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PEMFC STACK 제조 공정

PEMFC Stack ProcessThe beginning of Fuel Cell물의 전기분해 반응으로 생성되는 산소∙수소가스를 포집, 관을 이용하여 계속적으로 산소 ∙수소가스를 공급해 주면 배터리와 같은 기능을 할 수 있음을 최초로 시연하였고, 가스연료를 사용한다 하여 'Gas Battery'라고 명명됨.William R. Grove (1811~1896) – 'Gas Battery'O2H2Platinum electrodesDilute acid electrolyte2e-2e-O2H2A2e-2e-(A) 물의 전기분해 반응(B) 연료전지 반응CathodeAnodeMembraneH+O2e-e-H+OxygenHydrogenFuel Cell ReactionAnode: H2(g) → 2H+ + 2e- Cathode: 1/2O2(g) + 2H+ + 2e- → H2O Total : H2(g) +1/2O2(g) → H2OH2OH2OFuel Cell CategoriesLiquid – PAFC, MCFCType of ElectrolyteSolidSOFC, PEMFCDMFC실습 목적친환경 에너지원으로 부각되고 있는 연료전지 현장실습을 통한 관련 지식의 이해 및 습득에너지 구도 변화화석연료 고갈국제적 환경규제 강화불안정한 에너지 시장신·재생에너지의 부상 새로운 에너지원으로의 활용BeakerInk ProcessBeakerPt/CStirrerBeakerionomerBeakerUltrasonic DeviceAdd Pt/CAdd ionomerStirrerBeakerMixingUltrasonic TreatmentMixingProductStabilizationElectrodeInkGDLInk (Brushing)DryingElectrodeMEA ProcessMembraneCathodeAnodeAssemblyHot PressMembrane Electrode AssemblyUnit Cell TestFor MEA performancePurposeMEAAnode Bipolar PlateCathode Bipolar PlateUnit CellDesign Bipolar PlateManifoldFuel OutputAir OutputAir InputFlow FieldParallelSerpentineParallel SerpentineGridFuel InputStackingMEAAnode Bipolar PlateCathode Bipolar PlateUnit CellCurrent CollectorEnd Plate∙∙∙∙Tie Rods (Clamping)Leak TestCompressed Air SupplyFuel OutputFuel InputAir OutputAir InputCapsWater OutputWater InputGraduated Cylinder1cc/min/CellFuel to AirCross over LeakLeak TestCheck the Leak before Stack TestConclusionStack Process 1. Ink Process – Pt/C + ionomer → Mixing → Ultrasonic Treatment → Mixing 2. Electrode – Ink Coat on GDL → Drying 3. MEA Process – Assembly Anode Membrane Cathode → Hot Press 4. Unit Cell Test – For MEA performance 5. Design Bipolar Plate – Design Flow Field Manifold 6. Stacking – Stack up n Unit Cells → Clamping 7. Leak Test – Check the Leak before Stack Test{nameOfApplication=Show}

공학/기술| 2008.03.31| 12페이지| 3,000원| 조회(778)

연료전지, stack, PEMFC

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신재생에너지-폐기물 에너지-

폐기물 에너지Ⅰ.서 론21세기에 이르러 더욱 큰 관심사로 대두되고 있는 폐기물에 대한 문제는 인류의 생존과 지구의 장래를 위협하는 위험요소로써, 앞으로 해결해 나가야 할 큰 과제이다. 과학기술의 발전에 따라 산업이 점차 발달하고 있으며, 그에 따른 고도의 경제 성장과 사회 발전을 거듭하면서 생활수준이 향상되고 생산성이 높아지면서 폐기물의 발생은 해가 거듭할수록 증가하고 있다.우리의 환경이 자연의 자정 작용으로 인해 자연적으로 소화?흡수되어 어느 정도의 폐기물을 수용할 수 있으나, 가까운 장래에는 인구 증가와 더불어 사회 구조와 생활 방식이 대량생산과 대량소비 형태로 더욱 빠른 속도로 변화하게 될 것이고, 그 과정에서 발생되는 폐기물의 양도 증가할 것이다. 또한, 폐기물의 종류도 다양해지고 이들 특성에 따라 생물학적인 분해가 어려운 물질도 많아져 자연의 자정작용만으로는 해결될 수 없는 심각한 사회?경제적 문제를 일으키게 될 것이다. 이를 효과적으로 극복하기 위해서는 대량생산, 대량소비 체제를 지속가능한 자원 순환형 사회경제 체제로 전환시켜 근본적으로는 폐기물 발생을 억제하고, 발생한 폐기물을 자원화하는 방향으로 나아가야 한다. [1]1.폐기물의 정의폐기물에 대한 정의는 크게 일반적 정의와 법적 정의로 나누어 볼 수 있다. 일반적인 정의는 인간 및 동물의 활용에 의해 야기되는 것으로 대개 고체이며, 소용이 없거나 원치 않아서 내버리는 물질이라고 할 수 있으며, “폐기물 처리 및 청소에 관한 법률”에는 쓰레기?연소재?오니?폐유?폐산?폐알카리?동물의 사체 등으로써 사람의 생활이나 사업 활동에 더 이상 필요하지 않게 된 물질이라 할 수 있다.[2]2.폐기물 자원화의 필요성아래의 표 1에서 볼 수 있듯이, 배출되는 폐기물의 양은 증대하면서 그 성분에 따른 종류가 점점 다양화되어 가고 있으며, 그에 따른 처리 및 재활용 기술개발이 지속적으로 이루어져야 함을 보여 준다.Table 1. 우리나라의 연도별 폐기물 발생 현황(통계청) (단위: 톤/일)우리나라 폐기물 발생량은 연평방쓰레기, 폐타이어, 폐유, 폐용제 등 가연성 성분이 많이 포함되어 있기 때문에 발열량이 높다.2)비교적 단기간 내에 상용화가 가능하다.①기술개발을 통한 상용화 기반 조성②타 신재생에너지에 비하여 경제성이 매우 높고 조기 보급이 가능하다.3)폐기물의 청정 처리 및 자원으로의 재활용 효과 기대①폐기물 자원의 적극적인 에너지자원으로의 활용②인류 생존권을 위협하는 폐기물 환경문제의 해소우리나라의 대체에너지원 중에서 폐기물 에너지는 표 2.에서 볼 수 있듯이 국내 총 대체에너지의 90% 이상을 차지하며 대체에너지 공급에 절대적인 기여를 하고 있는 것으로 나타났다. 그러나 아직까지도 폐기물 에너지원의 70% 이상이 단순 소각이나 매립으로 처리되고 있는 실정이다.Table 2. 국내 대체에너지원별 비중(한국에너지기술연구원) (단위: 천 TOE)최근, 고유가로 인해 세계적으로 대체에너지의 개발에 많은 노력이 기울여지고 있는 반면, 우리나라의 대체에너지의 이용률은 2006년 기준 약 2%로 선진국에 비하여 낮은 편이어서, 정부는 2010년까지 대체에너지 이용률을 10%로 끌어올리려 하고 있다.[5]Table 3. 우리나라 대체에너지 보급목표Ⅱ.본 론폐기물 에너지는 고도의 기술과 연구 개발이 요구되고, 폐기물 에너지화 과정에서 또 다른 환경오염(공해)을 유발할 수 있는 단점이 있으나, 현재 우리나라의 대체에너지의 90%의 비중을 차지하고 있고, 원료(폐기물)의 가격이 낮고 도리어 처리비를 받을 수 있는 등의 에너지 회수의 경제성이 다른 대체에너지원보다 비교적 높으므로 유망한 대체에너지원이라 할 수 있다. 또한, NIMBY(: not in my back yard)현상에 따른 쓰레기 매립지의 문제가 심각한 요즘, 매립되는 폐기물을 줄일 수 있고, 매립에 의한 침출수 유출과 유해물질에 의한 토양 오염을 방지할 수 있다.[6]1.성형 고체연료(RDF)종이, 나무, 플라스틱 등의 가연성 폐기물을 파쇄, 분리, 건조, 성형 등의 공정을 거쳐 제조된 고체연료를 말하며, RDF(Refuse 건설비 및 운영비가 저렴하다.?절단 후 부피비가 다른 RDF에 비하여 작다.→운송 및 보관이 효율적이지 못하다.②Pellet RDF?폐기물→Feeder→1st Shredder Fig 3.Pellet RDF→트롬멜 타입 로타리 스크린→2nd Shredder→Mixer pelletizer→냉각→RDF?부피와 운반효율의 향상, 단위 무게당 열량이 향상?성형에는 압출기가 주로 사용?Stoker나 유동층 소각로에서 연소 가능하며,석탄과 혼합 연소시 적당하다.?압축과정에서 발생하는 열로 건조되므로 Fluff RDF 에 비하여 장기간 보관과 취급이 용이하다.③Powder RDF?폐기물→손선별→저장→Flaking→자력선별→트롬멜 스크린→풍력선별→Fine screen→Ball Mill→가루화(진동스크린)→Powder RDF?Fluff RDF를 2차 분쇄 과정을 통하여 0.5mm 이하의 분말형태로 만든 RDF?분말탄과 유사하게 사용하기 위하여 생산하며 주로 분말탄과 혼합 연소시킨다.?분쇄 과정에서 수분이 4% 이하로 건조되므로 반영구적인 보관이 가능하다.?제품이 비교적 균질하므로 관로수송 등을 통한 장거리 수송이 용이하다.Table 5.RDF의 특성 비교구분Fluff RDFPellet RDFPowder RDF형태 및 크기25 ~ 50mm의사각 Flaky직경 10 ~ 20mm,길이 30 ~ 50mm의원통형< 0.5mm열량(kcal/kg)2,500 ~ 3,0003,300 ~ 4,0004,300수분함량(%)15 ~ 2012 ~ 18< 4회분함량(%)22 ~ 3012 ~ 2510 ~ 20수송풍력(공기)수송취급 용이풍력(공기)수송3)RDF의 문제점①RDF의 조성이 부패하기 쉬운 유기물이기 때문에 수분함량이 증대되면 부패하 므로 15%이하로 유지하여야 한다.②전처리(파쇄, 선별)에 상당한 동력 및 투자비 소요③종이, 플라스틱 등 연소가능한 성분이 상당량 포함되어야 한다.4)RDF 기술 국내?외 현황현재 국내에서는 에너지관리공단에서 대체에너지기술 개발사업의 하나로 RDF의 대체에너지 연료라 고상폐유 및 폐윤활유 같은 액상폐유가 있으며, 법률의 규정에 따라 폐유는 폐광물유, 폐동?식물유 및 기타 달리 분리되 지 않는 폐유로 분류할 수 있다. 그 중 기계의 마찰면에 생기는 마찰력을 줄이 거나, 마찰면에서 발생하는 마찰열을 분산시킬 목적으로 사용하는 윤활유에서 발생하는 폐윤활유가 약 77%를 차지한다.Table 6. 연도별 폐윤활유 회수 재활용 현황 (단위: 드럼)3)폐유의 특징: 여러 가지 물질의 안정된 콜로이드상을 이루고 있는 형태.①탄화수소류 연소에 의하여 생긴 탄소입자는 10㎛이하의 미세입자로 기름에 강 하게 흡착되어 부유한다.②윤활유 내의 유리지방산 일부가 금속성분과 에멀젼화되어 있기 때문에 물, 탄 소입자 및 금속 미립자를 유중에 부유시켜 분리침강을 방해한다.③윤활유 제조 시 첨가된 각종 안정제(산화방지제,분산제 등)가 생성된 찌꺼지의 응고를 방해하여 불순물의 분리침강을 더욱 어렵게 만든다.4)정제유의 종류①감압 증류유: 전처리 공정에서 폐유를 120℃ 정도로 가열하여 폐유에 포함된 수분 및 슬러지를 제거한 후, 감압상태(3~5Torr)에서 열매체를 250~300℃로 가열한다. 감압?저온 상태에서 열을 가하면, 폐유의 열분해가 일어나지 않아 원 래의 물성을 그대로 유지할 수 있어서 윤활기유(Base oil) 등을 만드는 데 적 당하고, 화학변화가 수반되지 않으므로 불순물의 생성물을 막을 수 있으며, 증 류가 빨리 일어나므로 가열 연료비를 절감할 수 있다. 이 때 증류의 효과를 증 대시키기 위해 박막증발장치(Thin Film Evaporator)로 폐유를 얇은 박막을 만들어 분사하여 열전달 면적을 극대화시키면서 열을 가한다. 그리고 증류기 상부에 모인 350~380℃의 유증기를 응축하면 질좋은 보일러 등유의 대체연료 유를 얻게 된다.Fig 5.감암 증류유 제조공정도 Fig 6.같은 일을 하는데 필요한연료사용량 비교②고온열분해유: 분자량이 높아 탄소고리가 긴 파라핀계 탄회수소의 결합체로서 비등점이 높은 폐윤활유를 열분해로에 넣고 450~5510]Table 8.연료정제유의 연소시 환경오염물질 배출 비교3.폐플라스틱 열분해 연료유국내 폐플라스틱의 연간 발생량은 약 350만톤으로써 발열량 비로 가연성 폐기물 총량의 약 1/3을 차지할 만큼 에너지화를 위한 잠재성이 크다고 할 수 있다. 폐플라스틱 중 오일화(유화) 대상이 되는 것은 주로 PE, PP, PS로서 이는 양적으로 열가소성 폐플라스틱의 대부분을 차지한다. 폐플라스틱의 오일화에 의한 오일생성 수율은 70~85%로서 유화 수율만을 보면 상당히 효율적인 에너지 회수방식인 것으로 보이나 오일화 플랜트의 정상적 운전을 위해서는 기술적으로 해결되어야 할 요인들이 있다.[11]잘 알려져 있는 것처럼 플라스틱이라는 고분자 물질은 수입원유를 증류하여 생산되는 납사를 주원료로 하여 제조된다. 다시 말해 플라스틱 1kg은 석유 1kg을 뭉쳐 놓은 것으로 보면 된다. 따라서 폐기물을 자원으로 재활용하려는 사람들에게는 폐플라스틱이 결코 단순한 폐기물로 보이지 않는다. 우리나라에서 연간 발생되는 연간 350만톤의 폐플라스틱을 이용, 여기서 약 100만톤의 기름을 생산할 수 있다.폐플라스틱의 유화기술은 독일의 BASF 공정과 일본의 Fuji Recycle 공정이 이를 대표하듯이 독일과 일본이 플라스틱 유화기술에 있어서 가장 앞서 있었다. 국내에서도 90년대 들어와 기초연구가 추진되었으며, 본격적인 기술개발은 2000년부터 과학기술부의 21C 프론티어 연구개발사업으로 상용플랜트의 개발에 착수하면서부터다. 90년대 중반부터 폐플라스틱 유화 플랜트를 국내에 보급하려는 중소기업체들이 설립되어 활동하기 시작했으며, 최근까지 20여 중소기업들이 활동을 해오고 있는데, 이들은 국내에서 자체적으로 개발한 기술도 있지만 대부분 중국, 일본, 유럽 등으로부터 도입된 기술을 바탕으로 하고 있다. 때문에 도입된 기술이 대부분 저급 기술로서 국내 실정에 맞지 않거나, 실증되지 않은 기술들이어서 보급이 원활히 이루어지지 않고 있었다. 그러나 현재 상용플랜트의 개발이 원만히 추진되고 있고, 20하였다.

공학/기술| 2007.09.15| 18페이지| 3,000원| 조회(922)

폐기물 에너지

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아로마 테라피

아로마 테라피 화공시스템공학과목 차 아로마 테라피란 ? 아로마 테라피의 기원과 역사 아로마 테라피의 효과 , 효능 아로마 테라피의 적용 방법 아로마 오일의 종류와 효능 아로마 테라피의 전망아로마 테라피란 ? 우리 몸에 이로운 향기를 의미하는 “ 아로마 ” + 치료법을 의미하는 “ 테라피 ” “ 아로마 테라피 ”아로마 테라피의 원리 두뇌에 대한 인간의 후각세포의 반응속도 매우 빠름 →인체에 미치는 효과가 지대함 . 향기를 통한 자극 → 뇌하수체에 영향 → 호르몬 분비를 조절 각종 질병의 예방과 치료 , 피부 미용 신진 대사 조절 , 심리 안정아로마 테라피의 기원 인류 의학이 발달하기 전인 수 천년 전부터 사용 . 기원 전 4000 년경 중국 “Kwant Ti” 황제 → 식물에서 추출한 성분을 의서에 기록 기원 전 3000 년경 이집트 → 향약초를 우려낸 오일을 의학 , 미용 목적으로 사용 . → 멤피스 왕의 무덤에서 아로마 사용기록 발견 고대 그리스인 : 냄새의 흡수를 위해 올리브오일 사용 . 몰약으로 만든 연고 →그리스 군사들의 전쟁터 상비약아로마 테라피의 역사 18,19 세기 화학자들의 약용 식물 연구 구체화됨 근세에 들어와 페니실린 등의 항생제 발명 과거의 치료 방법으로 전락아로마 테라피의 역사 “ 모리스 가테포세 (Gattefosse)” 향수 공장에서 실험 도중 큰 화상을 입게 됨 . 우연히 에센셜 오일에 손을 담그게 되고 , 흉터 없이 빠르게 치유됨을 확인 . 소독∙살균 ∙항바이러스 ∙항염증작용 연구 시작 ☞ 1928 년 출판한 서명 “ 아로마 테라피 ” → 현재 사용하는 아로마 테라피라는 말의 기원 .아로마 테라피의 역사 프랑스 의사 “ 쟝 발레 (Jean Valnet)” →2 차 세계대전 중 부상 당한 군인들에게 에센셜 오일 처방 . → 정신병원 환자들의 치료에 정유 사용 , 성과 거둠 . 1964 년에 출판한 서명 “ 아로마 테라피 ” 아로마 테라피의 교과서아로마 테라피의 효과 , 효능 뛰어나 신경안정 효과 → 긴장 완화 , 스트레스로 인한 질병 예방 탁월한 피부미용 효과 → 식물 천연의 생명력을 피부에 직접 전달 탁월한 피부미용 효과 → 식물 천연의 생명력을 피부에 직접 전달 주위 환경을 맑고 향기롭게 함 . → 각종 악취의 원천적 제거 성생활을 즐겁고 활기차게 함 . → 성호르몬을 자극 , 성적인 활력 일으켜 줌 . 신체기능을 즐겁고 활기차게 함 . 가정 상비약으로 사용 . 요리에 첨가 , 더욱 맛깔스럽게 함 .아로마 테라피의 적용방법 코를 통한 흡수 → 가장 일반적이고 역사가 오래된 사용법 → 아로마 테라피 중에서 가장 빠르고 직접적 효과 → 심리적 정서적 장애 제거 , 호흡기 질환 치유 효과램프 확산법 치료용 또는 실내 공기 정화용으로 애용되는 방법 램프에 물을 넣은 후 , 아로마 오일을 몇 방울 떨어 뜨린 후 , 램프용 초를 켜 놓는 간단한 방법 사용시 주의 사항 아로마 오일을 물에 반드시 희석하여 사용 어린이가 혼자 있는 집이나 방에는 화재 위험 있음 . → 아로마 항아리나 아로마 스톤으로 대체 사용 뜨거운 물에 희석 사용하면 빠른 증발 이루어짐 . → 두통이 유발될 수 있으므로 미지근한 물 사용수증기 흡입법 기관지 질환 치료 , 얼굴 미용에 효과적 이용 가능함 . 뜨거운 물이 담긴 대야에 용도에 맞는 오일을 3~5 방울 넣고 , 수증기가 밖으로 새어나가지 않도록 수건으로 머리와 대야를 덮은 후 , 수 분간 수증기를 마시는 방법 요법시 주의사항 천식을 앓거나 알레르기가 심한 사람은 피한다 . 타임 오일의 양은 1 방울이 넘지 않도록 한다 .비교적 간단한 코를 통한 흡수법 베개에 아로마 오일을 한 방울 떨어뜨림 . → 밤새 좋은 향기를 맡을 수 있으며 , 숙면에 효과 외출 중에 손수건에 오일을 묻혀 냄새를 맡는 방법 퓌쯔방법 (Ptz-Method) →이 방법을 고안한 사람의 이름을 따서 지은 요법 →부드러운 화장지의 가운데에 아로마 오일을 1~2 방울 떨어뜨린 후 동그란 모양으로 구겨서 콧구멍 에 끼운 후에 잠드는 방법 →아로마 오일의 효능을 매우 효과적으로 이용 가능 .피부를 통한 흡수 영국에서 가장 실용화된 아로마 요법 코를 통한 흡수법과 더불어 가장 보편적인 요법 아로마 오일 : 분자가 매우 작고 지방으로 분해 용이 인체 지방조직으로 흡수 용이 사람에 따라 특정 오일에 대한 알레르기 반응 보임 . 팔꿈치 , 손바닥 등에 발라본 후 사용 감기기운이 있을 때 발뒤꿈치에 바르면 효과 보임 . 모기 , 벌레에 물려 가려운 곳에 효과 보임 . 상처에 직접 발라주는 방법아로마 마사지 마사지를 통한 신체접촉 →옥시토신 호르몬이 분비 , 안락한 기분이 들게 함 . 마사지 받는 사람이 기분이 좋도록 실내 온도를 유지 마사지를 받지 않는 부분은 수건 등으로 덮어서 보온 안정을 위한 마사지 : 조용한 음악 , 촛불 등을 활용 → 아몬드 , 헤이즐넛 , 호호바 , 올리브 , 알로에 오일 → 캐리어 오일 100ml + 15~25 방울의 아로마오일아로마 목욕 오일의 종류에 따른 긴장 완화 , 정신적 안정감 기대 기분을 상쾌하게 하고 활성화하는데 도움을 줌 . 전신욕 욕조에 물을 가득 채운다 .( 물의 온도 35~38 도 ) 아로마오일과 100ml 생크림 ( 자연 유화제 ) 을 혼합 , 욕조의 물에 넣는다 . 목욕시간은 10~15 분을 넘지 않도록 한다 . 목욕이 끝나면 몸을 따뜻하게 하거나 바로 잠든다 .아로마 목욕 좌 욕 전신욕과 비슷한 방법 혈액순환의 촉진 , 긴장된 근육의 이완 → 월경 장애와 치질 , 변비에 좋은 효과 보임 . 치질의 경우 : 물의 온도를 체온과 비슷하게 한다 . 족 욕 차가운 물로 하는 방법 : 여름에 주로 적용 → 혈액순환을 돕고 기분을 상쾌하게 함 . 뜨거운 물로 하는 방법 → 몸과 마음의 긴장 완화향습포 감기나 신체 , 정신의 긴장 완화에 효과 안전하고 , 신체에 직접적으로 작용 적용 방법 넓적한 솜에 아로마 오일 몇 방울을 올려놓고 몸이 따뜻하도록 덮개로 덮는다 .점막을 통한 흡수 치질이나 여성 질환 같은 국부적 질환 , 어린이 질환 치료를 위해 쓰이는 방법 주로 프랑스에서 많이 이용 항문이나 질에 적용되는 삽입식형태로 사용 .아로마 오일의 종류와 효능 바질 그레이프후르츠아로마 오일의 종류와 효능 라벤더 레몬아로마 오일의 종류와 효능 레몬그라스 로즈아로마 오일의 종류와 효능 로즈마리 버가못아로마 오일의 종류와 효능 블랙 페퍼 사이프러스아로마 오일의 종류와 효능 시다우드 오렌지아로마 오일의 종류와 효능 유칼립투스 이랑이랑아로마 오일의 종류와 효능 제라늄 주니퍼아로마 오일의 종류와 효능 카모마일 로만 클라리세이지아로마 오일의 효능과 기능 파인 펜넬아로마 오일의 종류와 효능 마조람 만다린아로마 오일의 종류와 효능 마조람 페퍼민트아로마 테라피의 전망 미국 - 체인점 토탈순위 9 위가 ‘ 아로마 테라피 ’ 영국 , 프랑스 , 독일 , 스위스 - 실생활에 활성화 우리나라 -2001 년 초부터 다양한 형태의 판매점 수 증가 건강에 관심을 가지고 미래지향적 삶을 추구하는 현대인들에게 매니아층을 형성 100 년 이상 성장 가능한 분야{nameOfApplication=Show}

자연과학| 2007.09.15| 32페이지| 3,000원| 조회(1,202)

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문제 해결목차문제, 문제해결전략 발견술이란? 각 교육과정에서 제시한 발견술 발견술의 의미문제란?특정한 계산 방법을 연습시키기 위한 연습문제가 아니다. 명확하게 인식된 목표에 도달하기 위한 알고리즘을 찾으려는 사람에게 상당하거나 어느 정도 어려움이 수반되는 문제를 말함.문제해결전략발견술을 재분류해서 학생들에게 꼭 필요한 것만을 선별한 것.발견술이란?답을 구하는 문제이건 증명하는 문제이건 실제적인 문제해결에서 전형적으로 유용한 발견과 발명의 방법·규칙, 실제적인 발견과 발명의 전략과 전술발견술의 역사Pappus, Decarete, Leibniz, Bolzano →발견술의 체계화를 위한 노력 ∴학교 수학의 교육적 기초 G.Polya: 위 사람들의 경험+자신의 경험Pappus서기 3세기경 그리스의 수학자 알렉산드리아파 최후의 대 기하학자 ' 수학론집 8권'-수학 역사상 귀중한 자료Decarete (프랑스, 1596~1650)1956년 3월 31일 프랑스 토오레느주 라이에 출생 스콜라 학파의 아리스토텔레스주의에 처음으로 반대한 사람, “근대 철학의 아버지” “나는 생각한다. 그러므로 나는 존재한다.” →직관이 확실한 지식임을 발견 사유를 본질로 하는 정신과 연장을 본질로 하 는 물질로 구분 →이원론적 체계를 펼침.Decarete의 문제해결 사고패턴어떤 문제이든 수학 문제로 환원하라. 어떤 수학 문제이든 대수 문제로 환원하라. 어떤 대수 문제이든 한 방정식의 풀이로 환 원하라.Leibniz(1646∼1716)독일의 수학자·물리학자·철학자·신학자 신학적·목적론적 세계관과 자연과학적·기계적인 세계관과의 조정을 기도 →단자론- '우주 질서는 신의 예정 조화 속에 있다.' 라는 예정 조화설을 전개함. 미·적분법을 확립하여 후세에 큰 공헌을 함. 형이상학 서론 , 단자론Bolzano(1781.10.5~1848.12.18)체코 프라하 출생, 신학·철학·수학을 공부 1805년 성직자가 됨과 동시에 프라하대학의 '철학적 종교론' 교수가 되었으나, 이단을 선전한다는 혐의로 1819년 면직당함. 객관주의적이며 비역사적인 논리학의 구상 전개 아타나지아(Athanasia) 무한의 역설 (Paradoxien Des Unendlichen)제6차 교육과정에서 제시한 발견술그림 그리기 예상과 확인 표 그리기 규칙성 찾기 단순화하기 식 세우기 논리적 추출 반례 들기제7차 교육과정에서 제시한 발견술제6차 교육과정의 발견술 +「거꾸로 풀기」 한 문제의 해결과정에서 꼭 한 가지의 전략만 사용되는 것은 아님.어떤 문제들을 풀 때 그 문제에 포함되어 있는 정보 및 관계를 그림으로 나타내는 것.1.그림 그리기[예제]정사각형 ABCD의 한 변의 길이가 2√2 일 때 내부의 두 대각선의 교점을 중심으로 하고 대각선의 지점을 지나는 원 위의 점을 P라 할 때, 의 최대값, 최소값을 구하시오.ADCBP2√2A(-√2,√2)D(√2,√2)C (√2,-√2)B (-√2,-√2)P(x,y)1참고) 정사각형 ABCD를 좌표평면에 옮겨 좌표를 정해 해결한다.2.예상과 확인어떤 문제를 해결하는 경우, 미리 그 문제의 답을 얼마라고 예상해 보고 그것이 문제의 조건에 맞는지 확인해 보는 것. 처음의 예상이 틀린 경우 새로운 예상을 하여 답이 될 수 있는지 확인. 이 방법을 여러 번 계속 반복하면 문제의 답을 찾을 수 있다.[예제]9x +10y = 53m 에서 (자연수 m에 대하여) 음이 아닌 정수 x, y가 최소일 때 m값을 구하시오. (x + y 가 최소일 때)[방법]① m = 1 일 때 9x + 10y =53, 10y = 53 – 9x 0 0 x x = 1, 2, 3, 4, 5 이 X를 대입해 보면 문제의 조건을 만족하는 y값이 존재하지 않는다. ②m = 2 일 때 9x + 10y = 106, 10y = 106 – 9x 0 0 x x = 1, 2, 3, 4, 5, 6, ∙∙∙∙∙ , 11 이 X를 대입해 보면 x = 4, y = 7 일 때 조건을 만족한다. ∴ m = 23.표 만들기정보를 표로 나타낸 것. 장점 1)일목요연하게 볼 수 있다. 2)직접 답을 구하는 중요한 문제해결전략이 될 수 있다.[예제]종이테이프를 반으로 합동이 되게 접은 다음, 접은 상태의 것을 다시 반으로 접는 과정을 계속해 나갈 때, 10회 접었다면 접힌 금의 개수는 몇 개인가? (단, 금이 교차하게 접으면 안됨)접힌 횟수1234∙∙∙∙∙∙∙n분할면의 수24816∙∙∙∙∙∙∙2ⁿ접힌 금의 수13715∙∙∙∙∙∙∙2ⁿ - 1[방법]시 작n ← 0 S ← 0S ← n + 1n = 10S를 인쇄끝n + 1 → nYesNo[예제]4.규칙성 찾기문제에 주어진 조건을 분석하여 어떤 규칙성을 찾아내고, 이 규칙성을 이용하여 계산을 확대해 감으로써 문제를 해결하게 하는 전략[예제]동일 평면상에 10개의 직선을 그을 때, 그 평면은 몇 부분으로 분할되 는가? (단, 어느 직선도 평행하지 않고, 어느 세 직선도 동일한 지점을 지나지 않았다.)[방법]①Klein의 모형 응용! → 인 평면에 실현 (단, 원 안에서 만나지 않으면 평행이다.) ②f(n) : n개의 직선으로 분할된 면의 수 f(n) = f(n-1) + n, f(1) = 2 ③ 2, 4, 7, 11, ∙∙∙∙∙∙∙ 2, 3, 4, ∙∙∙∙∙∙∙직선의 수123∙∙∙n분할면의 수1+11+1+21+1+2+3∙∙∙1+(1+2+3+∙∙∙+n)5.단순화하기주어진 문제보다 좀더 단순한 문제를 만들어 해결, 이 해결과정을 본 문제에 적용, 또는 원래의 문제를 몇 개의 부분적인 문제로 나누어 해결함으로써 원래의 문제를 보다 쉽게 해결하는 전략. 흔히 표 만들기 또는 규칙성 찾기와 병행하여 사용하기도 함.[예제]OPQ그림에서 큰 원의 반원의 지름과 작은 원들의 지름의 합이 같다. 원호를 따라 P에서 Q까지 움직일 때 바깥쪽과 안쪽 중에서 거리가 먼 쪽은?[방법]선분 OP: 작은 두 반원의 지름의 합. ∴바깥쪽의 원과 안쪽의 원의 호의 길이는 같다.OPPOQ6.식 세우기(=식 만들기)수학과 문제해결에서 가장 일반적으로 사용하는 전략 조건들 사이의 관계를 식으로 세우기[예제]어느 대학교의 금년도 입학 지원자수는 작년도의 15000명에 비해 남자는 4.8%가 감소하고, 여자는 1.2%가 증가하여 전체적으로 2%가 감소하였다. 금년도의 여자와 남자의 지원자 수를 구하시오.[방법]① 금년도 남자의 수 : x 작년도 남자의 수 : 작년도 여자의 수 : 금년도 합계 : ② 작년도 남자의 수 : x 작년도 여자의 수 : y7.논리적 추론연역적인 증명을 할 때 사용되는 전략 앞의 여러 전략에 비해 일반적인 전략[예제]삼각형 ABC의 변AC, AB 위의 각각 점 D, E를 잡고 B와 D, C와 E를 연결하는 선분 BD와 CE는 서로 다른 것을 이등분할 수 없음을 보여라.[방법]ABCED[증명] BD와 CE가 서로 다른 것을 이등분할 수 있다고 가정. 그러면 사각형 BCDE는 평행사변형이 될 수 있다. 그런데 BE의 연장선과 CD의 연장선이 A에서 만나므로 모순이다. 따라서 선분 BD와 CE는 서로 다른 것을 이등분할 수 없다.8.반례 들기반례를 이용하여 문제를 해결[예제] x, y가 실수일 때 x + y ≥ 0 은 x ≥ 1, y ≥ 1 이기 위한 충분조건이 아님을 보여라[방법] 이라 하자. 임을 만족한다. 그러나 ∴필요조건에 해당된다.9.거꾸로 풀기제7차 교육과정에서 첨가된 항목 시작하여 추론을 통해 알려진 것, 쉽게 증명 할 것에 도달하면서 순서를 반대로 하여 문제 를 해결[예제]120도의 각을 이루는 두 반직선 위의 두 점의 집합을 S라 하자. P는 이 각을 이등분하는 반직선 위의 한 정점이라 할 때, P를 한 꼭지점이라 하고 다른 두 꼭지점은 집합 S에 있도록 정삼각형을 만든다. 정삼각형의 개수는 몇 개인가?ACPOB60＇60＇60＇∠PAB=60'가 되게 ∆PAB를 그린다. 이때, ∆OBC∽∆ACP 이므로 OC : BC 이다. ∴BC ∙ AC = OC ∙ CP 이것은 □OAPB가 원에 내접한다는 의미 ∴∠AOB+∠APB =180＇ 이고 ∠AOB = 120＇이므로 ∠APB = 60＇ 따라서 ∆PAB는 정사각형이다. 이제 P의 위치를 옮기고 위와 같은 방법으로 또 다른 정삼각형을 만들 수 있다. ∴정삼각형의 수는 무수히 많다.[증명]{nameOfApplication=Show}

자연과학| 2007.09.15| 31페이지| 3,000원| 조회(191)

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황사가 피부에 미치는 영향

황사가 피부에 미치는 영향1.황사의 정의상류기류에 실린 토사가 4~5km 상공까지 도달한 후 강한 고층 기류에 의해 먼 지역까지 확산되는 현상을 말한다. 한국에서는 주로 4~5월, 4~5회 정도 나타나며 그 높이는 4000m까지 이른다. 황사현상이 봄에 나타나는 것은 동아시아의 봄이 매우 건조하기 때문이며, 편서풍을 타고 한국을 지나 멀리 북태평양까지 날아간다.2.황사의 발생 원인, 근원지우리나라에 영향을 미치는 황사의 근원지는 중국과 몽골의 경계에 걸친 드넓은 건조지역과 그 주변에 있는 반건조지역이다. 1990년대까지만 해도 황하 상류와 중류 지역에서 발원한 황사가 우리나라에 주로 영향을 주었으나, 최근 3년 전부터는 이 지역보다 훨씬 동쪽에 위치한 내몽골고원 부근에서도 황사가 발원하여 우리나라로 큰 영향을 주고 있다. 이 것은 황사의 발원지가 동쪽으로 더 확대되었고 한반도로 더 가까워지고 있으며, 우리나라에 지금까지 겪지 못했던 심한 황사가 나타날 가능성이 커진 것을 시사한다. 또한, 강한 바람과 황사 발원지에 눈이나 비가 적게 내리는 경우에 황사가 더욱 심해지며, 과도한 가축의 방목에 따른 목초지 감소와 지구온난화의 영향으로 발원지의 사막화가 가속되어 황사가 더욱 심해지는 것으로 알려지고 있다.-황사의 발원지-1)황사발원지에서의 3가지 먼지 현상①모래폭풍: 황사발원지에서는 우리나라에서 보이는 안개같은 뿌연 먼지가 아니라 무시무 시한 바람과 함께 나타나는 모래폭풍이다. 이 모래폭풍은 갑자기 나타나 1km 밖을 안 보이게 한다. 중국 북경에서는 이런 모래폭풍이 최근 50년간 감소하는 추세였으나 2000년부터는 다시 증가하고 있다.②양사: 시정이 10km 이내인 먼지현상을 ‘양사’라 부른다.③부진: 우리나라와 일본에서 볼 수 있는 황사현상을 중국에서는 ‘부진’이라 부른다.2)황사발원지의 토양①황토층의 퇴적: 황사현상은 그 기원이 지질시대로 거슬러 올라가는 매우 오래된 현상이 다. 뢰스는 바람에 의해 침적한 모래와 진흙이 섞인 점토를 말하는데 현재 전 세계 지 표면의 10% 정도가 뢰스지대를 이루고 그 중 가장 두텁고 넓은 지역이 중국의 텐겔, 올도스 사막의 동남쪽 황토고원으로 오늘날 황사가 발원되는 지역과 일치하고 있다. 특 히 뢰스는 신생대 제 4기경(약 1백80만년 전)에 형성된 것으로 바람에 의한 토양의 이 동과 퇴적의 역사는 매우 오래 되었다.②황사발원지의 토양구분: 황사발원지의 토양을 크게 나누면 모래, 황토, 고비로 분류할 수 있는데, 이 것은 바람에 의해 불려 올라가는 지표조건을 우선으로 보았을 때의 구분 이다. 실제로 사막과 건조지역의 토양은 매우 복잡하며, 둥근 황토산이 웅장하게 구비 치는가 하면, 어디 몸을 숨길 데라곤 찾기 힘든 평탄한 고비사막이 있고, 계단식 밭과 깎아지른 협곡이 나타나기도 하고, 도로 주변에 포플러 나무가 있기도 하여 지형과 식 생이 매우 다양하다.③황사발원지의 면적: 황사발원지의 면적은 사막이 48만km³, 황토고원 30만km³에 인근 모래땅까지 합하면 한반도 면적의 약 4배나 된다. 이 황사발원지는 가깝게는 만주지역 에서부터 멀리는 타클라마칸 사막까지 분포하므로 어디에서 발원된 황사인지에 따라 이 동시간이 달라지고, 또 상층 바람의 속도에 따라 우리나라에 도달하는 시간이 달라진 다.3.황사의 이동경로-우리나라로 유입되는 황사의 이동경로-발원지에서 배출되는 황사량을 100%라고 할 때, 보통 30%는 발생지에 재침적되며 20%는 인근 지역에 가라앉고, 나머지 50%는 한국이나 일본지역으로 날아온다. 북태평양으로 유입되는 황사는 그 총량이 자그마치 2천만톤에 달한다. 보통, 북위 25~40도 지역이 황사의 가장 큰 영향을 받으며, 황해를 포함한 동중국해가 황사의 영향을 직접적으로 받는다.수 천년이 넘는 기간 동안 해저에 퇴적된 광물입자들을 분석한 결과로부터 북서 태평양 퇴적물이 아시아에서 바람에 의해 운반된 물질들을 함유하고 있는 것이 확인되고 있다. 현재 전 세계적으로 건조지대와 반건조지대에서 바람에 의해 다양한 경로로 모래먼지가 이동하는 것이 관측되고 있다. 우리나라와 일본은 아시아 대륙 중심부로부터 비롯되는 황사에 영향을 받고 있으며, 중앙아시아에서 발원한 황사는 알래스카 북쪽 해안에도 침전된다. 하와이에서도 열흘간이나 황사현상이 관측되기도 했다. 또한 아프리카의 사하라 사막의 황사는 대서양을 건너 플로리다 반도에서도 수 차례 관측됐고, 북쪽으로 이동하여 유럽에서도 관측된 바 있다. 98년에는 황사가 강한 제트기류를 타고 미국 서부지역까지 이동한 것이 관측되기도 했다.4.황사의 구성성분황사는 사막에서 생성된 흙먼지로 화학적 조성은 일반토양과 큰 차이를 보이지 않는다. 황사의 화학성분 중 가장 큰 차이를 보이는 것은 수용성 성분인 알카리와 알카리 토금속, 즉 Ca, Mg, K, Na 등으로 이들 성분이 8.7%를 차지해 일반토양의 4.0%보다 두 배가 넘는다. 이 같은 원인으로는 풍화가 일어날 때 암석이 강수에 녹아있는 탄산과 반응해 알카리-알카리 토금속 탄산염과 토양광물을 생성하기 때문으로 특히, 알카리 금속 중 Na이 높은 것은 해염에 기인된다고 알려지고 있다.중국 황사의 탄산염 함량은 평균 12%로, 알카리 및 알카리 토금속 탄산염은 염기성 물질로 이 탄산염으로 인해 황사가 물에 녹으면 용액이 염기성이 돼 산성비를 중화하는 역할뿐만 아니라 호수의 산성화를 방지하는 효과를 가져온다고 주장하는 학자도 있다. 황사는 일반토양에 많이 함유된 철, 망간, 니켈 등 중금속은 평상시보다 높게 측정되지만 인체 및 환경에 유해한 납, 카드뮴 등 유해중금속은 평사시와 비교해 뚜렷한 차이를 보이지 않는다.국내에 강하한 황사의 광물 종의 식별과 조성을 X-선 회절분석에 의해 조암광물과 점토광물에 대하여 분석한 결과, 조암광물은 석영(Quartz)과 장석류(Feldspars)를 주광물로 하고 소량으로 석회석(CaCO₃)과 점토광물을 수반하고 있다. 점토광물은 운모류 광물이 토양화 과정에서 풍화된 Illite를 주요한 광물로 하여 Kaolin(고령토), Chlorite(녹니석), Illite와 Smectite의 혼층광물, Vermiculite(질석)을 함유하고 있다.-평상시와 황사시의 구성성분 비교표-5.황사의 입자 크기-평상시와 황사시의 입자크기 분포도-우리나라에서 측정한 자료에 의하면, 황사의 입자크기 분포는 발원지역과 이동거리에 따라 다르나 보통 2~10㎛ 범위로 3㎛ 내외의 입자가 가장 많이 분포한다. 일반적으로 사람 머리카락의 크기가 70㎛ 내외인 것을 감안하면 아주 미세한 크기이다. 특히 극미세먼지로 불리는 1㎛ 이하의 황사먼지는 폐까지 침투하고 호흡을 통해 다시 배출이 잘 되지 않기 때문에 인체에 위험하다.6.황사로 인한 대기질의 변화우리나라의 많은 연구기관들의 관측결과를 분석해보면, 지금까지 우리나라에 발생된 황사현상은 매년 4~5회로 1회 발생기간은 대개 2~3일 정도로써 주로 4월과 5월에 가장 높은 빈도를 보였고 대륙의 지표 상태에 따라 9월과 10월에도 적은 빈도로 나타났다. 그러나 80년대 연평균 3.9일에 불과했던 서울지역 황사 발생일수가 90년대에 들어 7.7일로 늘었고 98년에는 13일, 99년에는 6일, 2000년에는 10일, 2001년에는 27일로 급증했으며, 2002년에도 벌써 14일을 기록하고 있다.황사로 인하여 우리나라의 대기중의 먼지농도는 평상시의 2~4배 정도가 증가하고 있는데, 일반적으로 황사발생시 최고먼지오염도는 1시간 평균농도로 약 200~500㎍/㎥이다. 하지만, 2000년 3월에 발생한 황사는 대기 중 1시간 평균 최고먼지농도롤 약 1,100㎍/㎥까지 증가시켰고, 최근 들어서는 인체에 악 영향을 미치는 10㎛ 이하 미세분진 수치가 2,942㎍/㎥를 기록하는 등 대기중의 먼지오염도가 크게 증가하고 있다. 또 최근의 황사는 인체 및 환경에 유해한 납이나 카드뮴 등 중금속성분의 대기 중 농도는 유의할만한 변화가 관찰되지 않았다는 결과가 우세한 편이지만, 1998년부터 2000년까지의 황사물질 조사에서 황사가 발생한 날에는 그렇지 않은 날에 비해 공기 중의 다이옥신 농도가 3배 정도 증가한다는 연구결과가 발표되기도 했다.7.황사가 미치는 영향①긍정적 영향: 황사는 모래성분인 규소가 대부분이나, 중국 도시나 공업지대의 상공을 지 나면서 황산염, 질산염과 같은 중금속을 품게 되면서 이 때 내리게 되는 황사비는 염기 성을 띤다. 이는 주로 산성인 국내 토양을 중화시켜 주는 긍정적 역할을 한다. 또한 해 양 플랑크통에 무기염류를 제공하여 생물학적 생산성을 증대시키기도 한다.②부정적 영향: 황사는 급속한 공업화로 인해 아황산가스등의 유해물질이 많이 배출되고 있는 중국을 경유하면서 오염물질이 섞여 건강에 적지 않은 영향을 미친다. 황사가 발생 하면 대기의 먼지량이 평균 4배나 증가한다. 이에 따라, 작은 황진이 사람의 호흡기관으 로 깊숙이 침투하여 천식, 기관지염 등의 호흡기 질환을 일으키거나 눈의 점막에 붙어 결막염, 안구건조증 등의 안질환을 유발하기도 한다. 심할 경우, 항공기?자동차?전자장비 등의 정밀기계에 장애를 일으키거나 태양빛을 차단하여 농작물이나 활엽수의 성장을 방 해하기도 한다.8.황사시 피부 관리법우리나라에 불어오는 황사는 일반의 흙먼지와는 다르게 입자가 미세하고 오염물질인 다이옥신 등을 각종 발암물질을 포함하고 있으므로 건강에 심각한 영향을 줄 수 있다. 특히 대수롭지 않게 여기다 자칫 호흡기 및 피부에 심각한 부작용을 겪기 쉬운 까닭에 각별히 주의해야 한다. 황사의 작은 입자가 모공에 침투하여 몸 밖으로 배출되어야 할 피지 분비기능을 방해해 피부 트러블을 유발하며 가려움증과 따가움, 심해질 경우 발진이나 발열, 부종으로까지 이어지는 피부염과 피부 알레르기를 일으킬 수 있기 때문에 더더욱 그러하다.

자연과학| 2007.09.15| 7페이지| 2,000원| 조회(479)

피부, 황사

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