압축비를 바꾸면 효율은 얼마나 달라질까 — 오토 사이클 HTML 제작 실습
등적 가열의 수직선에서 열효율 식까지 연결합니다.
압축비와 최고 온도를 조절하는 오토사이클 실습기를 설계합니다. 상태 1~4와 열량·일·효율을 함께 계산해, 그래프가 그럴듯한 것과 물리가 맞는 것을 구별합니다.
완성할 파일: otto-cycle.html / otto-states.csv / otto-check.txt
예상 작업시간: HTML 작성과 수치 비교 30~50분
학습목표: 모형의 가정과 결과를 연결하고 오류를 근거로 수정합니다.
원자료와 공식 문서는 2026-10-21 확인했습니다. 본문 수치·계산 선도는 자체 이론 계산입니다. 아래 프롬프트로 AI 서비스를 실행해 완성 영상·HTML을 만든 검사는 아직 하지 않았습니다. 따라서 기대 결과와 실제 실행 결과를 구분합니다. 이전 통합 안내를 이 주제의 독립 실습 단원으로 확장했습니다.
01. 무엇을 만들고 무엇을 생략할까
오토사이클은 실제 가솔린 엔진을 그대로 측정한 것이 아닙니다. 질량이 일정한 공기를 이상기체로 두고, 연소를 등적 열공급으로 바꿉니다. 압축과 팽창은 등엔트로피입니다. 흡입·배기 행정을 네 과정에 그대로 끼워 넣지 않습니다. 고온에서 실제 비열은 변하므로 수치가 실제 엔진 효율과 같다는 주장은 하지 않습니다.
02. 준비물과 예제 입력
코드를 작성할 텍스트 AI 계정, 메모장, 브라우저를 준비합니다. AI 요금과 무료 한도는 현재 사용하는 서비스에서 확인하세요. 이 글은 별도 유료 API나 영상 서비스 구매를 전제로 하지 않습니다. 실제 사용한 도구·모델·버전을 실행 기록에 남깁니다.
모형: 일정 비열 공기표준, 내부가역 T1=300 K, p1=100 kPa(절대압) r=8, T3=1800 K R=0.287 kJ/(kg·K), γ=1.4 cv=R/(γ−1)=0.7175, cp=1.0045 kJ/(kg·K) 질량당 계산: v[m³/kg], q와 w[kJ/kg] 조작: r과 T3. 조건 T3>T2
예제 입력을 otto-input.txt로 저장합니다. 처음에는 값을 바꾸지 않고 검산한 뒤, 조건을 한 가지씩 바꾸세요. 단위나 가정을 바꿨다면 기대 기준도 다시 계산합니다.
03. 계산과 설명의 기준
2→3: v₃=v₂, p₃=p₂ T₃/T₂
3→4: v₄=v₁, T₄=T₃/r^(γ−1)
4→1: 등적 방열
qin=cv(T₃−T₂), qout=cv(T₄−T₁)
wnet=qin−qout, η=1−1/r^(γ−1)
| 상태 | T [K] | p [kPa] | v [m³/kg] | s−s₁ [kJ/(kg·K)] |
|---|---|---|---|---|
| 1 | 300.000 | 100.000 | 0.861000 | 0.000000 |
| 2 | 689.219 | 1837.917 | 0.107625 | 0.000000 |
| 3 | 1800.000 | 4800.000 | 0.107625 | 0.688788 |
| 4 | 783.496 | 261.165 | 0.861000 | 0.688788 |
04. 번호대로 제작하기
- 새 AI 대화에 입력값과 최초 프롬프트를 넣습니다. 기능은 오토사이클 한 가지로 제한합니다.
- 코드를 otto-cycle.html로 UTF-8 저장합니다. 외부 CDN 없이 동작하도록 요구한 파일은 네트워크가 없어도 열리는지 확인합니다.
- 초기값을 변경하기 전에 아래 상태표와 온도·압력·비체적을 비교합니다. 반올림값으로 다음 상태를 계산하지 않도록 내부 계산은 정밀도를 유지합니다.
- r을 6,8,10으로 바꾸어 η를 비교합니다. T3가 T2보다 높아야 하므로 범위를 넘어가면 계산을 중단하게 합니다.
- 같은 r=8에서 T3만 바꿉니다. 일정 비열 이상모형에서는 효율이 같아도 순일은 달라질 수 있음을 확인합니다.
- 상태표와 입력을 CSV로 저장하고, 이론 검산·그래프 검수·UI 검사를 별도 칸으로 기록합니다.
05. 복사할 프롬프트 4개
아래는 AI오토마타 자체 한국어 응용 프롬프트입니다. 최초 제작은 새 대화에서 예제 입력과 함께, 점검·수정은 실제 받은 코드와 오류를 붙여 이어서 사용하세요. 원저자의 프롬프트를 그대로 옮긴 것이 아닙니다.
1. 최초 제작
한국어 단일 HTML 오토사이클 실습기를 작성하라. 외부 라이브러리 없이 SVG p-v 선도, 상태표, qin·qout·wnet·효율 표시, 압축비 r 및 T3 입력, 초기화 버튼을 넣는다. 입력값과 모형은 아래 예제를 그대로 사용하라. T1=300K,p1=100kPa,R=.287,γ=1.4,r=8,T3=1800K. cv=R/(γ−1). v1=RT1/p1,v2=v1/r. T2=T1*r^(γ−1),p2=p1*r^γ. v3=v2,p3=p2*T3/T2. v4=v1,T4=T3/r^(γ−1),p4=RT4/v4. qin=cv(T3−T2),qout=cv(T4−T1),wnet=qin−qout,η=1−qout/qin. 1→2 압축은 파랑, 2→3 등적 가열은 주황, 3→4 팽창은 초록, 4→1 등적 냉각은 보라로 표시하고 문자 범례도 둔다. 등엔트로피 선은 p*v^γ=일정으로 200점씩 계산한다. 등적선은 수직이다. 과정별 이동점과 한 단계씩 강조 버튼을 제공한다. 압축비는 r>1, 온도·압력은 양수, T3>T2를 검증하고 오류를 화면 안에 표시한다. CSV 내보내기에 입력값·단위·상태번호를 포함한다. 실제 엔진 성능이 아니라 이상모형임을 눈에 띄게 표기하고 테스트 결과를 꾸며내지 마라. [예제 입력] 모형: 일정 비열 공기표준, 내부가역 T1=300 K, p1=100 kPa(절대압) r=8, T3=1800 K R=0.287 kJ/(kg·K), γ=1.4 cv=R/(γ−1)=0.7175, cp=1.0045 kJ/(kg·K) 질량당 계산: v[m³/kg], q와 w[kJ/kg] 조작: r과 T3. 조건 T3>T2
2. 점검
초기값에서 T2=689.219K,T4=783.496K,p3=4800kPa,qin=796.985kJ/kg,qout=346.908kJ/kg,wnet=450.077kJ/kg,η=56.4725%와 비교하라. p*v=R*T 잔차를 상태별로 계산하라. r=8에서 T3만 바꿀 때 효율이 일정한지 확인하라. 기대값/실제값/오차/실행 여부를 구분하라.
3. 수정
오류 [실제 출력과 입력]만 고쳐라. 효율 계산에서 섭씨를 쓴 부분, 반올림한 상태값을 재사용한 부분, p-v 압축선을 직선으로 그린 부분을 찾아 수정하라. UI 모양은 유지하고 계산 함수의 수정 전후를 보여라. 실패한 입력을 회귀 검사로 추가하라.
4. 확장
r=6,8,10에서 효율 비교표와 그래프를 추가하라. γ=1.4 고정 조건에서 효율은 약 51.16%,56.47%,60.19%이다. 압축비가 커질수록 실제 엔진도 무제한 개선된다는 설명을 넣지 말고 노킹·재료·열손실은 이 모형 밖의 요인으로 구분하라.
06. 결과 확인과 검산
| 검사 | 입력·조건 | 기대 기준 |
|---|---|---|
| 상태 2 | T₂ / p₂ | 689.219 K / 1837.917 kPa |
| 순일 | qin−qout | 450.077 kJ/kg |
| 효율 | r=8, γ=1.4 | 56.4725% |
| HTML 실행 | 입력·다운로드·곡선 | 미실행 — 제작 후 확인 |
수치는 반올림 전 값으로 계산합니다. 이론값과 비교할 때 수치 허용오차를 정하고, 화면 검사는 실제 파일을 열어 확인한 항목만 합격으로 기록합니다.
07. 흔한 오류와 수정
| 증상 | 확인할 원인 | 수정 방향 |
|---|---|---|
| r=8인데 효율이 다름 | γ 또는 단위 혼용 | γ=1.4, K·절대압 확인 |
| T3 변경으로 η가 변함 | 일정 비열식 계산 오류 | 온도 관계와 qin/qout 재검산 |
| 원형 루프처럼 보임 | 장식 곡선을 사용 | 과정식에서 점을 계산 |
실행 기록에는 날짜·도구 버전·입력·실제값·기대값·수정 내용을 남깁니다. otto-v1과 otto-v2를 구분해 첫 오류를 지우지 마세요.
08. 연습과 평가
같은 압축비에서 T3 두 값을 선택해 효율과 순일을 비교합니다. “효율이 같으면 일이 같다”가 왜 틀렸는지 열량과 상태표로 설명합니다.
평가 10점: 가정·단위 3점, 핵심 원리 설명 3점, 검산 2점, 오류 수정 기록 2점. AI에 접속할 수 없으면 본문 입력·수식·검수표를 출력하여 손계산과 장면 스케치로 진행할 수 있습니다.
원자료와 확인일
LearnChemE · Otto Cycle
P–V·T–S 비교. 이 항목은 Wolfram Player용이며 HTML이라고 소개하지 않음
NASA · Engine Thermodynamic Analysis
이상 오토사이클과 실제 기관의 구분
Purdue · Otto, Diesel, Dual Cycles
C. Wassgren 강의노트. 문서 내 날짜 2021-12-15
원자료는 제작 원리·교육 구성을 참고했습니다. 원본 사이트가 AI로 제작되었다고 단정하지 않으며 외부 그림·코드는 전재하지 않았습니다. LearnChemE의 해당 오토 자료는 비상업 조건(CC BY-NC-SA)과 Wolfram Player 환경을 구분해야 합니다. 상업 출판 시 인용·이미지·코드의 권리를 별도로 확인합니다.
확인일 2026-10-21 · AA-THERMO-20261021-otto · 교재 원고·프롬프트·도식 원본 별도 보관
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