하고 1로 대입하여 구하게 되었다.
사용한 유체가 물이었기 때문에 유체의 밀도는 1으로 구하였으며 입자의 밀도는 물 아래에 가라앉아있는 것으로 보아 물보다 밀도가 높다는 것이기 때문에 계산하기 용이한 2으로 대입하여 계산하게 되었다.
실험방법에 의하면 (실험.10) 건조되어 있는 glass bead의 질량, 공극률, 밀도, 직경 및 수은 등을 측정한뒤 column을 채워야하는데 이를 제대로 숙지하지 못한 채 먼저 column에 유체를 흘러보내는 실수를 하게 되었다. 실험을 하게 되면서 실험방법 및 개인이 숙지한대로 실험에 임해야하는데 너무 다른 조에 의지하면서 실험을 한 것이 아니었나 반성이 된다.
2. 부피와 시간을 측정하는 과정에서 오차가 있었다.
시간을 측정한 것을 보게 되면 대부분 3초미만으로 유지된다. 이유는 시간또한 비슷하게 유지해야 결과를 작성하는데 용이하다고 생각했기 때문에 비슷한 시간에 대한 부피를 측정하게 되었다. 우리가 측정한 방법은 1000mL 비이커를 두고 시간을 측정하는 방법이었다.
조원과 최대한 오차를 줄이고자 실험을 반복하였지만 두 사람이 같이 협동하여 하는 것이기 때문에 한 사람이 빠르거나 늦어 오차가 생겼다고 생각한다. 물론 유동층의 높이가 큰 차이를 보일 때
(600mm 기준높이의 경우 유동층높이가 570mm일 때 3.01초. 900mL라는 결과가 나왔고, 유동층높이가 500mL일 때 2.95초) 부피또한 크게 차이난다는 것을 알 수 있었다. 그러나 그 사이의 중간 값 들은 변화가 미미하다는 사실을 발견할 수 있었다.
만약 장치가 조금 더 정교하게 나와 부피와 시간을 정확하게 측정하게 할 수 있다면 더욱더 유익한 실험이 되지 않을까 생각한다. 아무래도 사람이 하게 되면 오차가 발생할 수 밖에 없는 부분이기 때문이다. 만약 컴퓨터가 유량과 부피를 정확하게 측정한다면 이론적인 부분과 정확하게 비교할 수 있었을 것이다.
3. 유동층의 높이가 일정하지 못하였다.
원래 처음 계획은 유동층을 100mm 단위로 끊어 결과를 보고자 하였다. 하지만 세세한 컨트롤이 쉽지만은 않았다. 우리가 조절한 만큼 유동층이 빠른 변화를 보이지 않았기 때문에 천천히 지켜보아야했고 유동층이 우리가 조절한 것보다 민감하게 큰 변화를 보였기 때문에 정확한 100mm단위로 측정하지 못하였다. 또한 유동층이 전체적으로 일정하게 높이를 유지하기보다는 파도가 치듯 한면만 높게 치솟은 경우 또는 일부분이 치솟은 경우가 있어 어느 부분을 유동층의 높이로 지정하여 측정을 해야할지 어려웠다.
4. 수두차가 매우 미미한 결과를 보였다.
이 부분은 3번과 연계하여 고민을 하게 된 부분이었다. 유동층의 높이가 일정하지 못하였기 때문에 당연히 정확한 결과가 측정되지 않아야하는 것이 당연하고 즉, 수두차 또한 큰 차이를 보였어야했다. 하지만 오히려 수두차는 거의 일정한 모습을 보였다. 이것은 이전에 실험했던 조들 또한 거의 그랬다고한다. 당연히 기준높이가 변하고 유동층의 높이를 다르게 측정하는데도 불구하고 같은 비슷한 수두차가 나온다는 것은 장치가 정확하게 측정을 못한다는 것이 아닐까하는 조심스러운 의심을 하게 되었다. 아니라면 우리가 측정한 것이 매우 미미한 변화인지라 수두차 또한 미미한 변화를 보인 것이 아닌가 생각하게 되었다.
5. 실험방법 14에 의하면 ‘실험이 끝나면 유량을 최대로 하여 glass bead를 흘러넘치게 하여 bead filter가 설치된 용기에 bead를 모은다. 쌓이는 bead를 막대를 이용하여 계속 휘저어 주어야 물의 흐름을 원활하게 할 수 있다’라고 했다. 그러나 그냥 물의 흐름을 방치한 채 기다리고 있었다. 그래서 물이 너무 빠지지않아 한동안 바라만 보고 있었던 기억이 있다.
6. 기준높이 900mm와 600mm의 높이 차이로 인한 수두차는 미미하였지만 압력강하의 차이는 있었다. 압력강하의 차이가 발생한 이유는 유동층의 높이에 따른 차이로 생각된다. 왜냐하면 기준높이가 900mm일 때와 600mm일 때의 유동층의 높이 또한 차이를 둘 수밖에 없다. 즉, 유체역학에서 bernouli eq에서 압력의 차를 계산할 때 높이가 들어가는 데 그 높이 또한 압력의 영향을 준다고 보여주는 예라고 생각된다. 하지만 압력강하는 기준높이에 따라 차이를 보이는데 불구하고 수두차가 차이가 없는 것은 장치에 문제가 있는 것이 아닌가 하는 의구심이 들었다.
7. 결론
저학년 때 했던 실험과 다르게 3학년 실험은 유체역학의 이론을 기반으로하여 실행하는 실험이다. 많은 약품을 다루지 않기 때문에 깔끔한 실험이라고 생각된다. 하지만 오히려 유체에 관련된 부분을 여러 측면에서 다루기 때문에 더 정밀하고 이론에 대한 심층적인 이해가 필요하다. 아직 실험을 하면서 고학년의 실험에 임한다는 생각이 많이 약하다고 판단된다. 단순히 예비레포트를 쓰기 위해 무슨 실험을 하는 것인지 살펴보는 것이 아니라, 실험의 오차를 줄이고 정확한 실험을 하기 위해 보고서를 작성하고 공부를 해야한다. 이 부분을 간과해서는 안될 것이다. 또한 공대생들이 가장 쉽게 생각하면서 어려워하는 부분이 단위를 조작하는 부분이라고 생각한다. 지금까지 모든 실험에서 단위에 대한 실수가 발견되곤 한다. 앞으로는 이런 부분에 더욱더 신경쓰고 조심해야할 것이다. 실험의 결과를 계산하기 위해 필요한 모든 변수들의 정보를 구하는 것 또한 소홀이 여기면 안되는 부분이다.
8. 참고문헌
<1> 네이버 백과사전
http://terms.naver.com/entry.nhn?docId=1132258&cid=200000000&categoryId=200003069
<2> 네이버 백과사전
http://terms.naver.com/entry.nhn?docId=798903&cid=2597&categoryId=2597
<3> 화학공학 유체 역학, 김민찬, 도서출판 아진, 1999, p260~262, p642~660
<4> 화학공학 응용 및 실험, 수원대학교 화학공학과, 실험6. 유동층의 유동특성
<5> 단위조작 7th Edition, Warren L. McCabe, McGraw-Hill Korea,
7. Flow Past Immersed Bodies