앞의 실험들을 통해서 네 번째 모델의 코일 감는 횟수를 맞추고 다른 여러 변인들을 정할 수 있었다. 그리고 우리는 네 번째 모델에 대한 위 실험들에서 모두 직렬연결을 하였는데, 이번에는 직렬과 병렬연결에 따른 결과를 알아보기로 했다. 그렇게 해서 제작한 총 4개의 흡음 발전기(종류는 불투명한 필름과 반투명한 필름)를 직병렬 연결은 총 4가지 방법으로 연결하여 가장 좋은 결과를 나타내는 방법을 찾기로 하였다.
우리는 흡음 발전기 시스템을 이용하여 전류를 생산해 사용할 수 있도록 하는 것을 목표로 한다.
그래서 직병렬 실험을 최종적으로 하면서 동시에 발전기 양의 증가함에 따라 발생하는 전압의 양을 측정해 보기로 하였다. 발전기 개수를 1개, 2개, 4개로 증가시키면서 하는 방법인 것이다. 그리고 이 때 만약 전압의 양이 증가하거나, 실험 결과 전구를 켜는 등의 결과가 나오면 우리의 흡음 발전기 시스템을 실질적으로 적용 할 수 있다는 가설을 세울 수 있다. 즉, 이 연구 방법에 대해 오래 동안 고민해 본 결과, 이러한 방식으로 하기로 결정하였다.
그림 50. 발전기 연결 모식도
왼쪽 사진은 OPP필름을 이용한 진동판으로 만들어진 발전기를 그림으로 나타낸 것이다. 원은 발전기이고 직선은 연결 모습이다. 발전기가 하나일 때는 직렬연결과 병렬연결 없이 바로 멀티테스터 기에 연결해 평균값과 최댓값을 5회씩 반복해 측정을 하였다. 두 번째 사진처럼 두 개의 발전기 일 때는 두 발전기끼리 직렬로 연결하였을 때와 병렬로 연결하였을 때 2개를 구분하여 앞서 제시한 방법으로 실험을 했다. OPP필름을 쓴 진동판에 소리를 내어 나타낸 값들은 위 표, 그래프와 같았다.
위 실험은 발전기의 개수가 증가함에 따라 전압의 크기도 증가하는가를 확인, 또는 그 증가량을 살펴보는데 필요한 실험이다. 평균값과 최댓값은 증가량의 기준이 될 수 있다.
4개의 발전기를 두 쌍식으로 생각하였을 때, 즉 오른쪽 그림에서 왼쪽 위의 원과 오른쪽 위의 원이 한 쌍이고 왼쪽 아래의 원과 오른쪽 아래의 원이 다른 한 쌍일 때, 각 짝끼리 연결되어 있는 것이다. 그리고 그 가운데에 두 쌍끼리 연결이 되어 있다. 즉, 연결하는 부분이 총 세 군데이며 이 세 군데를 직렬-직렬- 직렬로 연결하였을 때, 직렬-병렬-직렬로 연결하였을 때, 병렬-직렬-병렬로 연결하였을 때, 마지막으로 병렬-병렬-병렬로 연결하였을 때로 나누어 실험하였다.
실험에 사용된 소리는 차이코프스키의 비창이라는 교향곡으로 통일하였다. 14분 2초부터 14분 32초까지의 소리를 일정 거리(10cm) 떨어져 있는 스피커에 연결해 내어 발생되는 전압을 측정했다.
그림으로 더 정확히 표현하자면 실험 과정과 결과는 다음과 같다.
가. 흡음 발전기 1개
그림 51.
흡음 발전기 개수가 1개인 경우1차 2차 3차 4차 5차 평균값 12.1mV 12.3mV 11.1mV 4.4mV 11.2mV
최댓값 31.2mV 32.4mV 71.4mV 41.5mV 75.2mV 표 16. 발전기 1개 결과
0 10 20 30 40 50 60 70 80 90
1차 2차 3차 4차 5차
평균값 최댓값
그림 52. 발전기 1개 결과
흡음 발전기 1개로 실험 하였을 때 평균 10.22mV가 측정되었고, 최댓값은 약 50mV가 측정되었다.
나. 흡음 발전기 2개
그림 53. 흡음 발전기 개수가 2개인 경우
1) 직렬연결(왼쪽 그림)
1차 2차 3차 4차 5차
평균값 17.5mV 18.5mV 19.2mV 19.6mV 19.2mV 최댓값 98.6mV 124.5mV 126.3mV 143.6mV 94.1mV
표 17. 발전기 2개 결과
0 20 40 60 80 100 120 140 160
1차 2차 3차 4차 5차
평균값 최댓값
그림 54. 발전기 2개 결과 그래프
위 표와 그래프는 OPP필름을 이용한 흡음 발전기 2개를 직렬로 연결한 형태에 대한 실험이다.
이 형태의 연결 방식을 앞 실험과 비교해본 결과 하나의 발전기를 이용했을 때보다 평균값과 최댓값이 약 1.5배 정도 증가한 것을 알 수 있었다.
2) 병렬연결(오른쪽 그림)
1차 2차 3차 4차 5차
평균값 11.4mV 12.5mV 10.1mV 9.7mV 12mV 최댓값 78.9mV 97.7mV 53.1mV 39.6mV 65.8mV
표 18. 병렬연결 결과
0 20 40 60 80 100 120
1차 2차 3차 4차 5차
평균값 최댓값
그림 55. 병렬 연결 결과 그래프
위 표와 그래프는 OPP필름을 이용한 흡음 발전기 2개를 병렬로 연결한 형태에 대한 실험이다. 이 형태의 연결 방식을 앞 실험과 비교해본 결과 하나의 발전기를 이용했을 때보다 평균값과 최댓값이 큰 차이가 없었다. 그래도 증가하기는 하였고, 약 1.2배 정도 증가한 것을 알 수 있었다.
다. 흡음 발전기 4개
그림 56. 흡음 발전기 개수가 4개인 경우
1) 직렬-직렬-직렬연결(첫 번째 그림)
1차 2차 3차 4차 5차
평균값 26.6mV 12.5mV 18.4mV 17.3mV 19.9mV 최댓값 67.4mV 119.3mV 49.8mV 76.2mV 68.8mV
표 19. 직렬-직렬-직렬 연결 결과
0 20 40 60 80 100 120 140
1차 2차 3차 4차 5차
평균값 최댓값
그림 57. 직렬-직렬-직렬 연결 결과
위 표와 그래프는 4개의 발전기를 모두 직렬로 연결하고 측정을 하였을 때의 값을 나타낸 것이다.
평균값은 약 2배가 증가하였으며 최댓값도 1.5배 정도 상승을 했다는 것을 알 수 있었다. 이 연결 방식을 달리한 실험들 끼리 역시 비교를 해보아 효과적인 연결 방식을 찾을 수 있을 것이다.
2) 직렬-병렬-직렬연결(두 번째 그림)
1차 2차 3차 4차 5차
평균값 7.2mV 10.0mV 7.9mV 8.0mV 7.5mV 최댓값 12.4mV 15.8mV 12.7mV 16.7mV 13.8mV
표 20. 직렬-병렬-직렬 연결 결과
0 2 4 6 8 10 12 14 16 18
1차 2차 3차 4차 5차
평균값 최댓값
그림 58. 직렬-병렬-직렬 연결 결과
이번 실험은 연결 방식이 직렬-병렬-직렬인 형태이다. 즉, 2개씩 연결된 각 쌍마다는 직렬로 연결되 어 있고, 그 두 쌍을 잇는 전선은 병렬로 연결 되어 있는 것이다. 이번 형태는 평균값이 하나의 발전기보다 오히려 더 낮게 나왔고, 최댓값 또한 4분의 1정도로 작게 측정 되었다. 그리고 모든 연결을 직렬로 한 것보다 훨씬 작은 수치가 나왔다는 것도 알 수 있었다.
3) 병렬-직렬-병렬(세 번째 그림)
1차 2차 3차 4차 5차
평균값 8.2mV 7.2mV 7.6mV 7.8mV 8.4mV
최댓값 19.1mV 16.1mV 19.6mV 21.1mV 16mV 표 21. 병렬-직렬-병렬 연결 결과
0 5 10 15 20 25
1차 2차 3차 4차 5차
평균값 최댓값
그림 59. 병렬-직렬-병렬 연결 결과
위 표와 그래프는 병렬-직렬-병렬의 형태로 측정한 실험이다. 이 실험의 결과는 직렬-병렬-직렬연 결과 거의 비슷한 결과가 나왔다. 즉, 다시 말하자면 하나의 발전기보다 더 낮은 전압이 측정이 되었다는 것이다. 그리고 처음 직렬-직렬-직렬연결이 지금 까지 가장 큰 결과가 나왔다는 걸 알 수 있었다.
라) 병렬-병렬-병렬연결(네 번째 사진)
1차 2차 3차 4차 5차
평균값 3.5mV 2.8mV 4.1mV 4.3mV 3.9mV
최댓값 9mV 14.5mV 9.2mV 7.5mV 8mV
표 22. 병렬-병렬-병렬 연결 결과
0 2 4 6 8 10 12 14 16
1차 2차 3차 4차 5차
평균값
최댓값
그림 60. 병렬-병렬-병렬 연결 결과
마지막으로 병렬-병렬-병렬 구조로 연결한 형태의 실험들에 대한 표와 그래프를 나타낸 것이다.
그 결과 병렬로 구성되는 형태가 많을수록 전압의 양이 작아지는 모습을 보였다. 이번 실험의 결과는 1개의 발전기는 물론 2개의 발전기를 병렬로 연결 했을 때 보다 더 작은 전압이 측정 되었다.
그림 61. 연결 종류에 따른 발전량 실험 모습
위 사진들은 직병렬연결 실험과 발전기 양에 따른 전압 측정 실험에 대한 사진이다. 4개의 발전기 실험은 위 사진들 같이 실험을 한 것이다. 왼쪽 사진과 같이 4개의 발전기를 놓고 스피커에 같은 크기의 소리를 내어 일정거리만큼 떨어뜨리고 실험을 했었다.
우리는 직병렬 실험에 대한 결과와 발전기 양의 증가에 따른 전압의 양에 대한 실험의 결과를 위와 같은 과정을 통해 알 수 있었다. 바로 앞의 여러 실험들에 대한 결과로는 일단 직렬이 병렬보다 더 좋은 결과가 나온다는 것이다. 그리고 직렬로 연결을 하였을 때는 전압의 크기가 발전기 개수에 비례해 증가하는 반면 병렬로 연결했을 때는 오히려 반대로 반비례하다는 것을 알았다.