지 않음- 계산이 복잡하고 시간이 너무 걸리는 단점- Geometric Method 나 Lewis acid/base 와 비교해 볼때 데이터의 신뢰도가 약간 떨어지고 그 편차 약 20%의 차이를 나타내고 있다. 조화평균과 힘의 추가를 기초로 하여 Wu는 다음식으로 제안 Wu는 이 방법은 여러 polymer와 보통액체에서 정밀하게 적용되는 방법이라고 합니다.c. 표면에너지 계산 - Lewis Acid/Base 모델- 실제적으로 많이 쓰이는 방법입니다.- 근사적이긴 하지만 가장 많은 정보를 얻을수 있고 정확한 표면에너지를 유추 할 수 있다.- 소수성의 경향이 아주 센 경우와 중간적인 경우 모두에서 잘 맞는다.- 단점은 친수성이 강한경우엔 디오도메탄 대신 다른 용액을 사용해야 합니다.van Oss 와 그의 동료들은 Fowkes- Owens- Wendt- Kaelble와 Wu의 기술함에 있어서 방법론으로 제안.이 방법론은 "apolar(nonpolar,비극성)"와 "polar(극성)"의 새로운 의미의 개념을 소개하고 있습니다. 후자는 gp 와 같은 하나의 변수에 의해 기술할 수 없습니다. 식(1) 의 표면장력 g 는 apolar성분과 수소 결합성분 혹은 산-염기 상호작용 으로 분할할 수 있다.이것은 Fowkes의 접근을 따르며 몇몇 성분의 표면장력으로 분리되게 됩니다.g= gd + gdip + gINd + gh + ... -------------------- (1)Υ=Υd+ΥAB ------------------- (2)여기서 위의 지수 d, dip, ind와 h는 각각 (London) dispersion, (Keesom)dipole-dipole, (Debye)induction, 그리고 수소 결합력을 말합니다.위의 지수 AB는 산과 염기의 반응성을 나타냅니다. 비극이 되는 물질에 관한 기준은 ΥAB=0 이 되는 것입니다.그러나 이것은 van Oss와 Good의 연구방법에서 만큼은 사실과 다릅니다.어떻게 이러한 표면 에너지변수들을 계산해 낼 수 있을까요?van Oss 와 Good 그리고 그들과 함께 연구한 동료들은 Υs값을 구하기 위하여 접촉각과 행렬식을 사용한 다음과 같은 three-liquid procedure를 만들어냈습니다.ΥVL1(1-cosθ1) = 2(ΥsLWΥLV1LW)+ √(Υs+ΥLV1-)+ √(Υs+ΥLV1-) (4-1)ΥVL2(1-cosθ2) = 2√(ΥsLWΥLV2LW)+ √(Υs+ΥLV2-)+ √(Υs+ΥLV2-) (4-2)ΥVL3(1-cosθ3) = 2√(ΥsLWΥLV3LW) + √(Υs+ΥLV3-)+ √(Υs+ΥLV3-) (4-3)간단히 말해서, 고분자고체의 Υs을 결정하기 위하여, reference liquids table로부터 두 개는 극성을 띠고 나머지 다른 하나는 비극성을 가진 세 개 또는 그 이상의 액상들을 선택할 것이 권고 되었습니다. 더우기 극성을 가진 쌍들, 즉 water과 ethylene, water와 formamide는 좋은 결과가 나올 것 이라고 추천되었습니다. 반해서 비극성 액상들은 diiodomethane 또는 α-bromonaphthalene이 권해집니다.그 LW 와 Lewis의 산과 Lewis의 염기변수에서 ΥLV1,ΥLV2,ΥLV3의 값을 이용할 수 있기 때문에 우리는 이러한 세가지 식들을 동시에 계산함으로해서 ΥS을 결정할 수 있습니다.3개의 서로다른 용액으로 계산 - Lewis Acid/Base 모델루이스의 주장에 의하면 표면에너지는 Lifshitz-van der Waals항과 Acid/Base 항으로 나누어 생각할 수 있다는 것입니다.이중에서 Lifshitz-van der Waals항은 비극성 용액을 이용해서 아래 왼쪽의 식으로계산이 되고 Acid/Base 항은 오른쪽의 식(주황색 박스)으로 계산이 됩니다.그리고 Acid/Base 항을 계산하기 위하여 두 극입니다.Axisymmetric Drop Shape Analysis-Profiles (ADSA-P)몇가지 용액의 표면장력을 측정하는 방법중에서 가장 정확하다고 알려져 있는 방법입니다.ADSA-P의 경우 에러가 보통 0.5%이내이며 촬영된 이미지만으로 용액의 표면장력을 알아낼 수 있는 장점이 있습니다. 즉 비접촉방식이란거죠. 특히 약간 점성이 있는 액체가 바늘팁에서 가늘어지는 현상(necking)이 일어날 경우 잘 맞습니다. 제 생각으로는 너무 표면장력의 값이 낮은 경우나 너무 높은 경우는 오히려 오차를 더 크게 가지는것 같습니다.그러나 용융된 폴리머의 경우 오히려 다른 측정보다 쉽고 정확하게 표면장력을 알아낼 수있는 장점이 있습니다.컴퓨터를 이용한 비접촉방식의 표면장력 측정기는 이미지를 분석하는 소프트웨어의 혁명이라 할 수있습니다.다음은 전통적인 Laplace Equation 입니다. 이 식에 근거해서 모든 표면장력의 측정이 가능하게 됩니다g : interfacial tensionR1 , R2 : radii of curvatureDP : Pressure differenceP0 Pressure difference at a selected datum planeD r : Density differenceg : Gravityz : Vertical axis표면장력은 곡률에 밀접한 관련이 있고 또한 압력의 차는 수직축에 관련이 있습니다.2.surface energy를 측정하기 위한 방법 조사- 접촉각 이란?정의 : 액체와 고체 표면 위에서 열역학적으로 평형을 이룰때 가지는 각응용 : 접착 (adhesion), 표면처리, 폴리머 표면 분석 등측정방법 : 고체표면의 젖음성(wettability)을 나타내는 척도로서, 대부분 고착된(sessile) 물방울에 의해 측정액체-고체-기체 접합점에서 물방울 곡선의 끝점과 고체 표면의 접촉점특징 : 낮은 접촉각은 높은 젖음성(친수성, hydrophilic)과 높은 표면 에너지높은 접촉각은 낮은 젖음성(소수성, hydrophobic)과 낮 외에도 동적 접촉각 측정법에는 기질 자체를 기울여 액체 방울이 흘러내리기 직전에 생기는 각을 측정하는 방법이 있다. 이러한 동적 접촉각은 surface coverage, surface roughness, surface homogeneity 등을 알 수 있는 좋은 수단이다.접촉각(Contact Angle)을 측정하는 방법으로는 Sessile Drop Method, Wilhelmy Plate Method, Single Fiber Contact Angle Method, Washburn Adsorption Method 가 있다.-Sessile Drop Contact Angle Method이 방법은 고체표면의 물성을 측정하는데 가장 일반적으로 사용되는 방법으로 고체표면에 일정량의 액적을 떨어뜨려 이에따른 고체와 액체의 접촉각(Contact Angle)을 측정하므로써 고체의 젖음성, 세정정도, 표면처리후의 효과분석등 여러가지 유용한 정보들을 쉽게 얻을 수 있는 방법이다.접촉각의 형성은 아래그림과 같이 각 계면간의 상호작용에 의한것으로 접촉각측정 정보를 가지고 역으로 고체표면의 표면에너지(Surface Free Energy), 액체의 표면장력값 (Surface Tension)등을 계산할 수 있다.접촉각의 영향을 주는 인자로는 증발(evaporation),흡착(adsorption),흡수(absorption) 등이다. 액적이 고체 표면에 떨어졌을때에는 이러한 영향에 의하여 각의 값이 변하게 된다. 또한 이러한 현상을 관찰하므로써 제품의 세정효과, 흡착물성, 시간에 따른 고체물성의 변화등의 정보를 얻을 수 있다.주 사용분야로는 반도체 공정의 세정 후 세정도 평가, 고분자 필름의 여러가지 화학적, 물리적 처리후의 표면개질효과 평가, 접착성능 평가등 고체표면의 물성이 중요한 여러가지 산업 전반에 광범위 하게 사용되고 있다.또한 이러한 접촉각 측정값은 여러가지 이론적 공식에 적용되어 고체표면의 에너지 (Surface Free Energy)를 계산 할 수 있다. 이렇게 계산된 표면에90’O

공학/기술| 2007.03.14| 15페이지| 1,500원| 조회(4,032)

SAM, contact angle, surface energy

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[자성체]재료의 구조적 특성에 따른 자성체의 자성특성 실험 평가C아쉬워요

1. 실험 목적재료는 크게 다섯가지의 자성 재료들로 구분할 수 있는데 이들은 Diamagnet, Paramagnet, Ferromagnet, Antiferromagnet, Ferrimagnet 이다. 이 모든 자성 재료들은 재료의 결정 방향이나 불순물 등에 영향을 받는데, 그 예로 Iron 혹은 Steel의 시편에 냉간 가공을 행하면 hysteresis loss와 coercivity가 증가하는 특성을 보인다. 구체적으로 이러한 요소들이 자성 재료에 어떠한 영향을 미치는지 VSM 실험을 통해서 알아보는 것이 이번 실험의 목적이다.2. 이 론① Hysteresis점 1 : 시편의 초기상태로, 자구들이 무질서하게 배열되어 있어 자화되지 않은 상태이다. 점 1 ~ 점 3 : 외부 자기장의 방향으로 배열된 자구들이 외부 자기장의 방향으로 배열되지 않은 자구들을 소멸시키면서 성장한다. 점 3 ~ 점 4 : 자구 내에서 쌍극자가 자화용이 방향에서 외부 자기장의 방향으로 회전함에 따라 자기유도 B가 더욱 증가하게 된다. 점 4 : 포화유도(Saturation induction) 점 4에서 모든 자구 내의 쌍극자들은 외부 자기장과 같은 방향으로 배열하게 된다. 포화유도를 얻기 위한 최소 자기장을 포화자기장(Saturation field) Hs 라 한다. 외부 자기장을 서서히 0으로 감소시키면 자기유도는 4-3-2-1의 경로를 따라 0으로 되돌아가지 않는다. 위와 같은 경로를 따라 가기 위해서는 많은 양의 쌍극자 회전과 Bloch 벽의 비가역적 이동이 요구되기 때문이다. 자기유도 B는 Bloch 벽의 가역적 이동에 의한 회복과 자화방향으로부터 자화용이 방향으로의 쌍극자 회전에 의해 경로 4 ~ 5를 따라 약간 감소한다.외부 자기장을 H=0으로 감소하여도 얼마간의 자기유도가 잔류한다. 이를 잔류유도 또는 잔류자기 Br이라한다. 외부 자기장이 반대방향으로 증가하면, 외부 자기장과 같은 방향으로 배열된 자구의 성장과 상극자 회전이 다시 발생한다. B=0를 만들기 위해 -Hc의 외부 자기장이 요구되며, 이를 보자력(coercive field)이라 한다. 외부 자기장의 세기를 더욱 증가시키면 포화자장 -Hs 에서 포화유도 -Bs가 얻어질 때까지 경로 6 ~ 7을 따라 이동한다.경로 7-8-9-4는 경로 4-5-6-7과 대칭되는 것으로 이들에 의해 자기이력곡선(magnetic hysteresis loop)이 이루어진다Bs, Br, Hs, Hc가 높은 재료들은 이력곡선에 의해 둘러싸인 면적이 크며, 이와 같은 재료들은 경자석(Hard marnet)으로 분류하며 Bs, Br, Hs, Hc가 낮은 재료들은 연자석(Soft magnet)으로 분류한다. 이력곡선의 형태는 종종 어떤 특정 용도로 사용하기 위해 강자성 재료, 연자성재료를 선택할 때 가장 중요한 인자로 작용한다. as경자석은 영구자석으로 사용되는 반면에 연자석은 교류 전자기파에 의한 에너지 손실을 최소로 할 필요가 있을 때 사용된다.② 열처리의 종류* 냉간가공 : 변형이 재결정 온도 이하에서 행해지는 것냉간가공을 하면 전위밀도가 높아지는데, 재료내의 축적에너지가 높아짐을 의미한다.강한 냉간가공을 받은 결정내부에는 많은 전위가 존재한다.* 어닐링잔류응력으로 인해 평형상태도에 알맞지 않은 불안정한 상태가 된 재료를 안정한 상태로 만드는 열처리이다. 원자들의 확산이 쉽도록 재결정온도까지 가열하여 내부에 남아있는 응력을 제거하여 재료를 연하게 만들어 안정화 시키는 작업이다.* 어닐링 유무에 따른 차이재료의 소성 변형에 사용된 에너지의 일부는 내부 에너지 증가로서 금속내에 축적된다. 내부 에너지 증가는 변형시 발생되는 원자공공(Vacancy), 침입형 원자, 전위와 같은 격자 결함, 그리고 적층 결함과 관계가 있다.대부분의 금속에서 전위의 분포는 불규칙적이다. 즉 전위 밀도가 낮은 영역과 전위가 밀집되어 엉킨 지역으로 구분된다. 만일 변형을 충분히 낮은 온도에서 시켰다면 많은 전위가 엉켜 있을 것이며, 회복과 재결정은 소성가공 후 어닐링 할 때 일어난다.온도가 증가하면 열에너지가 전위운동을 돕게 되어 전위들은 함께 움직이며 서로 척력을 가진 전위들은 떨어져서 움직이게 된다. 이러한 전위배열의 변화로 인해서 재료의 강도 및 경도는 감소하게 된다.* 어닐링의 단계- 회복(Recovery) : 내부의 잔류응력을 제거해주고, 전위를 소멸 혹은 재배열 시켜준다.(어닐링처리로 인해, 결정립의 모양이나 결정의 방향은 변화를 일으키지 않고 물리적, 기계적 성질만 변화하여 원래의 상태로 되돌아가는 과정을 회복이라 한다. 만일 같은 부호의 전위가 동종의 슬립면 위에 있고, 이것이 어닐링에 의해 전위가 안정한 배열로 되면전위와 전위 사이의 슬립면이 직선으로 변하게 되는데 이것을 다각형화라고 한다.)- 재결정(recrystallization)새로운 결정립이 생성되서 자라나고, 결정립들이 안정한 자리로 이동- 결정립 성장(Grain Growth)결정입계가 많아지면 에너지가 높아지고, 재료는 에너지가 낮아지는 방향으로 Grain boundary를 없애게 되는데, 그 과정에서 Grain의 크기가 커지게 된다.③ Domain wall강자성체 내부가 자기적으로 분할되어 자발자기를 갖는 영역(자구)의 경계domain wall의 형태(A)Bloch 벽 (B)Ne'el 벽 (C)Crosstie 벽* 자화 과정자성재료 하나하나의 입자는 자체의 자기 에너지를 낮추기 위하여 여러 개의 domain으로 분할되어 있는데, 외부의 자장이 인가될 경우 domain wall이 움직이며 자화를 이루게 된다. domain wall이 이동하는 면에 대하여 기공(pore), 불순물(Impurities), 점 결함(point defect) 등의 2차상이 존재할 경우 domain wall의 움직임은 방해를 받게 된다.H=0일 때, 각 도메인은 easy direction으로 자화되어 있으나, H를 걸어주면, domain wall motion 으로 H 방향에 유리한 도메인이 커진다. 그래서 M=M에 도달하면 한 개의 도메인이 된다.3. 실험 방법① 시편 준비 : Fe 82% Cr 18% 의 합금을 열간압연, 냉간가공, 열처리한 시편Fe 82% Cr 18% 의 합금을 열간압연, 냉간가공한 시편Fe 95% C 5% 의 합금 시편② 시편을 Vibration unit의 축에 고정③ 시편에 가할 외부 자기장의 초기값을 입력④ 외부자기장의 일정한 크기 간격의 감소에 따른 자화값의 변화 측정4. 실험 결과B: Fe 82% Cr 18% 의 합금을 열간압연, 냉간가공, Annealing한 시편(무게: 0.6046g)C: Fe 82% Cr 18% 의 합금을 열간압연, 냉간가공한 시편 (무게: 0.3572g)D: Fe 95% C 5% 의 합금 시편 (무게: 0.2416g)5. 결 론합금 성분과 열간압연, 냉간가공의 과정까진 같지만 Annealing의 여부만 다른 B와 C 두 시편만 비교했을 때, 어닐링을 해준 B시편이 defect가 많이 남아있는 C시편보다 domain wall motion의 이동이 어려우므로 보자력이 크고 자화되기 어려운 hysteresis curve를 보인다. 또한 C와 D 시편을 비교해보면 D는 C보다 강자성체 성분인 Fe가 더 많이 포함되어 있고, 냉간가공이 행해진 시편이므로 결정내부에는 많은 전위가 존재하고 재료내의 축적에너지가 높기 때문에 이 경우 domain wall의 이동의 제약이 존재한다.

공학/기술| 2006.07.25| 7페이지| 1,500원| 조회(722)

자성재료, 자성체, VSM, 재료의 구조적 특성

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유비쿼터스 기술을 활용한 감성 메신져와 개인홈피의 개발

주제 : 유비쿼터스 기술을 활용한 감성 메신져와 개인홈피의 개발1.주제 개요1) 현재 구축되어 유비쿼터스 환경을 최대한 이용하여 사용자의 감성을 자극시켜 고객의 만족을 극대화 하고 이를 통해 수익성도 보장 받을 수 있는 비서 형식의 통합 메신져 (핸드폰+인터넷)와 메신져와 연동된 개인 홈피를 개발한다. 이전의 인터넷 사용의 주된 목적은 정해진 목표를 달성하는데 관심이 있어서 일정한 정보 교류나 지식 공유 등으로 만족할 수 있었습니다. 하지만 요즘 젊은이들은 인터넷을 통해 사람들과 관계를 맺고 교류를 통해 정을 나누기 바랍니다. 이러한 추세를 잘 보여주는 예가 개인과 개인을 연결해주는 미니홈피, 블로그 등의 서비스가 급증하는 것을 들 수 있습니다. 저는 이를 한 단계 발전시켜서 대한민국 국민의 70%가 보유하고 있는, 또 항상 휴대하고 다니는 핸드폰을 통해 생각해보았습니다. 핸드폰의 내장된 센서를 이용해 사용자의 상태를 측정하고 이 정보를 인터넷에 연결해서 생활하는데, 또 자신을 표현하는 데에 도움을 줄 수 있는 어디에서나 사용할 수 있는 메신져 컨텐츠 개발이 저의 연구 주제입니다.2)세부설명■장치의 구성 요소①소프트 웨어- 목소리로 말할 수 있는 프로그램(기본 파일을 다운받으면 그 파일의 목소리로 말한다 ex:연예인이나 가수 목소리)- 핸드폰과 인터넷에서 동시에 사용할 수 있는 메신져 프로그램블루트스 기능을 이용하여 핸드폰이 측정한 사용자의 정보를 인터넷 상으로 보내 메신져와 공유할 수 있도록 만들어 준다.블루투스 : 근거리 내에서 중개기를 이용하지 않고 블루투스 모듈을 탑재한 제품끼리 통신이 가능하도록 한 기술.- 종합 정보 제공 프로그램사용자의 개인 정보(생일 혈액형등)와 핸드폰 센서에서 수집된 정보와 위치기반 서비스를 바탕으로 수집된 (그 지역의 날씨 위치 등)정보를 통합하여 개인에게 생활정보를 제공. ( 셍체리듬, 날씨에 따른 준비사항, 그 지역의 교통사항, 행사, 주변의 추천 맛 집)예를 들어 네비게이션 시스템과 연동될수 있는 주변 상가 소개 프로그램 입력으로 좀더 자세한 기분을 표출한다.)- 사용자의 위치 ( ex : 집 근처 100m안까지 접근)에 따른 홈 네트워킹의 작동 프로그램 ( 집에 불을 켜거나 난방온도를 맞추는 등)②하드웨어∘핸드폰- GPS및 GPS를 이용한 네비게이션 기능이 가능할 것- 체온이나 맥박 등을 체크할수 있는 센서장비- 음성 사운드가 가능할 것∘인터넷 구축망∘핸드폰 및 컴퓨터와 연결될 수 있는 통합 서버- 핸드폰의 정보를 웹과 연결시킬 수 있는 블루투스 기능.■실제의 사용 예-아침에 일어나서 핸드폰을 집으면 핸드폰에 내장된 센서가 사용자의 체온이나 맥박등을 체크하여 기본적인 정보를 수집한다. 정보가 메인 서버에 전달되면 메인 서버로부터 오늘의 날씨나 교통 상황을 추가하여 사용자의 기분에 적합한 음악과 함께 날씨나 교통상황 날씨에 따른 준비 상황 등을 유명 가수의 목소리로 사용자에게 알려준다.사용자가 집을 나서거나 목적지로 향하면서 좀더 정확한 기분을 입력하면 메신져는 자동으로 개인 기분 상태를 표시하며 연동된 개인 홈피에는 그에 따른 배경음악과 배경화면을 자동으로 설정한다. (기분에 따른 음악과 배경 화면 등을 자동적으로 추천하도록 하여 컨텐츠의 소비를 촉진) 오늘의 할 일과 일정을 알려주며 다른 사용자가 볼 수 있는 기본 메신져 창에도 간단한 기분 아바타를 추가하여 친구들이나 다른 사람이 사용자의 기분을 알수 있게 하며 사용자에게 용무가 있어서 아바타를 클릭하면 사용자의 기분을 알려주고 음악이나 선물을 보낼수 있게 한다.(설정에 따라 기분을 안 알려줄수도 있게 만듬) 점심 시간이 되면 기분이나 사용자가 위치한 지역에 따른 맛집을 소개하며 저녁 퇴근 후에는 새로운 영화나 여가생활을 추천한다. 집 근처에 도착하면 홈 네트워킹과 연결되어 집에 불을 켜거나 난방을 하는등 간단한 홈 네트워킹 기능도 추가한다.2.주제 선택배경-세부설명현대는 유비쿼터스 시대로 접어들고 있습니다. 공학적의미로서의 유비쿼터스는 현대인의 실생활에서 언제나 사용자가 이용할 수 있는 컴퓨팅 시스템의 인터넷 구축망을 을 움직일 수 있는 감성중심의 제품이나, 그러한 서비스에 관심을 가지고 있고, 그에 맞춰 구매를 하고 있습니다. 감성 마케팅 기법은 이런 감성적 소비성향을 이용하여 개발자의 이익에도 기여할 수 있는 컨텐츠를 개발하기 위해서 적용하였습니다.현재 이용되고 있는 인터넷이나 모바일 컨텐츠 시장은 꾸준히 성장하고 있으며 앞으로도 성장을 계속할 것이라고 예상됩니다. 이런 컨텐츠 시장을 선도하기 위하여 새로운 감성을 자극할 수 있는 개인을 기분을 알아주는 비서 역할을 할 수 있는 메신져나 개인 홈피가 있다면 사용자의 만족과 소비의 극대화를 이끌어 낼 수 있을 것이라고 생각하여 이 주제를 선택하게 되었습니다.3.연구 진행계획■ 우선 연구는 실제로 개발하는데 시간이 걸리기 때문에 현재 상황에서 기본적으로 연구 되어야 할 점들부터 차례로 연구해 나가겠습니다.1) 사람의 기분에 따른 선호 음악이나 색깔 등을 파악할 수 있는 설문조사2) 기분에 따라 맥박이나 체온 등이 변하는지에 대한 연구3) 인터넷 환경 (시각 청각)에 따른 효과적인 감성 자극에 대한 연구4) 하드웨어적 연구 (핸드폰과 센서의 결합이 가능한지 문제는 없는지)5) 여러 가지 소프트 웨어들의 개발과 소프트 웨어 통합 시스템의 개발6) 실제 적용과 평가7) 실제 적용 후 추가적인 콘텐츠의 개발4.기타 요청사항실제적으로 제 연구 주제가 1년 사이에 끝나는 것은 불가능 하다고 생각합니다. 하지만이미 실현 되어 있는 기술들도 있고, 그 기술들을 잘 접목하여 통합적으로 운영할 수 잇는 프로그램과 하드웨어가 개발한다면 연구주제의 실현 가능성이 있다고 생각됩니다. 단기간의 실현 가능성이라는 점 보다는 창의적 아이디어나 가능성을 보고 판단해 주십시오. 제가 부족한 점은 팀을 구성하여 해결하도록 노력하겠고, 부족한 점이나 어려운 것들은 팀원과의 노력과 선배나 멘토와의 충고와 지적을 통해 개선해 나가도록 하겠습니다.------------------------------------------------------참고 :--주제 개요을 도에 그정도면 되는거 아닌가?ㅋ1. 유비 쿼터스사용자가 네트워크나 컴퓨터를 의식하지 않고 장소에 상관없이 자유롭게 네트워크에 접속할 수 있는 정보통신 환경.물이나 공기처럼 시공을 초월해 '언제 어디에나 존재한다'는 뜻의 라틴어(語)로, 사용자가 컴퓨터나 네트워크를 의식하지 않고 장소에 상관없이 자유롭게 네트워크에 접속할 수 있는 환경을 말한다. 1988년 미국의 사무용 복사기 제조회사인 제록스의 와이저(Mark Weiser)가 '유비쿼터스 컴퓨팅'이라는 용어를 사용하면서 처음으로 등장하였다.적용사례-위치 기반 서비스 : LBS(Location Based Service) 는 휴대폰 속의 칩을 이용해 가입자들의 위치를 반경 수십 센티에서 수십 미터 내에서 언제든지 확인 할 수 있도록 해주며 사용자가 원하는 각종 정보를 개인화 된 환경에서 서비스가 가능하도록 해 줍니다. 서비스 방식에 따라 이동통신기지국을 이용하는 방식과 위성을 활용한 GPS(Global Positioning Service)로 구분되며, 서비스 유형별로 위치추적서비스, 공공안전서비스, 위치기반정보서비스 등으로 분류됩니다. 최근 SK텔레콤, KTF, LG텔레콤 등 이동통신 3사에서 카 네비게이션, 위치기반컨텐츠, 모바일 옐로 페이지 서비스등 그 활용분야가 확대되는 추세입니다.-U 헬스 케어 : 집안 곳곳에 심어진 각종 센서를 통해 거주자의 생체상태나 변화를 감지할 수 있는 계측장비와 센서가 장착되고 이를 통해 수집되는 각종 생체정보는 의료연구센터 내 중앙서버에 실시간으로 전송 돼 개인의 건강상태를 점검하는 데이터베이스로 활용됩니다. 이와 같은 실험연구가 성공할 경우 병원을 일정 시간대에 방문해 고정된 기기로 검사를 받아야 하는 현행 진단체계의 근본적인 변화와 함께 주변 생활 곳곳에 각종 의료용 칩과 센서를 부착하여 언제 어디서나 자연스럽게 의료서비스를 제공하는 유비쿼터스 헬스 케어 시대를 앞당기는데 크게 기여할 것으로 예상됩니다.-홈 네트워킹 :컴퓨터 칩의 소형화에 따라 급속히 전개되고 있는 디지털 페이스하고 교감하면서 인간의 생활을 더욱 윤택하게 해줄 수 있다`라고 하는 유비쿼터스 컴퓨팅의 전 단계라고 말합니다.2. 감성 마케팅감성 마케팅이란 눈에 보이지 않는 감성이나 취향을 눈에 보이는 색체, 형태, 소재를 통해 형상화시키는 것이다. 이러한 감성 마케팅의 특징은 자극을 통해 소비자들의 무의식적 반응을 이끌어 내고 이를 매출 증대로 연결한다는 데 있다. 이성에 호소하기 보다는 직관과 이미지를 중시하는 감성을 자극하는 편이 좀더 쉽고 직접적으로 소비자를 사로 잡을 수 있다는 장점 때문에 최근 업계에서는 이러한 감성 마케팅에 주목하고 있다.감성 마케팅은 한 마디로 소비자들의 감성에 어울리는 혹은 그들의 감성이 좋아하는 자극이나 정보를 통해 제품에 대한 소비자의 호의적인 감정 반응을 일으키고 소비 경험을 즐겁게 해줌으로써 소비자를 감동시키자는 것을 목표로 하고 있습니다.즉 물직적인 자극뿐만 아니라 한 걸음 더 나아가서 소비자의 마음을 상대로 하는 감각정보를 통해 소비자의 감성 욕구에 부응하자는 것입니다. 인간이 다섯가지 감각 (시각, 청각, 미각, 후각 촉각)에 기초하여 정보를 받아들인다는 점을 핵심으로 하여 이러한 감성적 측면을 강조한 혹은 감성적 측면에 호소하는 마케팅이라 볼 수 있습니다.제품의 본질적인 혜택 외에 디자인을 통한 차별화는 감성 마케팅의 고전적 본보기라고 할 수 있습니다. 제품에 있어서 디자인의 중요성은 감성의 시대를 맞아 그 중요성이 더욱 부각될 것이라 생각됩니다. 디자인과 같은 제품의 시각적 정보 외에 청각적 정보, 촉각적 정보도 유효 적절하게 응용될 수 있다는 사실을 상기 시켜 주고 싶습니다. 맛있는 과일이나 과자의 ?사각사각? 소리(청각정보), 아기 기저귀의 ? 뽀송뽀송함?( 촉각정보) 등은 시각적 정보에 못지 않게 소비자의 구매를 유혹합니다. 한편 제품에 관련된 감성 자극 뿐만 아니라 쇼핑 경험에서의 신선한 자극은 쇼핑 공간에서의 더 많은 구매, 재 방문 의도를 불러일으킬 뿐만 아니라 제품에 대한 호감도도 향상시킬 것 입니다.ref

공학/기술| 2007.02.21| 8페이지| 1,000원| 조회(345)

인터넷, 유비쿼터스, 감성, 핸드폰, 개인홈

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SOFC의 작동원리 및 single-chamber SOFC에 대하여

1. SOFC의 작동원리.3세대 연료전지로 불리는 고체산화물 연료전지는 산소 또는 수소 이온전도성을 띄는 고체산화물을 전해질로 사용하는 연료전지로써 1937년에 Bauer와 Preis에 의해 처음으로 작동되었다. 고체산화물 연료전지는 현존하는 연료전지 중 가장 높은 온도(700 - 1000 ℃)에서 작동하며, 모든 구성요소가 고체로 이루어져있기 때문에 다른 연료전지에 비해 구조가 간단하고, 전해질의 손실 및 보충과 부식의 문제가 없으며, 귀금속 촉매가 필요 없고 직접 내부 개질을 통한 연료 공급이 용이하다. 또한, 고온의 가스를 배출하기 때문에 폐열을 이용한 열 복합 발전이 가능하다는 장점도 지니고 있다. 이러한 장점 때문에 고체산화물 연료전지에 관한 연구는 21세기초 상업화를 목표로 미국, 일본 등 선진국을 중심으로 활발히 이루어지고 있다.고체산화물 연료전지의 작동원리는 그림 1과 같다. 고체산화물 연료전지는 기존의 고분자전해질 연료전지가 수소 이온 전도체를 사용하는 것과 달리 산소이온만을 전도하는 산소이온전도체를 사용하고 있다. 고체산화물 연료전지는 산소이온전해질을 격막으로 한 쪽에는 탄소나 수소를 포함하는 연료를 흘리고 다른 한 쪽으로는 공기를 흘리게 되는데 이때 공기중의 산소가 전해질막을 통해 음극으로 이동해 가서 연료와 반응하며 이산화탄소 또는 물을 생성하게 된다. 고체산화물 연료전지는 이러한 연료의 산화반응시 발생하는 화학반응에너지를 바로 전기에너지로 변환시키며 전기를 발생시키게 된다. 이러한 SOFC의 특징은 기존의 PEMFC와 달리 탄소나 수소 혹은 하이드로 카본계의 어떤 연료이든 모두 활용가능하기 때문에 연료 선택의 자유도가 높다는 장점을 가지고 있다.그림 1. 고체산화물 연료전지의 동작원리그림 2에는 기존의 PEMFC와 차세대 연료전지로 주목받고 있는 SOFC의 에너지 변환과정을 서로 비교해 놓았다. 그림에서 보듯이 기존의 PEMFC와 SOFC는 사용연료의 형태와 연료변환과정상 많은 차이를 보이고 있는데 연료의 선택성이나 시스템의 효율성 측면에서 SOFC가 훨씬 우수한 특징을 보이고 있다.??그림 2. PEMFC와 SOFC의 에너지 변환과정 비교. η는 변환효율.2. single-chamber SOFC에 대하여 조사.단실형 고체 산화물 연료전지-단실형 고체 산화물 연료전지는 오직 하나의 가스 격실을 가지고 있다.-보통 연료전지에서는 산화제나 연료는 단단한 전해질에 의해서 분리된다.-단실형 연료전지의 작동은 연료와 산소의 같은 혼합가스에 노출된 음극과 양극의 선택성에 달려있다.보통 산화물 연료전지와의 차이점-보통의 연료전지에서는 음극에서 하나의 반응이 존재한다. (산소의 감소)-anode에서 연료의 산화가 일어날 때 전극 물질은 음극이나 양극에서의 반응을 위해 선택할 필요가 없다.-전극 물질은 오직 반응 이 일어나기 위한 높은 activity 만을 가지면 된다.-그러나 sc-sofc에서는 높은 활동성과 구별하여 anode는 연료의 산화를 위해서 선택성이 필요하다. 반면에 cathode는 연료에서의 불활성과 선택적은 산소의 감소를 보일 필요가 있다.-open circuit voltage 의 발생은 촉매활동의 차이 때문에 발생한다. 같은 물질로 만들어진 두 개의 electrode를 가진 cell에서 전기가 발생하지 않는 것은 명백하다.-sc-sofc에서 물질의 선택성은 gas 분리막의 생략을 허락한다.동작원리-양극은 연료의 산화가 일어나는 위치이다.-연료 (수소)및 산소 원자는 소모된다. 물 산소 빈자리() 및 전자는 양극에 생겨난다.양극에서 일어나는 반응 방정식-음극에서 공기의 발생으로부터 산소의 감소가 일어나 anode 에서의 연료의 산화에 의해서 전기 회로를 통하여 흐르거나 나타나는 전자가 소모된다.-산소 빈자리는 기체산소를 가진 반응에 의해서 음극에서 사라진다.-2개의 반응의 합계가 수소와 산소의 산화 반응과 대응되는 반응이라는 것은 쉽게 알수 있다.Single chamber SOFC 의 기본 디자인이점-연료와 옥시던트의 어떠한 분리도 필요하지 않다. 복잡한 유동장 구조는 필요 없다-주위로부터의 셀의 봉합이 쉽게 이루어진다.-보통의 연료전지로부터 알려진 평면과 관으로부터 분리된 다양한 지오메트리가 가능하다.-전해질은 gas tight 이면 안된다. 완전히 다공성 cell은 제조될수 있다.-몇개의 cell의 연결이나 전해질의 같은 쪽에서의 연결 가능-단실형은 또한 소형화를 위한 이점을 제공한다. 마이크로미터의 크기에서 가스 약실을 분리하는 것은 매우 어렵기 때문단점-Low power density3. SOFC에 사용되는 고체전해질의 종류와 특징에 대하여 조사.고체전해질의 조건-이온 전도도가 좊고 치밀한 소결체 제작이 가능할것-산화/환원 분위기에서의 우수한 화학적 안정성 및 기계적 강도-제조 공정의 용이성1.ZrO-등을 첨가하여 산소 빈자리를 형성하여 산소 분압에 무관한 높은 산소이온 전도성 출현-1000도에서 oxygen transference number가 1이며 전기 전도도가S/cm order-높은 기계적 강도 및 상대적으로 저렴한 비용-SOFC로 사용하기 위해서는 온도가 1000도 이상이어야 한다는 단점CeO(형석구조를 갖고 있는 입방정물질들로 희토류 금속을 도핑시켜 산소이온의 전도성을 높이는 방법)-YSZ (Yttria Stabilized Zirconia) 에 비해 높은 전도도와 낮은 활성화에너지를 가짐중 /저온형 SOFC용 전해질재료로 응용(800도에서 이온전도도는S/cm order)-Gd, Ca, Sr 등을 첨가하여 이온 전도성을 지니게함-환원분위기(PO

공학/기술| 2007.02.21| 5페이지| 1,500원| 조회(1,404)

연료전지, SOFC, 고체산화물, single-chamber SOFC

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