핂읒
꿀벌
꿀벌 드론 드론 3D 3D 프린팅하기 프린팅하기 꿀벌
꿀벌 드론 드론 3D 3D 프린팅하기 프린팅하기
캫푷 훟묞
붎
붎쩚 쩚슪 슪옮 옮헪 헪핟 핟 믾 믾
붎쩚슪옮헪핟믾
꿀벌
꿀벌 드론 드론 3D 3D 프린팅하기 프린팅하기 꿀벌
꿀벌 드론 드론 3D 3D 프린팅하기 프린팅하기
붎
붎쩚 쩚슪 슪옮 옮헪 헪핟 핟 믾 믾 붎쩚슪옮헪핟믾
2017 STEAM 아웃리치 프로그램
‘꿀벌’, IoT첨단기술로다시돌아오다
차시구성총괄표
‘꿀벌’, IoT첨단기술로 다시 돌아오다(총 12차시) 초등 3~4학년
(4차시) 초등 5~6학년
(4차시) 중학교
(4차시) (시간)차시
프로그램명
차시
프로그램명
차시
프로그램명 꿀벌이 좋아하는
먹이 꿀벌이 좋아하는
보금자리 꿀벌 드론
제작하기 (40분)1 꿀벌이 좋아하는 먹이 1
(40분) 꿀벌이 좋아하는
보금자리 1
(45분) 꿀벌 드론 설계하기 (40분)2 IoT 꿀벌통 체험 2
(40분) 코딩으로 애니메이션
만들기 2
(45분) IoT 꿀벌 드론 제작하기 (40분)1 꿀벌이 좋아하는 먹이 1
(40분) 꿀벌이 좋아하는
보금자리 1
(45분) 꿀벌 드론 디자인하기 (40분)2 레이저컷을 활용한
꿀벌 사육통 만들기 2
(40분) SW를 활용한
꿀벌집 만들기 2
(45분) 꿀벌 드론 3D프린팅하기 유형 기관 방문형(4차시)
학교 방문형(2차시) 기관 방문형(4차시)
학교 방문형(2차시) 기관 방문형(4차시)
STEAM 아웃리치 교실 주의사항
수업을 할 때 항상 지켜야 할 사항입니다
1. 주변을 깨끗이 하고 노트북, 3D프린팅 사용을 시작합니다.
2. 수업 전 교재를 보며 전체 수업과정을 알아봅니다.
3. 컴퓨터 작업을 차례대로 따르며 선생님의 수업을 잘 듣습니다.
1) 컴퓨터 설정
・123D Design 프로그램과 Cura 슬라이싱 프로그램을 순서에 따라 사용합니다.
・모델링 과정 중에 강제 종료되는 것을 대비하여 먼저, 파일명을 반드시 영어이름으로 저장해 놓고 중간 중간 저장합니다. (저장 단축키 Ctrl+S)
・컴퓨터에 자신이 생성한 파일을 잘 저장하고 경로를 기억합니다.
2) 3D프린팅
・3D프린터 작동시 노즐 온도가 뜨거우므로 화상을 입지 않게 주의합니다.
・파일 저장, 이동용 USB사용, 보관에 주의합니다.
4. 작업 종료 후, 사용한 기기의 전원을 종료하고 주변을 정리 마무리 합니다.
생각열기
지구에서 꿀벌이 사라진다면 어떤 일이 벌어질까요? 세계 곳곳에서 과학자들은 꿀벌 대신 꽃가루를 옮기는
‘꿀벌 드론’을 개발하고 있습니다. 과연 꿀벌 드론은 우리 생활에 어떠한 영향을 줄까요?
1차시 꿀벌 드론 디자인하기
[그림 1] 식물에 수분하는 꿀벌 [그림 2] 꿀벌 드론 ‘플랜 비’
★ 꿀벌이 사라지고 꿀벌 드론이 만들어졌을 때 발생하는 긍정적 영향과 부정적 영향을 생각하고 적어 봅시다.
[표 1] 꿀벌 드론으로 상상이 되는 미래
꿀벌 드론이 만들어진다면
긍정적 영향
부정적 영향
6
‘꿀벌’, IoT첨단기술로다시돌아오다
생각펼치기
- 꿀벌을 대신하는 드론은 어떤 기능을 가지고 있어야 하는지 생각해볼까요?
- 꿀벌 드론을 어떤 용도로 활용하고 싶은지 각자 생각해보고 적어봅시다. 다른 친구들과 의견을 자유롭게 이야기하고 공유해봅시다.
활동하기
I. 준비하기
3D프린터, 필라멘트(PLA), 필기도구, 메모지, 노트북
II. 3D프린터로 소형 드론을 제작하려고 합니다. 어떠한 구성 요소들이 필요한지 적어봅시다.
[그림 3] 드론 구성 요소 구성 요소드론
III. 자신이 만들고 싶은 꿀벌 드론의 이름을 지어보고, 꿀벌 드론의 특징이 잘 드러날 수 있도록 디자인해 봅시다.
[표 2] 꿀벌 드론의 디자인 꿀벌 드론의
이름
꿀벌 드론의 특징
꿀벌 드론의 외형 디자인
생각다지기
내가 디자인한 드론의 형태를 형상화 시켜봅시다. 123D Design 기본도형(Primitives)인 원기둥, 각기둥, 반구, 구, 링 도형을 활용해서 구체화해봅시다.
[그림 4] 기본도형
8
‘꿀벌’, IoT첨단기술로다시돌아오다
생각열기
3D프린터의 종류는 프린팅 방식과 재료에 따라 다양하다. 동영상을 시청하면서 3D프린터가 어떠한 원리로 작동되는지 알아볼까요?
2차시 꿀벌 드론 3D프린팅하기
[그림 5] 3D프린터의 원리 [그림 6] 3D프린터
★ 디자인한 그림이 3D프린터에서 출력이 되어 나온다면 어떤 느낌이 들까요?
어떤 재료를 이용하여 출력하고 싶은가요? 여러 재료 중에서 필라멘트를 이용하여 출력하는 프린팅 방식의 종류와 그 원리를 적어봅시다.
활동하기
I.
준비하기
3D프린터, 필라멘트(PLA), 노트북, SD 카드
II. 3D프린팅 과정 알아보기
다음의 그림을 보면서 프린팅 과정의 순서를 적어봅시다.
[그림 7] 3D프린팅 순서
생각펼치기
3D프린터를 활용하여 만들고 싶은 것이 있나요? 그 이유는 무엇인지 적어봅시다. 모둠 간 발표를 통해 다른 친구들과 의견을 공유해봅시다.
10
‘꿀벌’, IoT첨단기술로다시돌아오다
III. 123D Design 모델링하기
1. 123D Design 기본도형(Primitives) 도구를 활용하여 모델링 방법을 익혀봅시다.
[그림 8] 예시_꿀벌 모형 모델링
1. 기본도형에서 반구 가져오기 2. 복사하여 이동 후 치수 조절하기
3. 병합 후 속 비우기 4. 도형 분할하기
5. 도형 생성하여 눈과 벌침 만들기 6. 꿀벌 색깔로 재질효과 주기
[표 3] 123D Design 모델링 시점 변환
2. 나만의 드론 모델링을 123D Design 모델링 도구를 활용하여 완성해봅시다.
(뷰)를 시점 변환을 하면서 모델링이 잘 되었는지 확인해봅시다.
3. 완성된 모델링 파일을 STL파일로 저장해봅시다.
IV. Cura 슬라이싱하기
1. 3D프린팅하기 전에 출력을 위한 세팅 값 정보를 알아봅시다.
2. 완성된 모델링 파일을 Gcode 파일로 저장해봅시다.
[그림 9] Cura 슬라이싱
홈(Home) 윗면(Top) 정면(Front)
① 출력 시간:
② 출력물 크기:
③ 지지대 유무:
④ 레이어(층):
12
‘꿀벌’, IoT첨단기술로다시돌아오다
생각다지기
3D프린팅 과정을 실행해보면서 느낀 소감을 적어봅시다. 앞으로 3D프린팅이 우리 일상생활에 어떤 영향을 미칠지에 대해 친구들과 자유롭게 이야기해봅시다.
V. 3D프린팅하기
1. 프린터의 작동방법을 익히고 출력해봅시다.
1. 노즐 온도를 올린다
2. 출력 플랫폼의 이물질을 제거하고 깨끗한 상태로 만든다.
3. 온도가 올라가면 SD카드를 넣고 파일을 선택한다.
(출력 파일은 CURA프로그램을 이용하여 gcode파일을 만들어 사용한다)
LCD Prepare Preheat PLA Preheat PLA
LCD Print from SD Sample.gcode
[그림 10] 3D프린터 작동 순서도
진로찾기
3D프린팅 전문가
3D프린팅 전문가는 3차원 도면을 기반으로 입체적인 물건을 제작하는 3D프린팅 기술을 다루는 직업이다.
의료, 건축, 항공, 우주, 산업, 아트 등 다양한 분야로 활용 영역을 넓히며 미래를 이끌 핵심 기술로 주목받고 있다.
3D프린팅 전문가는 ① 제작할 물건의 3차원 설계 도면을 짜는 '3D모델링 전문가' ② 3D프린터 노즐의 크기 나 속도·움직임 등 기계적 성능을 높이는 데 주력하는 '3D프린터 하드웨어 기술자' ③ 3D프린터에서 활용 할 수 있는 소재 개발을 담당하는 '3D프린터 재료 기술자' 등 크게 세 분야로 나뉜다. 각 분야 전문가들이 서로 협력해야 새로운 결과물이 탄생할 수 있다. 3D프린팅 전문가는 공간 분석력, 수리적 사고력, 미적 창 의력, 통찰력이 있어야한다.
1. 나의 꿈 : 나의 꿈을 위해 지금 실천할 수 있는 일을 적어보자.
2. 나의 미래 : 3D프린팅 전문가가 되고 싶다면 그 꿈을 이루고 싶은 이유를 적어보자.
14
‘꿀벌’, IoT첨단기술로다시돌아오다
참고문헌
1. 참고자료
http://www.123dapp.com http://software.ultimaker.com
드론이 꿀벌을 대신한다고? 꿀벌 대체 드론 살펴보니
http://edu.donga.com/?p=article&ps=view&at_no=20170315091822457381 지구를 위한 지속 가능 드론 ‘플랜비’
http://blog.naver.com/designpress2016/220970177005 [미래직업을 만나다] 3D 프린팅 전문가
http://kid.chosun.com/site/data/html_dir/2017/01/24/2017012402119.html 3D프린터로 드론 만들기
http://cafe.daum.net/diylab/VuS5/68 3D프린터’로 만든 플라스틱 벌집 틀 http://www.honeyflow.com
2. 동영상자료
꽃가루 수정 '꿀벌 드론' 등장…생태계를 지켜라! / YTN 사이언스 https://www.youtube.com/watch?v=p8fOlTPeY10
꿀벌 대신 꽃가루를 수정하는 꿀벌 드론
http://science.ytn.co.kr/hotclip/view.php?s_mcd=0082&key=201709111417579459 3D 프린터의 원리
https://www.youtube.com/watch?v=NOzZCWDp01s
읽을거리 1
꿀벌 드론
꿀벌은 꽃의 수술에서 꽃가루를 묻혀 암술로 옮겨 열매를 맺는 대부분의 역할을 담당한다. 꿀벌이 지구상에서 사라질 위기에 처했다. 벌떼가 집단 폐사하는 소위 군집 붕괴 현상(CCD:Colony Col- lapse Disorder)으로 꿀벌 드론을 개발하는 동기가 되었다. CCD는 꿀과 꽃가루를 채집하러 나간 일벌 무리가 돌아오지 않아 벌집에 남은 여왕벌과 애벌레가 떼로 죽는 현상이다. 정확한 발병 원인 은 알려지지 않았으나 바이러스나 진드기, 살충제 등이 원인으로 추정되고 있다. 특히 이로 인해 전 세계의 꿀벌 개체가 급격히 감소하면서 농업과 경제에 매우 심각한 적신호를 켜졌다. 2016년 미국에서는 꿀벌을 멸종 위기의 종으로 지정하였다. 꽃가루를 옮겨 식물이 열매를 맺도록 하는 꿀벌 이 세상에서 사라진다면 인간은 매우 심각한 식량난을 겪게 된다. 유엔식량농업기구(FAO)에 따 르면 벌은 세계 식량자원의 90% 이상을 차지하는 100여 종 작물 중 70%의 열매를 맺도록 돕는 역할을 한다고 한다. 이에 세계 곳곳의 과학자들은 꿀벌 대신 꽃가루를 옮기는 ‘드론(무인기) 꿀벌’
을 개발하는 데 열중하고 있다.
[그림 11] 꿀벌 대신 꽃가루를 나르는 역할을 하는 드론 ‘플랜 비’
16
‘꿀벌’, IoT첨단기술로다시돌아오다
읽을거리 2
3D프린터
[그림 12] 3D프린터의 구조
[그림 13] 3D프린팅 과정
3D프린터에 들어가는 재료는 주로 고체(실의 형태), 액체, 분말 가루 (파우더)의 형태이다. 재료에 따라 고체 기반(FDM), 액체 기반(SLA), 파우더 기반(SLS)방식으로 나누어진다.
3D프린팅 과정
3D프린터는 컴퓨터에서 사용되는 프로그래밍 언어가 다르고 프린터가 사용되는 언어가 다르기 때문에 컴퓨터로 그린 그림을 프린팅하기까지 여러 단계의 과정을 거쳐야 한다.
디자인모델링 슬라이싱
프로그램 3D프린팅 후가공
나의 생각은...
18
‘꿀벌’, IoT첨단기술로다시돌아오다
