I-CA 소개
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무제 문서
• 제품설명
  컴퓨터를 이용한 정확한 결과 측정
동일한 인터페이스를 통한 실험 시간의 단축
여러 실험의 패키지화 실현(역학 실험 세트)

1초당 30프레임의 속도로 물체의 궤적을 보여줌.
- 추상적 사고에 의한 실험이 아닌 구체적 사물 인식을 통한 실험 결과 측정
컴퓨터와 카메라를 통해 비주얼한 실험 방법 제공
- 학생들의 흥미를 쉽게 유발할 수 있음

 
• I-CA란?

Image Capture and Analyzer의 약자로서 카메라를 이용해 실험장면을 동영상으로 촬영하여 저장하고 이를 분석하는 신개념의 실험 프로그램입니다. I-CA를 이용하면 실험자는 실험장면을 동영상으로 불러내어 볼 수 있으므로 관찰하고자 하는 장면을 정지영상 혹은 느린재생화면 등 여러 방식으로 확인할 수 있습니다. 또한 저장한 영상을 이용하여 분석 결과를 비주얼하게 보여주므로 이를 통하여 기존의 지루하고 어려웠던 실험이 아닌 보다 명확하고 재미있는 실험을 할 수 있을 것입니다.

• I-CA의 구성요소




[아이카 주요 구성도]


I-CA는 '볼 수 있는 실험'을 목표로 하고 있으며 실험 장비도 이에 맞게 구성되어 있습니다. I-CA는 피사체의 움직임을 찍을 카메라, 카메라로 찍은 영상을 볼 수 있는 프로그램이 깔린 컴퓨터, 그리고 카메라와 컴퓨터를 이어주는 아이카 서버 등으로 이루어져 있습니다. 실험은 실험 장면을 카메라와 아이카 서버를 이용해 컴퓨터에 저장한 후 이 저장한 동영상 파일을 분석하는 방식으로 이루어집니다.

• I-CA의 적용분야 및 장점
  I-CA는 현재 역학 운동 실험과 비눗방울의 운동을 통해 전하량을 측정하는 밀리칸실험 등에 이용되고 있습니다.

기존의 역학 운동 실험은 일정한 공식에 이용되는 측정값을 이용해(예를 들면 이동한 거리와 시간을 구한 후 가속도가 0이라는 가정하에 속도를 구하는 방식) 공식을 확인하는 경우가 많았습니다. 따라서 물체가 어떻게 운동하는지를 확인하는 것 보다는 얼마나 공식에 근접한 측정값을 구하는지가 학생들에게 관심사가 되는 경우가 많았습니다. 하지만 I-CA를 이용하면 피사체의 좌표를 1/30 초마다 구할 수 있으므로 피사체의 움직임을 볼 수 있으며 x축, y축 성분 각각의 운동만을 따로 추출하여 1차원, 2차원 그래프로 fitting 하여 등속도 혹은 등가속도 운동에 얼마나 근사하게 운동을 하는지, 또 그 값들은 얼마인지 등을 확인할 수 있습니다. 즉, 자연현상(피사체의 움직임)을 먼저 분석한 후 공식에 접근하는 순차적이고 명확한 실험을 할 수 있습니다.





[포사체 운동 실험의 예]

또한 밀리칸실험의 경우 기존의 실험 장치는 현미경 렌즈를 눈으로 볼 때 현미경의 초점이 맞지 않거나 조명이 흐려 잘 보이지 않는 경우가 많았고 또 보인다 하더라도 현미경에 직접 눈을 밀착시켜야 하는데다 현미경의 지름이 작아 비눗방울의 운동을 관찰하는 것조차 힘들었습니다. 게다가 현미경 렌즈를 통해 직접 봐야 하므로 한 번에 한 사람만 볼 수 있었고, 하나의 비눗방울을 실험 내내 놓치지 않아야 하며 시간을 스톱워치로 구해야 하기 때문에 실험이 어렵고 부정확한 경우가 다반사였습니다. 하지만 I-CA를 이용한 밀리칸 실험의 경우, 비눗방울의 움직임을 먼저 카메라를 이용해 동영상으로 저장한 다음 컴퓨터 화면을 통해 동영상을 불러와 비눗방울의 움직임을 볼 수 있으므로 동시에 실험 조의 모든 실험자가 실험에 참여할 수 있으며, 비눗방울의 움직임을 한 번 동영상으로 저장해 놓으면 이 하나의 동영상을 이용해 여러 비눗방울의 움직임을 분석할 수 있어 실험이 간편해진다는 장점이 있습니다. 또한, 수동으로 시간을 재는 스톱워치가 아닌 동영상 내에 컴퓨터로 자동 저장되는 시간을 이용해 속도를 계산하게 되므로 간편함정확성이라는 두마리 토끼를 잡을 수 있습니다.
 
• 요약
  이와 같이 I-CA는 카메라와 컴퓨터를 이용해 기존 장비의 한계를 뛰어 넘어 직접 눈으로 보며 확인할 수 있는 실험을 만들어 가고 있으며 더 다양한 실험을 지원할 수 있도록 계속해서 개발을 하고 있습니다. I-CA를 통해 재미없고 따분한 실험에서 벗어나 눈으로 보고 확인하는 재미있고 정확한 실험을 경험하실 수 있을 것입니다.
 
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