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영어

This study presents the findings of Science, Technology, Engineering, Arts, and Mathematics (STEAM), Research & Education (R&E) project conducted by science high school students. The purposes of the project were to make a waterwheel and examine its efficiency. The factors affecting the efficiency of a waterwheel were discussed through the literature review. The waterwheel was made of ‘boardrong woodrock’. The voltage per unit time measured by MBL was generated by ‘stepper motor’to evaluate the efficiency of waterwheel. At the first experiment, the width of buckets, the number of buckets, the length of buckets, and the radius of waterwheel were the factors testing the efficiency. Sub-buckets and the depth of buckets were for the second experiment, and the number of buckets, the angle of sub-buckets, and the depth of buckets were for the final experiment. The results of this study indicated that there was a correlation between the efficiency of waterwheel and the factors of waterwheel such as the number of buckets and the angle of sub-buckets. In addition, the waterwheel made of ‘boardrong woodrock’with the eight buckets and the 45。sub-buckets showed the highest efficiency. This study could contribute to redesign the preexisting waterwheel and improve the efficiently of small hydropower.

한국어

이 연구는 과학고 학생들을 대상으로 Science, Technology, Engineering, Arts, and Mathematics (STEAM) Research & Education (R&E) 과제로 수행되었다. 융합적인 소재로 물레방아를 선정하였으며, 이 R&E 과제의 목적은 소수력 발전에 사용되는 물레방아의 변인에 따른 효율을 조사하는 것이다. 물레방아와 관련 된 역사적 자료, 학술 자료, 특허 자료 등의 선행연구를 통해 변인을 설정하고 이에 따라 물레방아를 직접 제작하 였다. 물레방아의 재질은 압축 스티로폼(보드롱)을 주재료로 활용하였고, 효율성 판단은 스텝 모터를 발전기로 하 여 단위 시간당 발전 전압을 MBL로 수집하였다. 1차 실험은 날개의 폭, 날개의 수, 날개의 길이, 물레방아의 반 지름을 변인으로 설정하였고, 2차 실험은 보조날개와 안쪽 마개를 변인으로 설정하였다. 1, 2차 실험 결과를 토대 로 3차 실험은 날개의 개수와 보조 날개의 각도, 안쪽 마개의 깊이를 변인으로 설정하였다. 실험결과 물레방아의 날개 개수와 보조 날개 각도 등 다양한 변인에서 경향성을 확인할 수 있었다. 물레방아의 재료를 압축 스티로폼으 로 한정할 경우 같은 반경, 같은 폭의 물레방아에서 45。보조날개를 갖고, 날개의 개수를 8개로 할 경우 가장 효율 이 좋은 물레방아를 만들 수 있는 것으로 밝혀졌다. 이를 활용한다면 현재 존재하는 물레방아를 개선하고 소수력 발전의 효율성 증대에 기여할 수 있을 것이다.