연계과목 중학교 과학(2학년) (18)기권과 날씨 성취기준 영역 연계과목
Q. 다음은 적정기술 중 하나인 ‘행복대야’에 대한 설명이다
이와 같이 적정기술의 사례를 찾아보고, 그 기술이 고안된 배경과 기술에 포함된 과학적 원리를 조사해보자.
장치의 이름과 형태 고안된 배경과 포함된 과학 원리 (예) 행복대야
1. 물이 부족해서 매일 흙탕물을 마셔야하는 아프 리카 아이들을 위해 고안되었다.
2. 대야의 테두리 부분에 공기층이 있어서 물 위 에 뜰 수 있다.
3. 대야가 물 위에 떠있으면 대야 아래의 물이 대 야 속으로 들어오는데, 이때 대야 바닥의 정수 장치를 통해 오염된물이 정화된다.
※ 사진출처 : yankodesign.com
장치의 이름과 형태 고안된 배경과 포함된 과학 원리
➡ 조사한 적정기술의 공통점이 있다면 무엇일까?
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여러 가지 적정기술 중 실패한 사례를 통해, 적정기술이 갖추어야 할 조건 알아보기다음은 플레이 펌프를 설명한 내용이다.
플레이펌프는 아이들이 놀이터의 회전하는 놀이기구를 타는 모습에서 영감을 얻어 고안한 적정 기술 장치이다.
물이 부족한 마을에 플레이 펌프를 설치하면 아이들이 플레이 펌프에서 놀면서 우물의 물을 길어 올릴 수 있다.
그러나 플레이 펌프는 실제로 거의 사용되지 않는다.
마을에 사는 아이들의 수가 적고, 날씨가 더워서 아이들이 밖에 나와 놀지 않기 때문이다.
또, 마을에 펌프가 고장 났을 때 수리할 수 있는 전문가가 없어 사용하기가 어렵다.
Q1.
플레이 펌프에 포함된 과학 원리를 조사해보자.Q2.
개발자가 플레이 펌프를 고안할 때 고려하지 않은 점은 무엇인지 설명해보자.위와 같이 적정 기술이 실패한 사례로는
아카시 태블릿PC(인도 하층민의 환경을 고려하지 않고 개발한 교육용 태블릿 PC),
네오너쳐(저가의 신생아용 보온기구로 개발되었으나 생산과 유통, 판매를 고려하지 못해 보급에 실패함) 등이 있다.
➡ 그렇다면, 적정기술이 많은 사람들에게 도움이 되기 위해 지녀야 할 특징은 무엇인지 과학, 사회, 경제, 환경의 측면으로 나누어 토의해보자.
과 학 사 회 경 제 환 경
02. 물부족 문제를 해결하기 위한 적정기술과 그 속에 담긴 과학적 원리
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물부족 문제를 해결할 방법은?2015년도에 우리나라에서 계최된 “2015 세계물포럼”은 물의 중요성과 물문제의 심각성에 대한 인식 과 공감대를 확대하기 위한 방안 모색에 대한 주제였다.
날로 심각해지는 물부족 문제 해결을 위한 방안으로 우 리 주변에서 쉽고 간단하게 물을 모으고 저장할 수 있는 방안은 없는지 검토해 볼 필요가 있다.
이런 문제의 대안으로 2012년에 이탈리아의 디자이너 Arturo Vittori와 Andreas Vogler는 낮과 밤의 일교차가 큰 아프리카 기후의 특징을 이용하여 대기 중의 물을 이 슬로 응결시켜 식수를 얻는 방법을 이용한 제작 비용이 저렴하고 수리가 쉬운 9m높이의
‘와카워터(Warka water)’라는 탑을 만들어 냈다.
※ 사진출처 : www.architectureandvision.com
➡ 영상을 보고, 마실 물이 부족한 상태에서 자연으로부터 물을 얻을 수 있는 방법은 무엇일지 조사해보자.
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대기 중으로부터 물을 얻어내는 과학적 원리는 무엇일까?오른쪽 그래프는 포화 수증기량 곡선이다.
보통의 건조공기에는 다량의 수증기가 들어 있는데, 이 수증기는 끝없이 공기 속으로 들어갈 수 있는 게 아니라 양에 한계가 있다.
공기 1㎥ 속에 최대한 들어갈 수 있는 수증기의 양을 질량(g)으로 표시한 값이 포화수증기량인데,
이 값은 온도에 따라 달라진다.
온도가 높아질수록 포함할 수 있는 수증기의 양은 많아지고 그 공기가 더 이상 수증기를 포함할 수 없 는 상태에 도달하면 ‘포화’되었다고 하며, 포화되기 전
의 상태를 ‘불포화’라 하고, 포화 상태를 넘어서 수증기가 공급되면 ‘과포화’되었다고 한다.
공기가 포화 상태를 넘어서 과포화 상태에 이르면 나머지 수증기는 물방울로 맺힌다.
➡ 대기 중의 포화 수증기량은 에 따라 변한다.
[네이버 지식백과] 포화수증기량 (Basic 중학생을 위한 과학 용어사전, 2007. 2. 7., 이수종)
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이슬점 측정 실험하기 [과정]1. 현재 기온을 측정하고, 비커에 물을
정도 채우고
온도계를 설치한다.
2. 얼음물을 비커에 조금씩 붓고 유리 막대로 잘 저으면서 비커 바깥 면을 관찰한다.
3. 비커 바깥 면이 흐려지는 순간의 온도를 측정한다.
[결과 및 정리]
1. 비커 바깥이 흐려지기 시작할 때의 온도와 처음온도는 어떻게 다른가?
2. 비커의 바깥 면이 흐려지는 이유는?
3. 대기 중의 수증기가 응결할 수 있는 조건은?
➡ 이슬이 발생하는 지역의 특징과 그 이유에 대해 토의하여 써보자.
03. 응결된 물을 최대한 많이 모을 수 있는 장치 디자인
1. 응결된 물을 한 곳에 모으는 방법에 대한 가설을 설정해보자.
2. 와카워터 모형 제작에서 고려해야 하는 문제는 무엇인가?
3. 2의 문제 해결을 위한 나의 아이디어는 무엇인가?
4. 위 아이디어에 따라 자신이 상상한 와카워터 모형을 디자인해봅시다.
※ 와카워터 디자인 시 참고할 다면체들
※ 와카워터 디자인
※ 참고 : 과학이 좋아지는 STEAM – 과학으로 살아남기 편
차시 7/12