포스테키안

2018 겨울호 / 공대생이 보는 세상 / 스키장

2019-01-31 225

공대생이 보는 세상 / 스키장

스키장 리프트 이미지

산업경영공학과가 본 스키장

역시 겨울에는 스키장이지! 하얀 설원 위에서 씽씽 달릴 생각을 하니깐 벌써부터 설레는 걸? 오늘은 저번처엄 안 넘어지고 타보고 싶다... 이제 준비는 끝났으니 리프트를 타고 저 위로 올라가기만 하면 되는데 오늘은 사람이 왜 이렇게 많지? 주말이라서 그런지 가족으로 오는 사람들도 많고 스키캠프 온 학생들도 많네 리프트를 기다리는 대기열이 저렇게 길면 오늘 안에 몇번이나 탈 수 있으려나? 빨리 스키타고 싶은데 줄을 더 빨리 서기 위해서는 어떻게 해야 할까? 이럴 때 산업경영공학에서는 대기행렬이론(Queueing Theory)을 이용해서 사람들에게 의사결정을 위한 확률계산을 도와주곤 해! 이 이론은 고객의 도착 후 서비스 제공자의 입장에서 적절한 기다림의 수준을 유지하기 위한 서비스 능력 및 규모를 경제적으로 결정하고자 하는 이론이야! 단위시간당 평균적으로 도착하는 고객 수를 a, 고객의 평균도착시간을 1/a, 단위시간당 평균적으로 서비스를 완료한 수를 B, 고객의 평균서비스 시간을 1/B라고 하자. 대기줄에서만 보자면, 고객의 수는  Lq= a2/B(B-a), 평균적으로 기다리는 시간은 Wq= a2/B(B-a)=Lq/a이라고 할수 있어! 저기 보이는 리프트 대기줄 같은 정채는 서비스 시스템 안에서 서비스를 받으려는 고객의 도착시간과 서비스 시설의 이용시간이 다르기 때문에 생기는 거야~ 내가 말한 대기행렬이론은 고속도로의 톨게이트, 은행창구, 병원 환자대기실 등 서비스뿐만 아니라 제조시스템의 가공물 등에서 광범위하게 적용된다고! 산업경영공학에서 많이 쓰이는 운용 과학(Qperation Research)는 스학적, 통계적 모형등을 활용하여 효율적인 의사결정을 돕는 기법이야, 이건 주로 수학적 모탤링 또는 최적화 기법 등을 사용하여 복잡한 의사결정 문제에서 최적해나 근사최적해룰 찾아내곤 해. 또 이익, 성능, 수익을 최대화하거나 손실, 위험, 비룔을 최소화하는 현실적인 문제를 해결하는 데 사용되지. 앗! 그나저나 이걸 생각하기 전에 줄을 서는 게 더빠르겠는데? 난 이제 스키타러 사야겠다~ 안녕!

알리미 24기 박중우 | 무은재학부 18학번

알리미 24기 박중우 | 무은재학부 18학번

—–

신소재공학과가 본 스키장

유후~ 드디어 스키와 보드의 계절, 겨울이 돌아왔구나! 얼마나 이 날만 손꼽아 기다려왔는지 몰라 정말. 벌써부터 셀러는걸? 나는 스키보다 보드를 즐겨 타는데 보드의 짜릿함은 잊을 수 없는 것 같아. 속도의 강약을 조절하면서 경사를 타고 내려가는 그 스릴은 말로 할 수 없지~ 그런데 보드는 어떤 재질로 되어 있길래 얼음 위에서도 그랗게 잘 미끄러지는걸까? 먼저, 보드의 구조는 얇은 나무판 위에 유리섬유랑 플라스틱 합성수지를 덧씌운 구조를 가지고 있어. 그리고 보드에서 가장 중요한 바닥 부분(베이스)은 폴리에스틸렌을 붙이고 테두리에 탄소강선으로 둘러 강하게 붙여! 옛날에 사용했던 보드은 바닥 재질(피텍스)을 고압으로 압축을 하면 응집체가 생기는데, 그 응집체를 밀폐된 공간에서 얍력을 주는 방식으로 만들어 졌었어! 이 보드는 내마모, 내구성이 강하고 고압으로 응축했기 때문에 굉장히 고밀도로 이루어져있었어! 그래서 눈에 보이지 않는 기공들이 정말 많이 생기게 되고 기공이 많으면 왁스가 잘 작용하기 때문에 속도가 굉장히 빨라지는 효과를 볼수 있었지. 그리고 이 다음으로 등장한 소재가 그래파이트야. 보드에 사용한 그래파이트 베이스는 10~20%의 카본과 그래파이트로 이루어져 있어! 그리고 카본은 전기전도체라서 베이스에서 생기는 정전기를 감소시켜 줘! 그리고 보드에 신기한 점이 하나 더 있는데 바로 보드의 색상이야. 여러 색상이 섞여있는 베이스는 아름다움을 위해 만드는 것이 아니라 분자량이 다른 여러가지 피택스를 섞어서 만든 거야. 분자량에 따라 생성되는 기공의 수가 다르기 때문에 기온과 습도를 가리지 않고 어떠한 곳에사도 활두성을 유지시켜주기 위래 그렇게 만드는 거야! 정말 신기하지? 그런데 또, 요즘 각광 받고 있는 새로운 소재가 있어! 바로 그래핀이라는 소재야! 한번 쯤은 들어봤을지 모르겠는데 꿈의 신소재라 불리는 소재야. 탄소강화섬유의 한 종류이면서 다이아몬드의 100배 강도를 가지고 있고 심지어 유연하게 휘어지는 성질까지 갖추고 있어! 보드의 핵심인 단단함과 유연성을 모두 갖추고 있는 녀석이라고 할 수 있지! 정말 앞으로가 기대되지 않아? 보드의 재질도 그렇고 싶게 만들어지는 게 아니라 끊임없이 연구하고 또 발전하고 있어! 이제 보드 탈 때 내가 말했던 것들 꼭 기억하고 타기다!

알리미 24기 백진우 | 무은재학부 18학번2

알리미 24기 백진우 | 무은재학부 18학번

—–

기계공학과가 본 스키장

우와아! 스키장이다~ 내가 스키장에 오는 이날을 얼마나 기다려 온 지 몰라. 우리 모두 옷 고글 그리고 스키까지 다 신었으니 본격적으로 스키를 타러 가볼까? 휴... 리프트를 기다리는 시간이 길었지만, 스키 탄다는 설레는 마음에 시간이 금방 지나간 것 같네 ㅎㅎ 근데 우리가 지금 타고 있는 이 리프트, 그리고 스키에는 여러 과학적 지식이 담겨 있는 거 알고 있어? 내가 정상에 도착 하기 전까지 설명해 줄께! 우선 와이어에 달려 움작이는 사실 탈착이 가능하고해. 스테이션에 도착한 리프트는 와이어와 분리되고, 리프트는 느린 속도로 움직이며 스키어들이 안전 하게 승하차 할 수 있도록 도와주게 돼! 이는 와이어에 고정된 리프트보다 더 빠른 속도로 운행이 가능하기에 많은 사람을 운송할 수 있고, 날씨가 좋지 않거나 리프트의 고장시 탈착을 통해 리프트를 효율적으로 관리할 수 있어! 또한 모터에서 발생한 전기 에너지를 위치에너지로 변환하여 우리를 높은 곳으로 이동할 수 있게 돕는 리프트에는 에너지보존법칙도 성립한다는 점 잊으마! 이젠 아래에 스키를 타는 사람들을 자세히 봐, 다들 S자 회전을 하면서 내려오는 것을 볼 수 있지? 스키를 타고 내려오면 위치에너지가 운동에너지로 전환되고, 스키어는 가속도를 받게 되지. 이때 직선으로 활강하게 되면 스키어는 속도를 제어하지 못해 충돌 둥 위험한 상황이 방생 할 수 있어, 그렇기 때문에 스키어들은 S자를 그리며 활강함으로꺼 자신의 속도와 방향을 조절하게 돼! 또한 올림픽에서 세계적인 스키, 보드 선수들이 눕다시피 몸을 안쪽으로 기울여서 활갈하는 장면을 본 적이 있을 거야. 여기에는 물체가 원운동을 할 때 바깥으로 나가려는 림인 원심력과, 원의 안쪽으로 잡아당기는 구심력이 작용하게 돼. 빠른 속도로 내려오는 스키선수들은 더 큰 원심혁을 받게되고. 선수들은 몸을 안쪽으로 기울여 최대힌 구심혁을 확보하여 경로애서 이탈하지 않도록 하는 거지! 이런 저런 얘기를 하다보니 벌써 정상에 도착했네~ 우리 지금부터는 스키를 즐겨보도록 할까?

알리미 24기 김병규 | 무은재학부 18학번

알리미 24기 김병규 | 무은재학부 18학번

—–

화학과가 본 스키장

우와! 온 세상이 새하얗잖아! 나는 눈밭을 걸어다니면서 뽀드득 소리를 들을 때가 가장 행복하단 말이지. 어어? 왜 여기서는 뽀드득 뽀드득 소리가 안나는 거지? 큰 압력을 가하면 입자들 사이의 결합이 끊어지면서 서로 부딪혀 뽀드득! 하는 소리가 나는데, 인공설은 매우 빠른 속도로 생성되기 떄문에 결정의 크기가 매우 작고, 그래서 입자들 사이 공간이 매우 작아서 그래. 그런데 스키를 신고 있으면 눈과 맞닿은 플레이트 표면이 넓기 때문에, 압력이 휠씬 작아지겠지? 그래서 뽀드득 소리가 나는 대신 미끄러지게 될거야. 이러게 스키가 눈 위에서 잘 미끄러지는 원리에 대해서는 과학자들 사이에서도 그 의견이 분분하다고 해. 먼저, 압력에 의해 눈이 녹아 수층을 형성한다는 가설, 두 번째는 마찰 열 때문이 수층을 형성한다는 가설, 최근에는 아무리 온도가 낮아도 얼지 않는 끈끈한 겔 층이 존재한가는 가설 들이 있어. 이는 얼음에서 왜 잘 미끄러지는가와 동일한 질문인데, 아직 어떤 과헉적 해석이 옳은지는 알 수 없지만, 어째든 얼음 층이 아니라 물 층 위에서 미끄러지는 거네! 저기 스키장 슬로프 옆에서 눈을 뿜어대는 대포 같은 저 제설기 좀 봐! 포항은 남쪽이라 상대적으로 따뜻해서 눈이 자주 안오는데 ㅠㅠ 저 제설기를 들고 가면 포항도 눈 천국으로 만들 수 있을까? 인공설을 만드는 제설기에는 두 개의 노즐이 있는데, 한 개의 노즐에서는 약 20atm의 압력으로 압축된 공기가 방출ㄹ되고, 한 개의 노증에서는 매우 작은 물 방울들이 분사돼. 이때 장치 내부와 대기 압력의 차이 때문에 분사되는 공기는 매우 빠르게 팽창하는데, 이 과정은 매우 빠른 시간에 이루어지므로 열의 이동이 없는 단열과정이야. 즉 열역학 제 1법칙애서 계와 외부 사이에 이동한 열이 0이라고 할수 있겠네? 그러면 계의 에너지 변화는 곧 가 될것이고, 계는 팽창하기 때문에, 에너지는 감소하게 될 거야. 내부에너지는 온도만의 함수이므로 C: 비열, m: 질량 라고 했을 때, 에너지의 감소는 곧 온도의 감소를 의미하겠네! 그럼, 높은 압력으로 압출될 수록, 온도가 더 많이 감소할 거니까, 영상의 온도에는 눈이 만들어질 수 있겠다!

알리미 23기 이예지 | 화학과 17학번

알리미 23기 이예지 | 화학과 17학번