1. 개요
□ 연구목적
○ 관 또는 호스 속을 흐르는 물의 압력이 변화하면 전기 저항의 변화도 생긴다. 이러한 전기 저항의 변화는 비저항의 변화로 추론할 수 있는 데 이를 측정하여 누수 탐지에 활용하려는 것이 본 연구의 주된 목적 이다. 그리고 정확하게 수압이 자동적으로 조절되기 위해 기술을 개발했고, 이 기술을 분수로 만들어 표현하는 부차적인 목적을 지니 고 있다. 또한 혈액의 순환과 같이 다양한 타 분야에서도 쓰일 수 있는 가능성도 알아보는 것도 우리의 부적적인 목적에 포함되었다.
□ 연구범위
- 연구 분야 및 범위
○ 저희의 주 연구 분야는 물리, 기계공학 그리고 수학의 분야들을 다뤘으 며 우리의 이론을 통해 주 연구 분야뿐만 아니라 다른 타 분야에서도 적용 이 가능한지 찾아보며 다양한 분야에 이용이 가능하도록 범위를 넓히고 있다. 그리고 우리의 연구를 이용하여 일상생활에서 다른 탐지기들과는 다른 탐지기술을 이용하여 좀 더 쉽고 간편하게 누수여부를 확인하며, 누수를 탐지할 수 있는 기술을 다루고 있다.
- 진행 단계
내용 세분 이론분석, 개발자료, 측정자료 자문, 개발참여
이론적인 측면 저항의 특성 R=ρl/S
교수 자문 저항의 측정 저항계 원리 Vx= RxㆍV/R,
R = Rr + Rz + Rx
오실로스코프 KUT-128
조율기 기타
비저항의 변화 수압의 변화
시료의 개발 금속관을 끼운 호스 프로그램 개발 Ohm사
(시행착오)
KUT-128 AD Converter BLDC 모터제어
이온의 농도 NaCl
호스의 두께 호스의 구경
분수 제작 프로그램 작성
C에 의한 수압조절 6단계 BMP085에 의한 수압의 측정 Ohm사
위의 표는 우리의 실험 과정을 간단한 표로 정리해 놓은 것이다.
○ 우리는 호스 안에서 흐르는 물의 압력이 달라지면 전기 저항의 변화가 생기고, 이 변화가 비저항의 변화로 이어진다고 추론하였고, 이 비저항의 차이를 통해 누수를 탐지하려고 하였다. 이 연구를 위해서 호스에 알루미늄 호일을 저항으로 설정하여 제작한 후, 다양한 호스(호스의 두께별, 호스의 알루미늄 호일의 간격별)에서의 전압 값을 오실로스코프로 측정하였고 그 결과를 표로 정리하였다. 그런 후 같은 호스에서 다른 압력을 주었을 때, 물의 오염도별, 누수현상의 유무 등 다양한 상황에 따른 실험을 진행하 였고, 그 결과를 표로 정리하였다. 그런데 수압조절 과정 중 수압의 차이를 수도꼭지를 이용하여 수동적으로 만들다 보니 그 차이를 명확하게 알아볼 수 없었다. 그래서 우리는 자동적으로 수압을 조절하는 방법을 고안하여 기계를 개발하였다. 이 개발한 C프로그램을 이용하여 자동적으로 압력을 조절하였고, 호스를 통해 이 변화를 시각적으로 보였다. 그리고 이를 이용 하여 수압에 따른 전압의 변화를 측정하였고, 이를 보다 크게 측정하기 위해 전해질 용액인 소금물을 이용하여 몰농도에 따른 실험과 같은 몰수에 서 수압의 변화에 따른 실험을 진행하였고, 그 결과를 표로 정리하였다.
그리고 우리는 얼마 뒤에 있을 중간발표와 우리가 보완해야할 점을 알기 위해 자문 교수님을 만나 발표 예행연습을 하였으며, 우리의 미흡한 점들을 고치기 위하여 노력했다. 그 후 중간발표를 하였고, 중간발표 과정 중 심사 위원 교수님께서 수압의 정도를 데이터 값으로 산출해 보이면 좋을 것 같다는 말씀에 우리는 수압을 측정하는 실험을 계획하였다. 수압을 측정하 기 위해 유압계를 이용하였지만 미세한 변화로 인해 실패하였다. 하지만 우리는 기압계로 풍선을 이용하여 수압을 측정할 수 있는 색다른 방법을 고안하였으며, 이를 이용해 6단계의 수압의 데이터 값을 측정 하였다. 마지 막으로는 우리의 연구 이론을 이용하여 타 분야에서도 적용을 한 실험이다. 우리는 혈류가 흐르는 것을 호스 속에 물이 흐르는 것과 같은 것으로 보아 혈류가 수월하게 흐를 때와 잘 흐르지 않을 때의 결과 값의 차이가 나타난 다는 것을 가정한 후 실험을 하였다. 그 결과는 역시 차이가 나타났고, 이를 통해 우리는 우리의 연구가 물리, 기계공학 분야뿐만 아니라 다양한 타 분야에서도 접목할 수 있다는 결론을 내렸다.
2. 연구 수행 내용
□ 이론적 배경 및 선행 연구
○ 호스의 길이가 일정하고 동일한 단면적에서 만들어진 저항의 변화를 비저항의 변화로 추정할 수 있다. 즉, 호스의 두 지점을 절단하여 금속관을 삽입한 후 호스 속으로 물을 흐르게 하여 삽입한 두 금속관 지점의 전위차를 측정한다. 나타난 전위차를 저항계의 원리를 이용하 여 저항의 변화로 볼 수 있으므로 비저항의 변화를 추론한다.
○ 비저항을 변화시키는 방법에는 먼저 수압의 변화를 살펴볼 수 있다.
다음으로는 물속에 용해된 물질의 종류, 물질의 이온의 농도에 따라 비저항이 달라질 것으로 예측할 수 있다. 또한 기타 방법으로는 호스 의 두께와 길이 그리고 금속관 사이의 길이를 고려해 볼 수 있다.
○ 비저항을 측정하는 방법은 다음 표와 같은 저항계의 원리를 이용한다.
회로의 전체 저항 R은 Rr(Range Shunt 저항), Rz(Zero Ohm 저항), Rx,의 합이다. 즉 R = Rr + Rz + Rx 이다. 이 회로에 흐르는 전압은 V(DC Source)이다. 따라서 Rx 에 걸린 측정 전압 Vx= Rx V/R 이다.
두 단자 a, b사이를 확대하여 이 두 단자에 금속관을 연결하고 그 중간에 호스로 연결 한 모형이다. 수압의 변화에 따라 호스부분의 저항 Rx도 변화한다. 두 단자 사이에 일 정한 전압을 인가하면 그 사이의 전류가 변화하므로 금속 a, b 사이의 전압은 Vx= Rx V/R 로 변화한다. 그러므로 변화하는 전압은 Rx /(Rr + Rz + Rx)인 저항의 비로 표 현할 수 있다. Rr + Rz = 0인 극단적인 경우에는 Vx= V가 되지만 DC Source의 내부 전압 때문에 미소하지만 전압차이가 발생하는데 우리는 이것을 측정하려는 것이다.
○ 측정도구로는 수동적으로 수압을 조절하는 것을 측정하는 오실로스 코프를 이용하는 방법과 자동적으로 수압을 조절하는 것을 측정하는 KUT-128통신보드의 AD컨버터를 이용하는 방법을 직접적으로 이용 한다. 기타 도구로는 조율기, 멀티테스터기, 혈압계, 동 테이프, 압력 센서 등이 있다.
○ 누수 측정에 대한 기존의 방법으로는 금속관을 진동시켜 누수현상의
유무를 알아내는 청음식과 가스식 등이 있다. 조사 결과 기존의 방법 들은 우리의 연구와는 다른 것으로 확인 되었다.
□ 연구주제의 선정
○ 학교 화장실에서 호스에 구멍이 있어 물이 새는 것을 관찰했다.
그러나 호스가 아니라 보이지 않는 파이프에서 구멍이 났을 때는 어떻게 알아볼까 하는 궁금증으로 자료를 찾아보자 보이지 않는 곳에 서 누수현상이 발생했을 때에는 전문 업체를 불러야하는 불편한 점도 있었다. 이러한 과정을 줄이고 싶어서 연구를 진행하게 되었고 관심 있는 아이들과 함께 연구를 시작했다. 연구 초반 모르는 문제들이 많아 학교 물리 선생님께 여쭤보았고, 선생님께서는 오실로스코프라 는 기계를 알려주시며 이 장비를 이용하여 누수현상을 측정해보라고 하셨다. 그러나 오실로스코프가 어떤 기계인지 잘 알지 못해 어려움 을 겪었는데, 이에 대한 자료조사를 하여 측정 방법을 터득했고, 실험 에 임할 수 있었다. 우리는 파이프를 형상화하여 제작하고 두께별, 알루미늄호일의 간격별, 수압의 차이, 오염도에 따라 어떻게 값이 변화하는지 다양하게 실험을 진행했다. 이 과정에서 우리는 함께 호 스를 제작하였다.
□ 연구 방법
○ 예비 실험을 위한 시료의 제작이나 연구에 필요한 측정 기구는 학교, 또는 학교 주변에서 쉽게 구할 수 있다. 먼저 수도꼭지를 직접적으로 조절하여 오실로스코프로 호스 속을 흐르는 물질의 전압의 변화를 수동으로 측정하고, 다음으로는 KUT-128 통신보드의 AD컨버터와 BLDC모터를 제어하기 위해 개발한 프로그램을 써서 자동적으로 수압을 조절하여 전압의 변화를 측정한다. 그리고 이 과정에 나타난 기계의 오류, 오작동 등의 문제를 보완하고, 수압의 정도를 측정하기 위해 BMP085 기압계를 추가하는 등 새로이 기획하여 전체적인 연구
를 수행한다.
○ 예비실험에 이용한 시료는 호스의 두께와 간격, 금속관 사이의 길이 별, 물의 오염도별, 전해질 용액의 농도별 등으로 제작하였다.
그리고 수압을 변화시키는 데는 수도꼭지를 이용한 수동적인 방법과 BLDC모터를 제어하기 위해 개발한 프로그램을 사용한 자동적인 방 법이 있다. 또한 물질의 종류로는 기본적인 수돗물과 이온의 농도에 따른 실험에 쓰인 염화나트륨, 물질의 오염도에 따른 흙탕물 등을 이용하였다. 그리고 모터 제어는 시간이 좀 더 지난 후에 개발되었기 때문에 예비 실험을 재확인 하는 수단이 되었다. 그리고 난 후 모터를 총 6단계의 수압으로 나누었고, 그 수압의 정도를 데이터 값으로 산출 하였다.
○ 초반에는 수압의 정도를 호스가 호스에서 내뿜는 물의 포물선 정도를 보며 시각적으로 정도를 확인하거나, 손으로 모터의 진동을 직접 느 끼며 수압의 정도를 확인 하였는데, 데이터 값으로 조금 더 자세하고 정확하게 나타내기 위해 BMP085 기압계를 풍선을 이용하여 간접적 으로 물의 압력을 측정할 수 있는 색다른 방법을 고안하였다.
○ 자문교수를 비롯한 전문가는 본 연구가 완성된 상태로 자문을 받거나 제작을 의뢰한 것이 아니므로 추가적으로 필요한 내용 및 실험, 보고 서 작성 및 발표자료 작성 방법 또는 문제점 해결에 대한 것을 검증하 며 도움을 받는 방법으로 전체적인 작품을 완성하였다. 또한 자문교 수님 앞에서 발표를 해 봄으로써 미리 발표연습을 경험해 볼 수 있는 계기가 되었다.
□ 연구 활동 및 과정
○ 가설 설정
길이가 일정하고 동일한 단면적이 만드는 저항의 차이는 비저항의 변화와 관계한다. 호스의 두 지점을 절단하여 저항으로 설정할 금속 관을 삽입한 후, 그 금속관 사이의 호스를 통하여 이동하는 물질이 변화하거나 물질의 압력이 변화하면 비저항 또한 달라진다. 이것을 확인하기 위해 수압의 변화, 물질의 이온의 농도, 물질의 오염도의 정도, 호스의 두께별과 길이별 그리고 금속관 사이의 거리 등을 다르 게 두어 측정한다.
○ 실험 설계
먼저 수동적인 방법으로는 오실로스코프를 써서 수도꼭지를 이용한 수동적인 물의 수압별, 오염도별, 그리고 호스의 간격별, 두께별, 금 속관 사이의 거리별 실험을 하고 결과 값을 실험별로 정리한다. 다음으로는 수도꼭지를 이용한 수동적 수압별 실험 대신 KUT-128 통신보드의 AD컨버터와 BLDC모터를 제어하기 위한 프로그램을 개 발하여 수압 조절을 자동화시켜 전의 수동적인 방법 보다 정확도를 높이기로 계획했다. 전보다 수압조절의 정확도가 높은 자동적인 수 압조절 방법으로 전해질 용액의 몰 농도에 따른 실험과 같은 몰 농 도에서의 6단계의 수압별 실험을 추가적으로 진행하였고, 결과 값을 실험별로 정리한다. 또한 수압의 변화정도를 좀 더 정확한 데이터 값으로 확인하기 위하여 기압을 측정할 수 있는 기계인 BMP085를 사용해 간접적으로 정밀한 수압을 재는 색다른 방법을 고안하였고, 이 방법을 이용해 실험을 한 후 결과를 정리한다. 그 방법은 BMP085 기압계를 풍선 속에 넣고, 그 풍선 속에 공기를 가득 넣어 공기가 가득한 풍선을 향하여 6단계의 수압별로 된 호스의 물을 쏘 면 단계별 수압을 풍선을 이용해 간접적으로 정밀한 수압을 측정할 수 있다. 그리고 마지막으로는 타 분야에도 적용할 수 있는지 알아 보기 위해 우리의 이론을 바탕으로 혈압계에 접목시켜 본다. 호스에
알루미늄 호일을 저항으로 설정한 것과 같이 사람의 팔에 동 테이 프를 감아 저항으로 설정한 후 혈류가 수월하게 흐를 때와 혈류가 수월하게 흐르지 않을 때를 오실로스코프로 측정해 본다. 그리고 그 결과 값을 정리한다.
○ 실험 과정
① 호스에 흐르는 물의 오염도와 호스의 간격과 두께가 저항에 어 떠한 영향을 주는지 알아보기 위 해 실험하였다. 오른쪽은 실험을 하기 위한 호스 사진과 실험 한 후 그 결과 값을 다음 그래프로 정리한 것이다.
첫 번째 그래프는 두께별로 실험하였다. 파란색이 흙탕물을 흘려보냈을 때이고 분홍색이 그냥 물을 흘려보냈 을 때 이다. 두께가 작을수록 차이가 심하다. 두 번째 그래프에서는 간격별로 실험하였고 오른쪽에 계열에 (물 안 넣었을 때와 물 넣었을 때) 두 가지씩 묶어 흙탕물, 간격별(수압 약할 때), 간격별(수압 강할 때)을 나타냈다. 흙탕물일 때 간격이 작을수록 차이가 심했으며 수압이 쎄고 간격이 멀수록 차이가 심했다.
② 기계의 정밀도에서 차이가 있어 수압에 따른 전압의 변화를 보다 크게 측정하기 위해 전도성 있는 소금물을 이용하였다. 소금물의 농도와 수압을 다르게 하여 오실로스코프로 측정하였다. 아래 사진은 실험 결과 값이다.
③ 호스의 길이가 음에 영향을 미치는지 알아보기 위하여 관 속에 물을 5ml씩 채워가며 튜닝기로 음을 측정했다. 그 리고 원기둥의 부피와 물 넣는 양을 계산하여 13cm가 한 음의 차이가 나타난다는 실험결과로 호스의 길이를 그 길이 로 맞춰 실험을 진행하였다. 오른쪽이 측정하는 사진이다.
④ 프로그램을 통해 수압을 조절하고 저항을 측정한다. 수압의 단위는 기압 의 단위인 hPa(헥토파스칼)이 있고, 각 단위로는 1hPa=1mb＝0.75mmHg 로 환산한다. 또한 측정한 저항값 3.25~3.28V로 추정해 보면 수압의 차이 가 저항 값의 차이로 나타난다는 것을 시각적으로 확인할 수 있다
⑤ 수압차이를 이용하는 실험을 하기 위해 물을 펌프처럼 퍼올리는 것이 가능한 BLDC모터를 사용하였다. 오른쪽사 진은 BLDC모터 사진이다. 그 후 음의 높낮이에 맞춰 수압 을 조절할 수 있도록 C언어로 프로그램을 개발하였다. 현재 수압은 6단계이지만 더 세분하여 조절이 가능하다.
데이터 값의 첫 번째 줄은 물이 안 흐를 때와 두 번째 줄은 물이 흐를 때인데 농도에 따라 차이가 있었다. 수압은 (1)에서 (6)으로 갈수록 약해지는 모습이다. 수압이 약할수록 차이가 심했다.
⑥ 오른쪽은 전체적인 실험 진행 사진이다. 수동적으로 조절했던 수압을 컴퓨터 프로그램으로 수압을 자동적으로 조절하고 데이터 값을 읽는다. 호스에 연결한 금속관에 대고 오실로스코프로도 측정하였다.
⑦ 오른쪽 사진은 수압을 조절하는 것을 나타낸 사진이다.
⑧ 수압의 변화를 확인하기 위하여 기압계인 BMP085를 풍선 안에 넣고 바람을 채운다.
⑨ 오른쪽 사진은 수압을 측정하는 것을 나타낸 사진과 실험에 이용한 BMP085이다.
⑩ 6단계별로 수압조절을 하며 풍선을 향해 물을 내보내면 풍선에 가해진 압력으로 인해 풍선 속의 기압이 변화하여 간접적으로 수압이 측정되어 단계별 수압의 데이터 값을 얻을 수 있다.
⑪ 6단계의 수압을 측정한 결과 값이다.
⑫ 위의 이론을 이용하여 사람의 혈압도 측정해 보았다.
오른쪽 사진은 혈압을 측정하는 것을 나타나낸 사진이다.
⑬ 동 테이프를 팔에 간격을 두고 감는다.
1단계에서 6단계로 갈수록 수압은 약해진다. 왼쪽은 데이터 값을 사진으로 나타낸 표이고 오른쪽은 데이터 값의 변 화를 그래프로 나타낸 것이다.
⑭ 오실로스코프를 동 테이프에 연결한 후 혈류가 수월하게 흐를 때와 혈류가 수월하게 흐르지 않을 때를 측정한다.
⑮ 혈류가 수월하게 흐르지 않을 때는 수동적으로 다른 사람이 동 테이프 위쪽의 팔을 강하게 눌러 수월하게 흐르지 않도록 한다.
○ 시행착오 극복
이들을 보다 정밀한 측정을 하는 과정에는 어려움이 많았다. 오실로 스코프의 사용법, KUT-128 통신보드의 AD컨버터와 BLDC모터의 제어를 하기 위한 프로그램 개발, C언어, 실험 중 발생한 기계의 고장 과 오류 그리고 그 원인 분석 등이 어려운 해결 과제였다. 이들은 각종 인터넷 자료, Ohm사, 프로그램 분석과 개발 등으로 극복하였다.
그리고 기계의 사용상의 부주의와 결함 때문에 그것을 해결하는 추가 적인 시간을 많이 소요하였다. 압력을 재기 위하여 유압계를 사용하 였는데 쎈 압력을 주어도 차이가 거의 나지 않아서 사용하지 못했다. 그리하여 BMP085 기압계를 이용하였고 기압계를 이용하여 수압을 재는 것 또한 어려웠다. 그리하여 고안한 방법인 풍선 안에 기압계를 넣고 물로 쳐서 측정하는 것 이었는데 기압계를 풍선에 넣어 바람을 주입시켜 바람이 빠지지 않게 하는 것 또한 어려움이 있었다. 바람이 샌다면 데이터 값이 변하기 때문에 입구를 잘 봉쇄해야 한다. 이를 해결하기 위해서 학교 과학실에 있는 실과 고무줄을 이용해 바람이 빠지지 않도록 잘 고정시켜 극복하였다.
선생님과 학생 모두 피가 잘 흐르지 않을 때 진폭이 더 커졌다. 다만, 어른은 눈에 띄게 변하지 않 는 데에 반해 학생은 차이가 심하게 났다.
< 월별 연구 추진 실적 >
< 시설 및 기기 활용 >
시설/기기 명 보유기관 활용 내용
ATmaga128 혜원여자고등학교 프로그램 분석과 활용
MPU6050 “ “
노트북 컴퓨터 “ “
< 외부전문가 >
성명 소속기관 직위 전공 학위 비 고
최흥섭 홍익대학교
기계정보공학과 부교수 기계공학 Ph.D
○ 외부 전문가 자문 내역
우리는 실험을 진행하는 과정에서 개발한 C프로그램의 오작동으로 인해 많은 고생을 하였다. 그때마다 우리는 Ohm사의 도움으로 기계 를 수리해 나가며 어려움을 극복해 나갔다. 또한 실험 진행 중, 자문교 수님을 만나 교수님과 기계공학과 재학 중인 학생분들 앞에서 최종발 표, 중간발표 전에 발표를 하였는데 우리가 만든 프레젠테이션을 보
주요 활동 시기 비고
오실로스코프 기계의 연구 2013.07~2013.08 기초 연구
알루미늄호일을 저항 값으로 한 호스제작 2013.09~2013.10 오실로스코프를 이용하여 누수의 유무에 대한 변화 값 측정 2013.10~2013.12 오실로스코프를 이용하여 오염도에 따른 변화 값 측정 2014.01~2014.02
음악분수의 원리 연구 2014.03
음악분수의 원리를 이용한 누수탐지기 기계 스케치 2014.03~2014.04 모의실험을 위한 누수탐지기 기계 샘플 제작 2014.05 샘플 누수탐지기 기계로 모의실험 실행 2014.05
부품구입 및 스테핑 모터 모델 제작 2014.06 부품 구입
모듈별 실험(스테핑 모터부, 컨트롤러, ATmaga128) 2014.07~2014.08
측정회로를 통한 모듈별 실험 2014.09
프로그램 구성 및 결과 확인과 수정 2014.10
전체 실험 세트 제작 2014.11~2014.12
보고서 작성 2014.12~ 보고서 완성
고 깔끔하지 못하고 사진에서의 주변 환경이 너무 지저분하게 찍혀 알아보기가 힘들다는 말씀과 처음 보는 사람도 쉽게 알아 볼 수 있게 끔 발표해야 하는데 쉽게 알아볼 수 없게 발표 한다고 지적하셨다. 그리고 발표를 하면서 대본을 자주 보는 것을 고치고, 프레젠테이션 에 글 보다는 사진이나 그림을 첨부하면 좋겠다고 말씀 하셨다. 이를 통해 우리의 발표 문제점을 파악하였고, 문제점을 보완할 수 있었다.
그리고 우리는 대학생 분들의 피피티 자료를 직접 보며 우리의 피피 티 문제점을 깔끔하고 한눈에 들어오게 수정할 수 있었다. 덕분에 우리는 후에 포스터, 피피티, 보고서를 쓸 때 많은 도움이 되었다.
또한 수압별로 실험하는 부분에서 광센서를 이용하여 물이 들어갔을 때와 안 들어갔을 때를 구분할 수 있게끔 하면 좋겠다고 말씀하셔서 찾아봤지만 연구 과정과 적합하지 않아 사용하지 못했다. 그리고 중 간점검 과정 중 심사교수님께서 수압의 정도를 시각적 효과가 아닌 데이터 값으로 좀 더 자세하고 정확하게 나타나도록 고안하는 것이 나을 것 같다는 말씀에 압력을 측정하기 위하여 BMP085 기압계를 풍선을 사용하여 색다른 방법으로 수압을 측정하는 실험을 계획하였 다.
3. 연구 결과 및 시사점
□ 연구 결과
○첫 번째 실험이었던 호스의 두께와 간격을 다르게 했을 때 오실로스코 프로 측정한 값과 누수의 여부에 따라 확실히 차이가 있었다.
○호스의 간격이 작을수록, 호스의 두께가 작을수록 차이가 심했기에 구경이 작고 간격을 짧게 하여 호스를 제작하게 되었다. 또한 한 음의 차이를 알아보기 위해 동관을 유리막대로 치고 튜닝기로 측정해 본 결과 13cm가 한 음 차이가 났는데 실질적으로 실험에 별 영향을 끼치지 않았다.
○ 예정된 계획에서 모터의 사용은 KUT-128에서 스테핑모터를 사용했
어야 했다. 그러나 스테핑모터가 물을 끌어올리는 힘이 부족했기 때문에 모터로써 사용하지 못했다. 이 외에도 다른 모터들도 사용해 보았지만 실험과 적합하지 않았고 몇 번의 시행착오를 거쳐 가장 적합한 BLDC모터 를 사용하여 수압차이를 만들었다.
○기계의 정밀도에 차이가 있어 전해질이 있는 소금물을 흘려 보냈다.
물을 흘려보냈을 때 보다 차이가 보였는데 농도에 따라 오실로스코프로 차이가 있었으나 데이터 값은 차이가 별로 나지 않았고 수압이 강할 때보다 는 수압이 약할수록 차이가 났다.
○ 수압을 데이터 값으로 확인하기 위해 진행한 실험은 BMP085 기압계 를 풍선에 넣고 수압별로 풍선을 향해 물을 쏘는 것 이었는데, KUT128과 프로그램을 이용하여 수압조절이 가능하며 압력이 변하는 것을 데이터 값으로 읽을 수 있다. 이는 압력변화를 눈으로 확인 할 수 있고, 데이터 값의 변화를 좀 더 자세하게 확인할 수 있다.
○ 사람의 혈압을 측정해 본 결과 혈류가 수월하 게 통할 때와 막혀서 잘 통하지 않을 때의 결과 값의 차이를 볼 수 있었다. 혈류가 수월하게 통할 때 보다 혈류가 막혀 잘 통하지 않을 때의 결과 값이 더 크게 나온 것을 오른쪽 실험 결과 사진을 통해 확인할 수 있다.
○결론으로 수압별로 나오는 물줄기를 분수로 산출시켜 보여주며 이러한 실험과 연구 결과에 의해 진동시키기 어려운 관의 수압별로 달라지는 비저 항을 이용하여 누수를 측정할 수 있다.
□ 시사점
○ 연구 활동을 진행하기 전에는 과학을 좋아하더라도 자신이 좋아하는
어른
학생
특정 분야에만 관심이 있었는데 호스의 누수를 탐지하는 방법에는 물리적 인 지식을 필요로 했다. 연구를 진행하기 위해서는 알아야 했기 때문에 심화된 내용을 공부할 수 있는 계기가 된 것과 동시에 공부한 내용을 바탕 으로 현실적으로 적용하였을 때 예상하는 이론적인 결과 값과 실제 측정값 은 어떠한 차이가 있으며 그 차이는 무엇 때문에 발생하는지를 조사하며 더 깊게 생각할 수 있는 능력을 갖도록 해주었다. 이 연구에서 수압을 잴 때 풍선 안에 BMP085넣어 측정하였는데 풍선에서 조금이라도 바람이 새지 않게 하고 압력센서가 더욱 정확한 값을 재도록 개선해야할 필요가 있다.
4. 홍보 및 사후 활용
○ 우리의 연구는 기존에 있던 가스식, 청음식 누수탐지와 다르게 비저항 을 이용하기 때문에 진동시키기 어려운 관의 누수를 측정할 수 있는 장점이 있다. 그리하여 가정에서도 누수 측정이 보다 용이해질 것이 라고 생각한다. 물 분수 이외의 두 지점 사이의 전위차 이론을 이용할 수 있는 분야의 활용 방안, 혈류량 측정에도 이용할 수 있을 것이다.
진동시키기 어려운관의 누수를 측정할 수 있는 새로운 방법을 알아냄 으로써 기존과 차별을 둔다.
5. 참고문헌
□ 자료 수집
○ 인터넷 사전과 구글 검색을 하며 이론적 배경을 쌓았고 이를 통해 미리 예상하고 선행연구를 진행했다. 그리고 선행연구 과정 중 오실로스코 프에 관한 이론들은 학교 물리선생님 및 인터넷 검색을 통해서 공부하였다.
