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공학 과학기술 계산195

연선 케이블 임피던스 (Twisted Pair Cable Impedance) 계산 두 개의 도체를 사용하여 만든 전기 신호 라인인 연선(TP, Twisted Pair) 케이블은 가장 효과적인 신호 전송선으로, 방사 EMI(Radiated EMI, 전자기 간섭)를 줄이고 수신 EMI (Received EMI)의 영향을 완화하기 위해 함께 꼬인 두 개의 전선이다. 연선 케이블의 균형 잡힌 신호는 반대 극성의 EMI를 생성하므로 EMI가 크게 상쇄되며, 이러한 EMI 제거 효과는 도체가 가까이 있을 때 더욱 효과적이다. 연선 케이블의 가장 일반적인 형태는 UTP(Unshielded Twisted Pair)이다. UTP 케이블은 서로 꼬인 절연 보호층이 있는 두 개의 구리선으로 구성되며, 주로 일반 전화 케이블 및 데이터 통신 케이블에 사용된다. 이 때 주어진 연선 케이블의 특성 임피던스를 .. 2024. 3. 21.
동축 임피던스 (Coaxial Cable Impedance) 계산 동축 케이블 (Coaxial Cable)은 평형 2선과 함께 RF 통신에 사용되는 가장 일반적인 유형의 전송선이다. 대부분의 RF 동축 케이블의 임피던스 (Impedance) 는 50 Ohm 또는 75 Ohm이다. 이는 쉽게 사용할 수 있는 케이블의 표준화된 임피던스 값이나, 어떤 경우에는 사용자가 맞춤형 임피던스 값을 요구할 수 있다. 이는 유전체 (Dielectric)와 함께 동축 케이블의 내부 및 외부 직경을 조절하여 달성할 수 있다. 또한, 최대 전력 전달을 위해서 케이블이 부착된 위치 (송신기, 안테나 등)에 케이블의 임피던스를 일치시켜야 하기 때문에 동축 케이블의 특성 임피던스를 알아야 한다. 아래 식으로 동축 케이블의 임피던스, 시간 지연, 인덕턴스 (Inductance) 및 커패시턴스 (정.. 2024. 3. 20.
굴절률 (Refractive Index), 굴절각 (Angle of Refraction) 계산 굴절률 (n, Refractive Index)은 진공에서의 빛의 속도와 밀도가 더 높은 두 번째 매질에서의 빛의 속도의 비율로 계산한 값이다. n은 무차원수이다. 즉, 다른 매질의 굴절률은 진공의 굴절률 값 1을 기준으로 정의된다. 진공에서 빛의 속도는 항상 동일하지만, 빛이 다른 매질을 통과할 때 물질의 원자에 의해 지속적으로 흡수되고 재방출되므로 빛은 더 느리게 이동한다. 따라서 물의 굴절률이 1.33이라는 것은 빛이 물에서 보다 진공에서 1.33배 더 빠르게 이동한다는 것을 의미한다. 굴절률이 n1과 n2로 서로 다른 두 매질이 접하고 있을 때, 두 매질을 통과하는 빛의 경로는 매질 1에서 입사각 θ1과 매질 2에서 굴절각 θ2로 서로 다른 값을 가진다. 이를 스넬의 법칙 (Snell’s Law) .. 2024. 3. 19.
게이지 팩터 (Gauge Factor) 계산 스트레인 게이지(Strain Gauge)는 적용된 힘에 따라 저항이 달라지는 센서로, 외부 힘이 물체에 미치는 영향을 측정하기 위한 계측용 장치이다. 변형률을 직접 측정하여 응력, 토크, 압력, 편향 및 기타 여러 측정값을 간접적으로 결정하는 데 사용할 수 있다. 스트레인에 대한 게이지의 민감도를 정량화하는 스트레인 게이지의 속성이 게이지 팩터 (Gauge Factor)이다. 재료에 힘을 가하면 원래 길이 (L)로부터 길이 변화(ΔL)가 발생하여 원래 저항(R)에서 게이지 저항 변화(ΔR)가 발생한다. 이 때 게이지 팩터는 아래 식과 같이, 기계적 변형률 (Strain)에 대한 전기 저항의 상대적 변화 비율로 정의한다. 저항의 상대적 변화는 원래 저항(R)에 대해 변형으로 인해 발생한 저항 변화(ΔR)의.. 2024. 3. 18.
항력 (Drag Force) 계산 및 항력 계수 공기나 물과 같은 유체에 의한 저항을 항력 (Drag) 이라고 한다. 물체의 움직임과 반대 방향으로 작용하며, 고체 물체와 유체 사이의 상대 속도에 의해 생성된다. 항력은 공기의 밀도, 속도, 공기의 점도와 압축성 (compressibility), 물체의 크기와 모양, 흐름 방향에 대한 물체의 기울기에 따라 달라진다. 아래 항력 방정식은 유체를 통한 이동으로 인해 물체에 작용하는 항력을 계산하는 데 사용할 수 있다. (식 1) Fd = ½ * Cd * A * ρ * V2 여기서, Cd : 항력 계수 (구형 Cd = 0.47 , 긴 원통 Cd = 0.82) ρ : 유체의 밀도 (kg/m3) V : 물체의 속도 (m/s) A : 물체의 운동에 수직인 방향으로 물체에 투영된 단면적 (m2) Fd : 항력 (1.. 2024. 3. 12.
상대 습도 (Relative Humidity) 계산 상대습도(RH, Relative Humidity)는 공기의 수증기 함량을 측정한 것으로, 동일한 온도에서 포화에 달성하는 데 필요한 백분율 (% RH) 로 표시되는 공기중 존재하는 수증기의 양이다. 이상적인 상대습도 수준은 50%~60%이지만, RH는 온도에 비례하며 온도 변화에 매우 민감하다. 온도가 증가하면 공기가 더 건조해지고(RH 감소), 온도가 감소하면 공기가 더 습해진다. (RH 증가) 압력이 감소하면 공기는 더 건조해지고(RH 감소), 압력이 증가하면 공기는 더 습해진다. (RH 증가) 아래 식에서 공기의 이슬점 (Dew Point)과 온도를 사용하여 대기나 공기 중의 수분(수증기)의 양을 알 수 있다. (식 1) RH = 100 * EXP ( (β*Dp)/(λ+Dp) ) / EXP ( (β.. 2024. 3. 12.
공명 (Resonance)과 공진 주파수 (Resonant Frequency) 계산 물리학에서 공명 (Resonance)은 기계적 공명, 음향 공명, 전기적 공명 등이 있으며, 외부 힘이나 진동 시스템이 주변의 다른 시스템을 강제로 특정 작동 주파수에서 더 큰 진폭으로 진동시키는 현상이다. 이 주파수를 공진 주파수 (Resonant Frequency) 또는 고유 주파수 라고 부른다. 전기 회로에서 인덕터 (L, inductor) 또는 커패시터 (C, capacitor) 를 직렬 또는 병렬로 배치하는 경우, 아래 식에 의해 결정되는 공진 주파수를 갖게 된다. 공진 회로라고도 불리는 LC 회로는 노치 필터, 대역 통과 필터, 또는 발진기 회로(notch filters, band pass filter or oscillator circuits)에서 사용한다. 아래 식으로 공진 주파수를 계산할 .. 2024. 3. 12.
실린더형 압력 용기의 후프 응력 (Hoop Stress) 계산 압력 용기는 주변 압력과 다른 압력에서 유체를 유지하는 데 사용되는 특별히 설계된 용기이다. 압력 용기 계산을 위한 모양은 대부분의 경우 원통형 또는 구형으로 단순화하여 계산한다. 이 중 후프 응력 계산은 벽이 얇은 파이프나 튜브와 같은 회전 대칭 객체에 대해 정의된 기계적 응력으로 접선 방향의 수직 응력으로 정의한다. 이 때 용기의 두께가 반경의 1/10보다 크지 않으면 얇은 용기로 간주한다. 후프 응력에 대한 실제 관점은 나무 통의 철 밴드 또는 후프에 적용되는 장력으로, 이는 원주 방향으로 작용하는 힘의 결과이다. 실린더형 압력 용기의 전체 압력, 평균 직경 및 벽 두께를 아래 식에 입력하여 Hoop Stress를 구할 수 있다. (식 1) σh = PxD / 2t 여기서, σh : Hoop Str.. 2024. 3. 9.
유량 (Flow Rate) 단위 변환 계산 아래 계산기로 ft3/m, ft3/h, m3/s, m3/h, gal(미)/m, gal(미)/h, L/sec, L/min 등의 유량 (Flow rate)의 단위를 쉽게 변환할 수 있다.  입력 단위 : ft3/min ft3/h m3/sm3/hgal(미)/mgal(미)/hL/secL/min 변환 단위 : ft3/h ft3/min m3/sm3/hgal(미)/mgal(미)/hL/secL/min 입력값 : 지우기      계산결과값 : " data-ke-type="html">HTML 삽입미리보기할 수 없는 소스 - GPM : Gallons per Minute- LPM : Liters per Minute- CFM : Cubic Feet per Minute * 참고 자료1.. 2024. 3. 7.
공기 교환횟수 (ACH) 및 필요 환기량 (CFM) 계산 필요한 공기 흐름을 계산하는 것은 HVAC 시스템이나 기타 공조 장치를 설계하고 유지 관리할 때 중요한 업무이다.이 때 사용하는 필요 환기량 CFM(분당 입방피트)은 체적 흐름 (선풍기, 공기청정기, 에어컨, 팬 등)에 사용되는 측정 단위이다.   필요 환기량 CFM을 계산하려면 방의 부피를 입방피트 단위로 결정하고 여기에 권장 ACH (Air change per hour)를 곱한 다음 60 (시간-분 변환)으로 나누어야 한다.아래 필요 환기량 CFM 계산 공식을 사용하여 방이나 건물에 필요한 공기 흐름의 양을 계산할 수 있다. (식 1) Airflow (CFM) = Room’s floor area (ft2) × Ceiling height (ft) × ACH / 60(식 2) ACH = 60 × Airf.. 2024. 3. 7.
탄성파 속도 (Elastic Wave Velocity) 계산 탄성체를 통과하는 진동파의 속도를 탄성파의 속도라 하며, 압축변형에 관련한 P파와 전단변형에 관련한 S파를 탄성파라고 한다. 1차원 고체 탄성 매질에서 종파의 속도는 아래와 같다. 종파는 액체나 기체보다 고체에서 더 빨리 전달된다. (식 1) v = SQRT(E/ρ) 여기서, E 는 매질의 탄성 ​​계수, Young’s Modulus (N/m2) ρ 는 매질의 밀도 (kg/m3) v 는 종파의 속도 (m/s), 1 N = 1 kg-m/s2 이므로 위의 식으로 유도된 속도의 단위는 m/s 가 된다. 이다. 예를 들어, Maraging Steel (Grade350) 봉의 탄성파 속도는 위의 식으로 계산하면, v = SQRT(2.1xE11/8100) = 5091.75 m/s 이다. (E = 210 GPa = .. 2024. 3. 6.
용액 희석 방정식, 용액 희석 (Dilution) 계산 용액의 희석은 일반적으로 용액에 물을 더 추가하는 것과 같이 더 많은 용매를 혼합하여 용액에서 용질의 농도를 감소시키는 과정이다. 희석과정에서는 용액의 농도가 감소하는 반면, 용액 전체의 부피는 증가한다. 화학에서 용액의 희석 방정식은 아래와 같다. (식 1) M1 V1 = M2 V2 M1 : 초기 농축 용액의 몰농도 (M) V1 : 초기 농축 용액의 부피 (mL) M2 : 최종 희석액의 몰농도 (M) V2 : 최종 희석액의 부피 (mL) 몰 농도는 특정 부피의 물질에 들어있는 물질의 양이다. 이는 "몰" 단위(M)로 표시되며, 여기서 1 M = 1 mol/L 이다. 또한 아래와 같이 표현할 수도 있다. 용질의 몰수 = (몰농도) × (용액의 리터) HTML 삽입 미리보기할 수 없는 소스 2024. 3. 5.

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