WiFi 통신의 신호 간 간섭 분석을 통한 간섭 최소화 방안 제안에 대한 연구입니다. 2012년 5월달에 진행했습니다.


블로그 포스팅입니다.

[Researches/WiFi Interference] - 초록

[Researches/WiFi Interference] - Ⅰ. 서론

[Researches/WiFi Interference] - Ⅱ. 이론적 배경

[Researches/WiFi Interference] - Ⅲ. 실험 방법

[Researches/WiFi Interference] - Ⅳ. 실험 결과

[Researches/WiFi Interference] - Ⅴ. 고찰

[Researches/WiFi Interference] - Ⅵ. 결론


한글 문서입니다.

WiFi 통신의 신호 간 간섭 분석을 통한 간섭 최소화 방안 제안.hwp


처음 계획은 802.11ac 규격의 확장된 채널 본딩 기능을 이용해 가장 효율적인 대역폭 분배 방안을 찾는 것이었습니다. 하지만 당시 802.11ac 규격을 지원하는 기기가 출시되지 않아 연구를 진행하지 못했습니다. 효과적인 대역폭 분배 방안은 여름방학이나 2학기 중에 진행하려고 합니다.


앞으로 진행할 연구에 혹시 802.11 통신과 네트워크 분야 전문가 분께서 도움을 주시면 정말 감사하겠습니다. 아직 국내 업체에서 802.11ac 규격 지원 제품을 출시하지 않아 802.11ac 지원 기기에 대한 정확한 정보를 찾기가 힘듭니다. 그리고 통신 성능을 측정하는 부분에서도 어려움을 겪고 있습니다. 이 부분에 대해 도움 주실 분을 찾습니다.


이 글은 원본 출처[http://grwings.com/551] 만 밝혀 주시면 자유롭게 공유하실 수 있습니다.


정말 오랜만에 글을 씁니다.

 

5월 첫째주에 진행했던 과제 연구 사진입니다. 연구 주제는 WiFi 통신의 신호 간 간섭 분석입니다.

 

처음에는 노트북 3대와 기가빗 통신 지원 유선 공유기, 802.11n 통신 지원 무선 공유기 2대를 사용해 하나의 노트북을 서버로 두고 다른 2개 노트북과의 파일 전송 속도로부터 통신 속도를 측정하려고 했습니다. 3개 노트북을 그룹화 하기까지는 성공했는데 파일 전송 속도가 비정상적으로 느린 문제를 해결하지 못해 결국 직접적으로 인터넷 속도롤 측정하기로 했습니다.

 

실험은 컴퓨터실에서 진행했습니다. 컴퓨터실에 무선 공유기가 있어서 연구 기간동안 꺼 두었습니다.

 

실험 환경을 구축한 모습입니다.

 

알루미늄 호일로 간이 반사판을 만들었습니다.

 

이와 같인 형태의 반사판이 가장 효과가 좋았습니다.

 

연구 마지막 날 데이터 정리하는 모습입니다.

논문은 다음 주 중에 완성될 듯 합니다.

  1. 행인 2012.06.11 11:23 신고

    정말 오랜만이네요~^^
    노력하는 모습에 박수를 보냅니다.
    근데 기가바이트 공유기보단 기가비트 공유기가 더 맞을것 같습니다~
    암튼 연구 결과 기대됩니다.

    • 초록 날개 2012.06.17 21:34 신고

      ㅎ 오랜만이시네요...ㅎㅎ 기가빗으로 고쳤습니다...ㅎㅎ
      논문(?)은 완성한 상태고요.. 기말 끝나고 적당히 봐서 올리겠습니다..ㅎㅎ

  2. SJ 2012.10.28 15:24 신고

    블로그에 컴퓨터 관련 글들을 보고 굉장히 흥미있었는데 세종과고 후배네요ㅋ

올해 1학기에 진행할 802.11n 통신의 성능 개선을 주제로 하는 연구의 계획서입니다.


연구 주제

802.11n 통신의 효율적인 대역폭 분배 및 간섭 최소화, 스테이션과 클라이언트 간의 통신 방법 개선을 통한 통신 성능 개선


1. 서론

1. 연구의 필요성(또는 연구 목적)

최근 스마트 폰을 비롯한 스마트 기기가 급격히 보급됨에 따라 와이파이 존의 수도 급증하고 있다. 일반적으로 와이파이는 802.11x 통신을 의미하며 현재는 802.11n 규격이 가장 많이 사용되고 있다. 대부분의 스마트폰 사용자들은 집과 사무실에 무선 공유기를 설치하고 통신사들은 사용자 확보를 위해 경쟁적으로 곳곳에 802.11n 통신 스테이션을 구축하고 있다. 특히 통신사의 스테이션은 해당 통신사에 가입된 기기만 사용할 수 있어 통신사들의 802.11n 통신 스테이션이 나란히 구축되는 경우도 허다하다. 그에 따라 각각의 802.11n 통신 신호 사이에 간섭으로 인한 문제도 발생하고 있다. 동일한 채널, 즉 대역폭을 여러 개의 802.11n 통신 신호가 사용하는 경우 데이터를 통신 규약에 따라 교대로 전송해야 하기 때문에 사용자들의 데이터 통신 속도는 느려지게 된다. 최근에는 802.11n 통신 채널을 둘러싸고 통신사 사이에 분쟁이 발생하기도 했다.

따라서 이번 연구를 통해 다수의 802.11n 통신 스테이션이 존재하는 경우 최적의 대역폭 분배 방안에 대해 알아볼 것이다.

또한 802.11n 통신 스테이션과 스테이션 주위의 제한적 범위 내에 스테이션이 존재하거나 스테이션을 기준으로 일정 방향으로만 클라이언트가 존재하는 경우 등 클라이언트가 특수한 관계에 존재할 때의 효율적인 통신 방법에 대해서도 연구할 것이다.

2. 이론적 배경 및 선행 연구

802.11n 통신은 2.4Ghz와 5.0Ghz 대역을 사용한다. 하지만 5.0Ghz 대역은 기존의 802.11a 통신과의 호환성 유지를 위해 정의되었으며 대부분의 경우 2.4Ghz 대역이 사용된다. 802.11n 통신은 채널을 단위로 대역폭을 분할에 신호에 할당한다. 2.4Ghz 대역의 경우 2.407Ghz를 채널 1의 중심 대역으로 해 하나의 채널당 5Mhz를 갖도록 13개의 채널을 정의한다. 단 스테이션은 중심 대역 주위 20Mhz 대역으로 신호를 증폭시켜 송출하며 클라이언트는 필터를 이용해 다른 스테이션의 신호를 제거한다.

동일한 채널, 즉 대역폭을 다수의 신호가 공유하는 경우 정해진 Qos(Quality of Service) 규칙에 따라 데이터 통신의 우선권이 정해진다. 즉 모든 스테이션이 각각의 클라이언트와 동시에 통신이 불가능하기 때문에 통신 속도가 저하된다. 또한 Qos 규칙에 따라 우선순위가 결정되는 과정에서 약간의 지연이 있을 수 있다.

802.11n 통신을 포함하는 전파 통신에서 안테나의 종류는 크게 2가지가 있다. 모든 방향으로 고르게 신호를 송출하는 등향성 안테나와 특정 방향으로 집중적으로 신호를 송출하는 지향성 안테나가 그것이다.

802.11n 통신은 일반적으로 2.4Ghz 대역에서 이루어진다. 전자기파에서 진동수와 파장은 다음과 같은 식으로 나타낼 수 있다. c=fλ. 여기서 c는 광속으로 300000000m/s이며 f는 2400000000Hz이다. 그러므로 2.4Ghz 대역의 802.11n 신호 파장은 12.5cm이다.


2. 연구 방법

1. 효율적인 대역폭 분배

먼저 스테이션 간 거리와 할당된 채널에 따른 통신 속도 저하 정도에 대해 측정할 것이다. 이 실험 결과를 바탕으로 다음 실험 시의 오차를 최소화 할 수 있다.


가장 이상적인 방법은 5Mhz 채널의 대역폭을 나누어 실험하는 것이다. 하지만 채널의 대역폭은 통신 규격에 의해 정해져 있으므로 현실적으로 실험이 불가능하다. 따라서 단일 스테이션이 다수의 채널을 동시에 사용하는 채널 본딩을 이용해 확대 모형 개념으로 실험을 할 것이다.


가장 간단한 모형이다.


위의 모형을 기초로 좀 더 복잡한 경우들을 비교할 것이다. 신호와 채널의 수를 6개 내외로 설정하는 등 다양한 경우에서 실험을 할 것이다.


더 나아가 데이터 통신량에 따라 할당하는 채널, 실제로는 대역폭을 결정하는 방식의 효율성에 대해서도 알아볼 것이다.



경우 1은 한 채널을 여러 개의 신호가 동시에 사용할 때의 802.11n 규격의 대역폭 분배 상황이다. 경우 2는 앞에서 제안한 신호 별 대역폭 분배 방법이다. 그리고 경우 3은 데이터 통신량이 가장 많은 신호 1에 가장 넓은 대역폭을 할당한 모형이다.


아직 기술적으로 데이터 통신에 따른 대역폭 분배는 불가능하지만 앞으로 기술이 발전하면 충분히 구현 가능할 것이다.


2. 효율적 통신 방법

스테이션과 클라이언트가 특수한 위치에 존재하는 경우에는 지향성 안테나를 이용한 통신 최적화 가능성이 존재한다.


스테이션을 중심으로 클라이언트가 일정한 각 안쪽에만 존재한다면 지향성 안테나를 사용해 통신 효율을 쉽게 높을 수 있다. 이때 지향성 안테나의 구조에 따른 신호의 전파 경로를 분석할 것이다.


스테이션을 중심으로 클라이언트가 일정 범위 내, 단 스테이션에서 송출하는 신호의 사정거리 내에 존재하는 경우에도 통신 방법을 최적화할 수 있을 것이다. 스테이션을 클라이언트보다 상대적으로 높은 곳에 설치한 후 바닥을 향해 지향성 안테나를 설치하면 대부분의 신호는 바닥으로 반사될 것이다. 그 신호 중 일부는 반사되어 주변으로 퍼져나갈 것이고 일부는 바닥에 흡수될 것이다. 그리고 이 신호는 다시 천장에 부딪힐 것이다. 이 때 지향성 안테나의 각도 등을 적당히 조절하면 정확히 필요한 범위 내에서 클라이언트에게 더 높은 통신 효율을 제공할 수 있다. 좁은 지역에서만 와이파이를 사용하면 되는 까페 등에서 유용할 것이다.

  1. 행인 2012.04.09 11:10 신고

    기대되는 연구주제군요^^
    화이팅입니다!

    • 초록 날개 2012.04.11 08:33 신고

      네... 기술적인 어려움이 있을 것 같기는 합니다만... 최대한 해 ㅗ겠습니다!!!

학교에서 혼성오비탈에 대해 발표했던 내용을 정리해 보았습니다.


원본은 파워포인트 형식입니다.


내용은 문자만 간단하게 정리해 보았습니다.


혼성오비탈

s, p, d 등 일반적인 오비탈들로부터 만들어진 새로운 오비탈.

일반적인 오비탈로는 설명할 수 없는 화학 결합을 설명할 수 있음.


혼성오비탈의 필요성

CH4 분자는 탄소 원자를 중심으로 4개의 수소 원자가 결합한 정사면체 구조.

6C이 갖는 오비탈 : 1s2 2s2 2p1x 2p1y

최외각 전자는 4개이지만 2s2 오비탈이 전자쌍을 이루고 있으므로 4개의 수소와 결합 불가능.

구형의 s 오비탈과 서로 직각을 이루고 있는 아령형의 p오비탈만으로는 정사면체 구조가 불가능. 

1개 2s 오비탈 + 3개 2p 오비탈로 이루어진 정사면체 sp3 혼성오비탈 도입.


sp3 오비탈

s 오비탈 1개 + p 오비탈 3개 ->

sp3 오비탈 4개

결합각 : 109.5’. 정사면체.


NH3

사면체가 아닌 삼각뿔 구조

결합각 107.8’

하나의 sp3 오비탈에 비 공유 전자쌍을 채움


sp2 오비탈

s 오비탈 1개 + p 오비탈 2개 ->

sp2 오비탈 3개

결합각 : 120’. 정삼각형


벤젠(C6H6)

1개의 탄소 당 3개의 sp2 혼성오비탈.

1개 : 수소와의 단일 결합.

2개 : 수소와의 이중 결합.

두 결합의 길이가 같다는 문제 발생.

2pz 오비탈 : 단일 결합이 이루어진 수소 원자와 결합


sp 오비탈

s 오비탈 1개 + p 오비탈 1개 ->

sp 오비탈 2개

결합각 : 180’. 직선.


dsp3 오비탈

s 오비탈 1개 + p 오비탈 3개 d 오비탈 1개 ->dsp3 오비탈 2개

삼각쌍뿔(사면체 두 개를 붙여 논 모양)

PCl5

  

d2sp3 오비탈

s 오비탈 1개 + p 오비탈 3개 d 오비탈 2개 ->d2sp3 오비탈 2개

팔면체

SF6, XeF4


비대칭 구조

s오비탈 : +

p오비탈 : + / -

한쪽 : 보강. 한쪽 : 상쇄

  1. Young 2012.09.27 14:45 신고

    파워포인트 자료 잘보고 갑니다. 혼성 오피탈에 대해서 잘 몰랐었는데 잘 정리되어 있어서 그런지 쉽게 이해가네요. 감사합니다. ^^;

한 학기, 어쩌면 한 학년 이상 진행할 연구 주제의 윤곽을 잡았습니다. 간단한 아이디어에서 출발해 약 10일 동안 관련 정보를 조사하고 많은 분들꼐 여쭤보며 크게 3가지 방향으로 주제를 잡았습니다.

전체적으로 와이파이, 정확히 말해 802.11n 통신과 관련해 연구를 진행할 것입니다. 대략적인 내용은 정리해 보겠습니다.

먼저 802.11n 통신에서의 효율적인 대역폭 분배에 대한 실험을 하려고 합니다. 정해진 대역폭을 여러 신호가 동시에 사용하는 경우와 그 대역폭을 나누어 각 신호마다 고유의 대역폭을 사용하는 경우를 비교하려고 합니다. 채널 본딩을 하는 방법으로 실험을 할 것입니다.

그리고 802.11n 통신에서 스테이션과 클라이언트가 특별한 관계에 있는 경우 통신 효율을 높이는 방법에 대해서도 연구하려고 합니다. 스테이션과 클라이언트가 모두 고정되어 있는 경우, 클라이언트가 스테이션 주위 일정 거리 내에만 분포하는 경우 등을 다루려고 합니다.

마지막으로 802.11n 통신 시 주변과의 간섭 최소화에 대해 연구하려고 합니다. 이 분야는 이미 많은 연구가 되어 있기 때문에 지금까지와는 다른 신선한 방법을 생각해야 할 것 같습니다.

혹시 연구와 관련된 아이디어가 있으시면 댓글로 알려주세요.

이 글에서는 선행 연구 및 논문 검색 사이트를 소개해보려고 합니다.

선행 연구 논문 검색 사이트

요즈음 과제 연구 주제에 대해 생각해보고 있습니다. 먼저 대략적인 연구 방향을 정한 후 좀 더 구체적인 연구 주제를 정하기 위해서는 선행 연구 및 논문들을 조사해야 합니다. 이런 과정에서 내가 진행하려고 하는 연구가 이미 진행된 연구가 아닌지도 확인할 수 있고 새로운 지식을 얻으며 좀 더 다양한 관점에서 연구 주제에 대해 생각해 볼 수도 있습니다.

제가 소개하려고 하는 사이트는 한국학술정보원에서 다양한 연구 결과 및 논문 등을 제공하는 사이트입니다. 주소는 아래입니다.
http://kiss.kstudy.com/

사이트의 첫 화면입니다.

참고로 연구 논문 등의 원문을 읽기 위해서는 로그인을 하셔야 합니다. 대부분의 학교에서는 계정이 있는 것으로 알고 있습니다. 저는 세종과학고등학교 계정으로 접속했습니다.

이제 원하시는 내용을 검색하시면 됩니다.

그럼 위 스크린 샷과 같이 관련 연구 논문들이 검색됩니다.

 

그리고 대부분의 논문은 원본을 보실 수 있습니다.

저는 802.11x 통신 규격의 채널 분배에 대해 연구해보려고 조사하고 있습니다.

작년에 했던 실험 중 일부를 간단히 정리해 올려보려고 합니다.

먼저 삼요오드화질소의 폭발성을 이용해 지뢰를 만들었던 실험입니다.

삼요오드화질소를 이용한 지뢰 만들기

실험에 필요한 준비물은 삼요오드화질소를 만들 요오드 10g, 암모니아수 35~40ml와 비커, 거름종이, 깔때기 등입니다. 그리고 삼요오드화질소를 폭발시킬 하드보드지나 신문지 등이 있으면 좋습니다.

먼저 비커에 요오드 10g 을 넣습니다.

비커에 진한 암모니아수 35~40ml를 붓고 요오드가 모두 녹을 때까지 저어줍니다.

용액을 여과하여 거름종이 위에 삼요오드화질소를 모읍니다. 이때 삼요오드화질소가 마르면 쉽게 터질 수 있기 때문에 절대 마르지 않게 합니다.

삼요오드화질소를 하드보드지나 신문지 위에 떠 놓고 모두 마르면 발로 밟습니다.

발로 밟는 등의 충격을 주면 큰 소리가 나며 삼요오드화질소가 폭발합니다. 열이 방출되며 주의가 조금 탈 수 있고 연기도 납니다.

삼요오드화질소 지뢰의 원리

이 실험은 삼요오드화질소[NI3]의 불안정성과 폭발성을 이용한 것입니다.

삼요오드화질소[NI3]는 암모니아[NH3]의 수소 분자 3개[H3]를 요오드 분자 3개[I3]로 치환해 만든 것입니다. 안정적인 암모니아에 비해 삼요오드화질소는 매우 불안정하고 폭발성이 강한 물질입니다. 삼요오드화질소는 젖은 상태에서는 안정적이지만 마르면 매우 작은 충격에도 반응해 질소와 요오드 기체로의 분해 반응[2NI3->N2+3I2]을 일으키는데 여기서 290KJ/mol의 에너지 손실이 발생하기 때문에 큰 소리를 내며 폭발합니다.

삼요오드화질소가 불안정한 이유는 2주기의 작은 질소 원자 1개를 중심으로 5주기의 큰 요오드 원자 3개가 결합했기 때문입니다. 요오드 원자가 비교적 큰 원자이기 때문에 요오드 원자 3개 사이의 반발력보다 삼요오드화질소 분자의 결합력이 크게 크지 않으므로 작은 자극에도 분해 반응이 일어나는 것입니다.
반면에 암모니아는 2주기인 질소 원자 1개를 중심으로 질소보다 작은 1주기 수소 원자 3개가 결합해 있는 상태로 삼요오드화질소보다 안정적입니다.

  1. 18女 2012.03.19 13:08 신고

    실험부스를 운영할때 지뢰만들기를 하려고하는데 얼마나 위험한가요? 학교에서 실험을 해도 안전할까요? 뒤처리는 어떻게 하나요? 말랐을 때 밟으면 폭발성이 얼마나 되나요?

    • 초록 날개 2012.03.19 17:57 신고

      ㅎㅎ 전혀 위험하지는 않습니다.. 소리만 좀 크고 아주 작은 충격에도 연쇠적으로 터질 수 있다는 점만 주의하시면 될 것 같습니다...

      제 경우는 작년 중학교 때 진행했었는데 실수로 한 곳에 엄청나게 모아두고 살짝 건드렸는데 한번에 다 터지더라고요... 글고 한번 터진 다음에 세네번 이상 밟아도 조금씩 더 터집니다..

      소리만 크고 그렇게 위험하지는 않지만 맨 피부로 건드리기는 조금 위험합니다.. 열이 꽤 발생합니다..

      뒤처리가 좀 힘든데요 그래서 왠만하면 신문지 3겹 이상 까시고 하시는 것이 좋습니다.. 물론 왁스로 문지르면 지워집니다.. 야외면 상관없겠죠...

      실험 부스 잘 진행하세요~^^ㅎ

  2. 2013.02.22 17:55

    비밀댓글입니다

  3. 시현 2013.10.29 18:05 신고

    이번 저희 동아리에서 실험하려고 하는데 정말 설명이 잘 되있어 좋습니다^^ 감사해요 ㅎㅎ

  4. 2014.09.24 20:20

    비밀댓글입니다

  5. 현아 2016.05.15 14:07 신고

    좋은 설명감사합니다.
    혹시 실험에 쓸 PPT에 사용해도 될까요???

고등학교에서 진행할 연구 주제 생각하고 있습니다.

한 학년 동안 장기적으로 연구할 주제를 정하는 것이기 때문에 중학교 때의 연구 주제를 정할 때보다 더 고민이 됩니다. 또 중학교때의 수준보다는 훨씬 높은 수준의 연구를 해야 한다는 부담도 있습니다.

1. 처음에는 중학교 3학년 여름방학때 진행했던 연구 중 케이스 내부의 공기 흐름을 최적화하는 연구를 계속하려고 했습니다. 학교에 풍동 실험기가 있다고 해서 그런 생각을 해 보았는데 풍동 실험기의 규모가 컴퓨터 케이스에 비해 너무 크고 과학적으로 무언가 하기가 여러워 보여 포기했습니다.

일단 컴퓨터나 모바일 기기의 하드웨어 분야에 대해 연구하고 싶습니다. 아니면 데이터 처리 부분도 좋을 것 같습니다. 계속해서 생각해 봐야 할 것 같습니다. 
과학동아 Do!에 제 글이 실렸습니다.

올해부터 과학동아에 청소년들이 기고할 수 있는 코너가 만들어진다고 해 얼마 전에 하드디스크의 섹터별 읽기, 쓰기 속도가 다른 이유에 대한 글을 기고했습니다. 그리고 2월 과학동아 Do!에 제 글이 선정되었습니다.
[Studies/Science] - 하드디스크의 위치 별 성능 차이가 나는 이유

작년에 했던 연구 내용을 바탕으로 기사를 썼기 때문에 많은 내용을 A4 용지 2장 분량으로 줄이는 것이 힘들었는데 실제로는 1장으로 더 압축되어 조금 아쉽네요. 그래도 제 글이 처음으로 책에 실려 기뻤습니다.


제 기사에 대한 첨삭도 받았습니다. 첫 부분의 도입이 아쉬웠지만 전체적으로 좋은 기사였다는 평가를 받았습니다. 다음부터는 도입 부분에 특별히 신경을 써야겠습니다.

제 기사는 과학동아 홈페이지에서도 확인하실 수 있습니다.
http://science.dongascience.com/supplement/article-list?acCode=21

이 글에서는 아세트산나트륨 용액이 과냉각 상태에서 응고될 때 방출되는 응고열을 이용해 손난로를 만드는 방법을 설명해 보겠습니다.

과냉각을 이용한 손난로 만들기

손난로를 만들기 위해서는 물, 아세트산나트륨, 지퍼 백, 클립, 전자저울이 필요합니다. 아세트산나트륨은 다른 물질로도 대체가 가능하다 비교적 과냉각 상태를 만들기 쉽게 응고열도 크기 때문에 직접 손난로를 만드실 때 가장 좋은 재료입니다. 지퍼백은 열에 강한 튼튼한 봉지, 클립은 병뚜껑 등으로 대체가 가능합니다.
또한 정확한 실험을 위해서 비커와 전자 저울 등이 있으면 좋습니다. 또 알코올 램프 등 가열을 할 수 있는 기구도 필요합니다.

먼저 아세트산 나트륨 70g을 준비합니다. 반드시 70g일 필요는 없으며 물과의 비율만 적당히 조절해주시면 됩니다.

물 10ml를 지퍼백에 담으시고 앞에서 준비한 아세트산나트륨 70g을 넣습니다. 이때는 아세트산나트륨이 모두 녹지 않을 것입니다.
 

마지막으로 클립이나 병뚜껑 등을 넣습니다. 원하신다면 색소를 넣으셔도 됩니다. 그리고 지퍼백을 단단히 닫습니다.
 

이제 아세트산나트륨을 넣은 지퍼백을 가열합니다. 직접 가열하시는 것은 위험하고 반드시 물 중탕으로 가열하셔야 합니다. 지퍼백 내의 아세트산나트륨이 모두 녹을 때까지 가열해세요.

아세트산나트륨이 모두 녹았다면 천천히 식힙니다. 빠르게 식히거나 충격을 주실 경우 아세트산나트륨 용액이 과냉각 상태가 되지 않고 응고될 수 있습니다.


어느 정도 식었을 때 앞에서 넣어둔 클립 등을 꺾어 충격을 줍니다. 그럼 아세트산나트륨 용액이 응고되며 열이 방출됩니다.

과냉각을 이용한 손난로의 원리 

이 손난로의 원리도 간단하게 설명해 보겠습니다.

일반적으로 손난로는 2가지 종류가 있습니다. 하나는 이 글에서 소개한 손난로와 같이 과냉각 용액이 방출하는 응고열을 이용한 것이며 다른 한 종류는 철과 같은 물질이 산화될 때 방출하는 열을 이용한 것입니다. 과냉각 용액을 이용한 손난로는 열의 지속 시간이 짧지만 재활용이 가능하고 산화를 이용한 것은 열의 지속 시간이 상당히 길지만 재활용은 불가능합니다. 물론 산화철을 다시 환원시키면 재활용이 가능하지만 그런 경우는 경제성이 매우 떨어지죠.

어쨋든 여기서 만든 손난로의 원리는 과냉각된 아세트산나트륨 용액이 충격을 받아 응고될 때 방출하는 응고열을 이용한 것입니다.
액체는 분자 사이 인력이 고체보다 약하기 때문에 각각의 물질 분자가 같고 있는 에너지가 큽니다. 때문에 액체가 고체로 응고되는 과정에서 분자가 같고 있던 열을 방출해 에너지를 낮추게 됩니다. 그런데 액체를 고체로 만들기 위해서는 온도를 낮추거나 압력을 높여야 합니다. 하지만 손난로를 쓰기 위해 이런 환경을 만들기는 어렵습니다. 그래서 과냉각된 용액을 사용하는 것입니다. 과냉각 용액은 정상적으로는 고체가 되어야 하는데 온도를 천천히 낮추어 액체 상태로 남아있는 용액을 말합니다. 이런 용액은 상당히 불안정하기 때문에 작은 충격에도 응고가 일어나게 됩니다.

손난로의 원리를 짧게나마 설명해 보았는데 추가적인 질문은 댓글로 해주시면 답변해드리겠습니다.

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