고등학교 물 부족
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1. 프로젝트의 개요: 전반적인 어떤 내용으로 구성되어 있는지를 기술
2. 프로젝트 목표: 지식개념습득의 Contents-ON, 과학-공학적 실험기능을 포함한 Hands-ON, 증거를 들어 주장이나 설명을 형성하는 사고과정을 목표로 하는 Minds-ON, 그리고 과학의 본성, 공학의 윤리, 그 외에도 과학에 대한 태도 및 과학과 기술과 사회의 관계를 이해하는 여러 가지의 감성적 체험을 표현하는 Hearts-ON으로 학습목표를 제시
3. STEAM 요소: 학습하게 되는 수업내용을 과학, 기술, 공학, 인문(예술포함), 수학의 요소로 분석하여 제시
4. STEAM 단계: 10차시에 걸친 물 부족 내용을 상황제시, 창의적 설계, 그리고 감성적 체험으로 분석 하여 제시
5. 프로젝트 수업 흐름도: 위의 STEAM 단계에 따라 해당되는 차시와 STEAM 요소를 연계 6. 교육과정 연계: 고등학교에 물 부족을 연계할 때 가능한 교육과정 내용 소개
7. 차시별 상세 계획안: 차시개요, 교수학습 과정안, 수업자료 및 활동지 포함
8. 현장적용 결과: 현장 적용 시 고려사항 또는 참고사항, 앱(App) 교사용 매뉴얼이 포함
* 마지막으로 수업 적용한 활동사진과 참고문헌이 마지막에 제시되어 있음
앞으로 다가오는 여러 가지 글로벌 문제를 해결 할 수 있는 역량을 함양시키기 위한 목적으로 개 발한 융합인재교육(STEAM) 자료입니다. 물 부족 이라는 글로벌 주제를 이용해 고등학교 융합인재 교육 (STEAM) 프로그램을 개발하였으며, 10차시 로 이루어진 이 교재는 모든 학교현장에서 학생 들뿐만 아니라 선생님들께도 과학에 대한 흥미와 관심을 줄 수 있는 교수-학습 자료가 되길 희망 합니다.
대표저자: 박영신 2013년 1월
10차시
교사용
도시의 물 관리
01 이용가능한 수자원을 모으자! 13
02 필요한 곳으로 물 배달하기 28
03 다 쓴 물과 빗물은 어떻게 처리할까? 39
04 물 정화 키트 설계자가 되자! 58
05 내가 만든 물 정화 키트의 성능은? 74
06 물 저장 키트를 만들어 보자! 81
07 물 저장 키트로부터 도시의 물 관리에 이르기까지 92
08 도시의 물 관리 시스템 모델을 만들어봅시다! 98
09 도시의 물 관리 시스템 모델 콘테스트 102
제목: 도시의 물 관리
1. 프로젝트 개요
고등학교 물 부족 프로그램은 도시의 물 관리 시스템 전반에 대한 이해를 바탕으로, 학생들이 직접 도시 의 물 관리 방안을 설계 및 표현해 보는 내용과 활동으로 구성된다. 이를 위해 1~3차시에서는 상수 확보 와 상수 보급, 하수 처리 등 일련의 과정을 통해 도시의 물 관리 시스템에 대해 파악해 보도록 구성되었 다. 다양한 교수학습방법을 활용하여 학생들이 흥미롭게 도시의 물 관리 시스템을 이해하게 한다. 4~7차 시는 구체적으로 학생들이 물 정화 및 저장 키트를 설계 및 제작하는 과정으로 구성된다. 도시의 물 관리 시스템 중에서 특히 물 정화와 저장이 중요한 이유를 이해하고, 그를 바탕으로 과학적, 경제적, 예술적, 사 회적 요소 등을 모두 고려하여 가장 적합한 물 정화 및 저장 키트를 고안하게 된다. 그리고 고안한 대로 직접 키트를 만들고, 그 키트의 성능을 실험, 비교하는 활동까지 이어진다. 4~7차시가 보다 상세하고 미시 적인 관점에서 프로젝트를 수행한 것이라면, 8~9차시에서는 도시 전체로 차원을 확대하여 이상적인 도시 의 물 관리 시스템을 설계해 보고, 그 결과물을 작성 및 표현하는 활동으로 구성되었다. 1~7차시에서 학 습한 바를 바탕으로 하여 모둠별로 도시의 물 관리 시스템 전반을 설계하는 것이 해결해야 할 문제로 제 시되며, 학생 스스로 자유롭고 창의적이며 과학을 바탕으로 한 의사 결정을 통해 주어진 문제를 해결하도 록 한다. 마지막 10차시에서는 도시의 물 관리 시스템에 있어서 관련된 직업들을 다양한 측면에서 소개함 으로써 학생들의 진로 교육 일환으로도 적용할 수 있게 하였다.
본 프로젝트는 ‘도시의 물 관리 시스템 구축’을 주제로 하는 학생 주도적인 활동을 포함하고 있다.
학생들은 우선 도시의 물 관리 시스템 과정을 이해하고, 그를 바탕으로 특히 도시에서 필요한 물 정화와 물 저장 장치를 스스로 고안하고 제작해 보는 프로젝트를 수행하게 된다. 물 정화와 저장의 기능적 측면 뿐 아니라, 장치 개발에 있어서의 경제성, 장치의 심미적 측면까지 고려하게 함으로써 보다 실제적인 설계 및 제작 과정을 경험할 수 있다. 그리고 일련의 과정을 통해 도시의 물 관리 시스템에 대해 이상적인 방 향성을 학생 스스로 도출하고, 그것을 결과물로 표현하고 발표하는 활동을 통해 도시의 물 관리를 주제로 문제를 발견하고 해결하는 프로젝트가 마무리 된다. 여기에 고등학생의 진로 교육과 관련하여 도시의 물 관리를 위해서는 매우 다양한 분야의 직업군이 존재함을 알고, 자신의 진로 계획을 물 관리와 관련지어 생각해 봄으로써 도시의 물 관리가 우리 모두의 문제임을 깨닫고 시민으로서의 책임감을 지닐 수 있도록 하는 활동이 추가되어 있다.
2. 프로젝트 목표
￭ 지식(Contents-ON) 상수 확보 및 저장과 관리, 상수 보급, 하수 및 빗물 처리 등 일련의 과정을 통 한 도시의 물 관리 시스템의 원리를 이해하고, 이것이 물 부족과 어떤 관련이 있는 것인지 이해한다.
￭ 실험기능(Hands-ON) 물 저장 및 정화 키트의 과학적 성능 확인을 위한 실험 과정을 수행할 수 있다.
￭ 사고기능(Minds-ON) 과학적 기능성, 경제성, 예술성 등 다양한 측면을 고려하여 가장 효과적인 물 저 장 및 정화 장치를 설계할 수 있다.
￭ 감성적 체험(Hearts-ON) 총체적인 학습을 바탕으로 하여 도시의 물 관리 시스템 모델을 고안하여 그 결 과물을 창의적으로 산출 및 발표하고, 도시의 물 관리와 관련한 다양한 직업에 대한 이해를 바탕으로 자신의 진로와 연관 짓고 자신의 역할과 책임에 대해 깨 닫는다.
3. STEAM 요소
￭ 도시의 물 관리 시스템의 원리, 물의 정화 및 저장 능력에 대한 실험
- 1차시에서 도시의 물 부족과 관련한 상수 확보, 저장 및 관리 과정에 대해 이해한다.
- 2차시에서 도시의 물 부족과 관련한 상수 보급 과정에 대해 이해한다.
- 3차시에서 도시의 물 부족과 관련한 하수 및 빗물 처리 과정에 대해 이해한다.
- 5, 7차시에서 각각 물 정화 및 물 저장 능력을 확인하는 실험을 수행하게 된다.
￭
도시의 물 관리 시스템의 원리
- 1차시에서 온라인 학습 매체를 이용하여 상수 관리 기술(수돗물 정수 기술)에 대해 이해 한다.
- 3차시에서 하수 처리 기술(하수 정화 기술, 빗물 처리 기술)에 대해 이해한다.
￭
물 저장 및 정화 키트 설계 및 제작
- 4~5차시에서 물 정화 키트 구성 재료를 자세히 탐색하고, 그를 바탕으로 키트를 설계, 제 작한다.
- 6~7차시에서 물 저장 키트 구성 재료를 자세히 탐색하고, 그를 바탕으로 키트를 설계, 제 작한다.
￭
도시의 물 관리 관련 사례, 도시의 물 관리 관련 직업 탐색, 프로젝트 결과물 산출 및 발표 - 1차시에서 상수 확보에 관련한 실제 사례를 탐색하고, 상수 확보에 대한 학습 결과를 옹
달샘 개사를 통해 나타낸다.
- 2차시에서는 상수 보급에 있어서의 역사적인 피해 사례를 탐색한다.
- 3차시에서는 빗물 처리를 위한 대응으로서 캠페인 사례를 탐색하고, 실천 참여를 다짐한 다.
- 4, 6차시에서는 물 정화 및 저장의 필요성에 대해서 구체적 사례를 통해 이해한다.
- 8~9차시에서는 학생 스스로 창의적으로 프로젝트 수행 계획을 작성하고, 그에 따라 결과 물을 산출 및 발표, 공유한다.
- 10차시에서는 도시의 물 관리 시스템에 관련한 다양한 직업을 탐색하고 자신의 진로와 연 관 짓는다.
￭ 물 정화 및 저장 능력 실험 결과 정량화
- 5, 7차시에서 물 정화 및 저장 능력을 실험할 때, 그 결과를 정량화할 수 있는 방안을 찾
4. STEAM 단계
학생들에게 물 부족과 관련하여 직접 해결해야 하는 구체적인 문제 상황을 보 여주고, 그 상황에 대해 충분히 학습하는 수업으로 구성된다. 학생들에게 제시할 문제 상황은 ‘가상의 도시에서 상수 확보, 상수 보급, 하수 처리에 걸친 도시의 물 관리 시스템을 설계해 보는 것’이다.
-1차시에서는 상수 확보와 관련한 문제 상황에 대해 다루게 된다. 상수원의 수 질 관리, 상수 확보와 저장(예. 댐 등)에 대해 구체적 사례와 함께 설명한다.
-2차시에서는 상수 보급과 관련한 문제 상황을 다룬다. 상수도의 배치와 관리에 대한 역사적 사례와 함께 설명한다. 스마트 기기를 활용해 파이프 게임 앱을 다 운받아 체험해 보게 할 수도 있다.
-3차시에서는 하수 처리에 관련한 문제 상황을 다룬다. 역사적으로 하수 처리에 관련한 에피소드와 함께 하수 처리의 과정과 원리, 특히 물 부족과 관련해서는 빗물 처리 문제에 대해 사례와 함께 설명한다.
창의적 설계 단계는 물 정화 및 저장 키트 제작을 중심으로 구성된다. 도시의 물 관리 중에서 특히 물 정화와 저장에 초점을 두어 학생들이 키트를 설계, 제 작하는 과정이다.
-4차시에서는 아프리카의 흙탕물 음용과 질병 등을 사례로 들며, 인간이 건강하 게 이용가능한 수자원을 확보하려면 물을 정화하는 것이 필수적임을 설명하고, 물 정화 키트를 소개하고, 그 구성 재료를 자세히 탐색하여 키트를 설계한다.
-6차시에서는 우리나라 대도시의 침수 피해 사례를 통해 도시의 높은 불투수율 이 결국 침수를 유발하며, 동시에 필요한 수자원을 저장하지 못하게 되는 문제 가 있음을 설명하며, 물 저장의 필요성에 대해 인식시킨다. 그리고 물 저장 키트 를 소개하고, 각 구성 재료를 자세히 탐색하여 물 저장 키트를 설계한다.
-5, 7차시에서는 학생들이 설계한 바대로 키트를 제작하고, 그 성능을 실험하며, 각자 만든 키트에 대해 발표, 평가한다. 또한 도시의 물 관리와 키트 활동의 관 련성을 이해한다.
감성적 체험 단계는 상황 제시 단계에서 제시 받은 문제를 해결하는 과정으로 구성된다. 학생들은 다양한 방식으로 상수 확보, 상수 보급, 하수 처리에 걸친 도시의 물 관리 시스템을 직접 설계해 보고, 창의적으로 결과물을 산출하고 표 현한다.
-8차시에서는 학생들이 지금까지 배운 바를 바탕으로 하여 도시의 물 관리 시스 템 설계안을 작성하고, 그것을 어떤 결과물로 표현할지, 어떤 방식으로 진행시킬 지 등을 계획한다.
-9차시에서는 계획에 따라 결과물을 만들어 본다. 필요에 따라서는 수업 시간 외의 과외 시간에도 프로젝트를 진행시킬 수 있다. 그리고 모둠별로 산출해 낸 결과물을 발표, 공유한다.
-10차시는 도시의 물 관리 시스템 설계와 관련하여 얼마나 다양한 직업이 있는
이슈: 물 부족
주제: 도시의 물 관리
상황 제시
1차시
이용가능한 수자원을 모 으자!
•수자원 확보 및 저장의 필요성
-물 부족과 관련하여
•상수 확보 및 저장의 방법
•상수 관리의 중요성 및 그 과정 이해 (사이버 학습)
•옹달샘 노랫말 바꿔 부 르기
2차시
필요한 곳으로 물을 배 달하자!
•상수 보급의 중요성 -물 부족과 관련하여
•역사적 주요 사례를 통한 상수 보급 방안 탐색
•파이프 놓기 게임 활 동
3차시
다 쓴 물과 빗물은 어떻 게 처리할까?
•하수 처리의 중요성
•하수 처리의 과정과 방 법
•물 부족과 관련하여 도 시에서는 빗물 처리가 중요함을 설명
•빗물 정화 및 처리의 다양한 방법 및 사례 소개
•내가 할 수 있는 빗물 처리 방법은 무엇일까?:
비오기 전 내 집 앞 쓸 기 캠페인
<STEAM 요소> <STEAM 요소> <STEAM 요소>
(과학): 물 부족과 관련한 상 수 확보의 필요성 이해
(과학): 물 부족과 관련한 상 수 보급의 필요성 이해
(과학): 물 부족과 관련한 하 수 처리의 필요성 이해
5. 프로젝트 수업 흐름도
창의적 설계
4차시
물 정화 키트 설계자가 되자!
•물 정화가 필 요한 이유: 아 프리카의 흙탕 물 음용과 질 병 등 관련 사 례 소개
•물 정화 키트 의 원리, 구성 물 소개
•물 정화 키트 의 재료 탐색
•물 정화 키트 설계도 그려보 기
5차시
내가 만든 물 정화 키트의 성능은?
•고안한 설계 도에 따라 키 트 제작하기
•키트를 가지 고 물 정화능 력 실험하기 - 탁도 실험 - 부유기름
제거 실험
•모둠별 키트 개발의 의도 와 실험 결과 발표
•도시의 물 관 리와의 관련 성 생각해 보 기
6차시
물 저장 키트를 만들어 보자!
•물 저장이 중 요한 이유: 청 계천, 강남역 범람 등 도시 의 불투수율 증가로 인한 피해 사례 소 개
•물 저장 키트 의 원리, 구성 물 소개
•물 저장 키트 의 재료 탐색
•물 저장 키트 설계도 그려보 기
7차시
물 저장 키트로 부터 도시의 물 관리에 이르기까 지
•고안한 설계도 에 따라 키트를 제작하기
•키트를 가지고 물 저장 능력 실험하기 - 물 저장량 계
산
- 물 저장 속도 계산
•모둠별 키트 개 발의 의도와 실 험 결과 발표
•도시의 물 관리 와의 관련성 생 각해 보기
<STEAM 요소> <STEAM 요소> <STEAM 요소> <STEAM 요소>
(과학): 물 부족과 관련한 물 정화의 필요 성 이해, 물 정화 키트 구성 재료의 성능 탐색 실험
(공학): 물 정화 키 트 설계
(예술): 물 정화 키 트 설계 시 디자인적 요소 고려
(사회): 물 정화의
(과학): 물 정화 능력 실험 활동
(공학): 물 정화 키트 제작
(사회): 키트와 도 시의 물 관리 간 연 계성 이해
(과학): 물 부족과 관련한 물 저장의 필요 성 이해, 물 저장 키트 구성 재료의 성능 탐색 실험
(공학): 물 저장 키 트 설계
(예술): 물 저장 키 트 설계 시 디자인적 요소 고려
(사회): 물 저장의
(과학): 물 저장 능 력 실험 활동
(공학): 물 저장 키 트 제작
(사회): 키트와 도 시의 물 관리 간 연계 성 이해
(수학): 물 저장 능 력 실험 시 수학적 계 산
감성적 체험
8차시
도시의 물 관리 시스템 모델을 만들어봅시다!
•상수 확보, 보급, 하수 처 리, 관련 직업, 키트 활 동을 종합하여 도시의 물 관리 시스템을 설계 하기
(프로젝트 계획서 작성)
9차시
도시의 물 관리 시스템 모델 콘테스트
•8차시에 작성한 계획 서에 따라 결과물 완 성 (과제 수행 포함)
•완성된 결과물 발표 및 평가
10차시
도시의 물 관리, 내 손 안에 있소이다.
•도시의 물 관리와 관 련한 다양한 직업 알 기
•내가 할 수 있는 일 은?: 자신의 희망 직 업을 도시 물 관리와 관련짓기
<STEAM 요소> <STEAM 요소> <STEAM 요소>
(과학) (기술)
(공학) (예술/사회) : 도시의 물 관리 시스템 전반에
대한 이해를 바탕으로 한 프로 젝트 계획서 작성
(과학) (기술)
(공학) (사회)
: 도시의 물 관리 시스템 전반 에 대한 이해를 바탕으로 한 프로젝트 수행
(예술): 프로젝트 결과물에 대한 창의적 표현 활동
(과학) (기술)
(공학) (예술/사회) : 도시의 물 관리 시스템 전반에
대한 다양한 분야의 직업 탐색 (진로): 자신의 진로와 연계 하여 도시의 물 관리에 있어서 자신의 역할을 이해
6. 교육과정 연계
고등학교
2007 개정 2009 개정
기술 공학
기술*가정_기술의 세계 - 직업과 진로 설계 - 일과 직업의 세계 - 진로계획과 직업윤리
기술*가정_기술의 세계 (3) 기술혁신과 설계 (4) 미래기술과 사회 기술의 발달에 따른 일과 직업 세계의 변화를 이
해하고, 직업 세계에 대한 정보를 수집한다.
자신의 적성에 맞는 진로를 합리적으로 설계하고 바람직한 직업관과 건전한 직업윤리 의식을 갖는 다.
기술 혁신과 발명, 기술 연구 개발 활동이 인류와 사회에 미친 영향을 이해하고 제도와 설계의 기초 적 이해를 통하여 공학적 문제를 창의적으로 해결 할 수 있다.
(가) 혁신을 통해 인류사회를 개선해온 기술의 개념 을 이해하고 기술의 관점에서 문제를 해결할 수 있 으며, 기술연구개발과정에서특허와 표준화를 설명 할 수 있다.
(나) 공학설계를 위한 기초적인 제도방법, 제도통칙, 투상법 등을 이해하고, 이를 토대로 창의적 제품을 구상하고 설계할 수 있으며, 간단한 창의 공학 설 계 프로젝트를 수행할 수 있다.
핵심기술의 현재와 미래 동향을 파악하고 다방면에 걸친 기술의 영향을 평가하며 미래 융합적 기술과 관련된 문제를 창의적으로 해결할 수 있다.
(가)정보통신기술(정보), 우주항공기술(수송), 바이오 기술(생명), 로봇과 자동화, 기술(제조), 환경과 건설 기술(건설)의 기초적 원리, 사례, 그리고 기술의 미 래 동향을 설명할 수 있다.
(나) 미래 기술과 우리 사회와의 관계를 이해하고 미래기술이 개인적, 사회적, 환경적 측면에 미치는 영향을 평가 및 예측하며 미래 기술의 직업 세계를 탐색할 수 있다.
(다) 융합적 기술과 관련된 문제를 체험 활동을 통 해 이해하고 수학, 과학, 공학, 예술 교과와의 연계 를 통한 통합적 관점에서 융합적 기술 프로젝트를 창의적으로 해결할 수 있다.
2009개정
과학
지구과학Ⅰ_소중한 지구-지구의 선물, 위기의 지구-환경오염 환경과학_환경문제와 대책
③ 에너지의 순환 및 물질 교환의 관점에서 지구계를 구성하는 각 권의 상호작용을 이해한다.
① 대기 오염, 해양 오염, 토양 오염, 수질 오염 등 각종 지구 환경 오염이 발생하는 과정을 과학적으로 이해한다.
② 다양한 환경오염의 결과로 나타나는 심각한 피해 사례를 조사한다.
④ 하천수, 지하수, 빙하 등의 형성 과정과 분포를 이해하고, 이에 따른 자연 환경과 인간 생활환경의 관계를 이해한다.
③ 수질, 해양 및 토양오염의 원인과 대책 자연정화 등을 파악하고 신기술 개발 사례를 이해한다.
④ 폐기물, 소음, 실내공기오염, 악취, 광공해, 진동 등 생활환경오염문제와 대책을 이해한다.
예술 /인문 사회
경제_경제 주체의 역할과 의사 결정 음악과 생활_(1) 음악적 표현과 소통 세계사 ⑺ 현대 세계의 변화
③ 노동의 사회적 중요성을 인식하고, 사회 변동에 따른 직업의 변화를 예측하여 미래의 직업 생활을 설 계해 본다.
7. 차시별 상세 계획안
(1) 이용가능한 수자원을 모으자!
개요
제 목
이용 가능한 수자원을 모으자!
수업차시 1차시/10차시 수업대상 고등학생
장소 교실 준비물 스마트패드, 필기구
차시목표 -지구상 물의 총량에 비해 인간이 이용 가능한 담수 비율이 적음을 이해하고, 그로 인해 담수의 확보 및 관리(정수) 노력의 필요성과 구체적인 방안에 대해 안다.
STEAM 단계 상황 제시
본 수업을 통해 학생들은 상수를 확보해야 하는 이유와 그 중요성에 대해 인식하고, 상수 확보에 있어서 저장과 관리의 필요성 및 사례와 원리에 대 해 파악한다.
교과연계 지구과학Ⅰ (1)소중한 지구_지구의 선물 음악과 생활 (1)음악적 표현과 소통
수업
단계 활동 내용 학습자료 및
유의점 교사자료
도입 (10분)
(1) 지구상에 얼마나 많은 물이 있을까? 질문한다.
- 지구 표면의 70%를 물이 차지하고 있고, 총량은 약 14억㎦
라고 한다.
(2) 이 중에서 인간이 이용할 수 있는 물의 양은 얼마만큼 될까? 질문한다.
- 지구상의 물중에서 인간이 이용 가능한 강이나 호수 형태 의 담수는 23만㎦에 불과하고, 이는 총량 중 0.016% 정도 밖에 안 되는 양이다.
(3) 물 사용량 모니터링 앱을 이용하여 학생들로 하여금 나 의 평소 하루 평균 물 사용량을 계산해 보게 한다.
(4) 이렇게 내가 사용하는 물의 양은 많지만, 지구상의 물중 에 인간이 이용 가능한 수자원으로서의 물은 적기 때문에 수자원을 확보하는 것은 중요한 일임을 설명한다.
필요한 경우, 학 생들에게 앱을 미리 안내하고 자신의 물 사용 량 모니터링을 과제로 해 오게 한다.
(5) 일본의 요괴 중 물의 요정인 ‘갓파’ 캐릭터를 보여주면서, 갓파는 머리에 깨끗하고 맑은 물이 마르면 죽게 되는 특징 을 가진다고 이야기한다. 이를 통해 그만큼 깨끗한 담수를 고정적으로 확보하는 것이 중요하다는 것을 오래 전부터 인 식해 왔음을 설명한다.
수업 상황에 따라
‘갓파쿠와 여름방 학을’ 애니메이션 동영상을 관람할 수도 있다.
수업자료 1-1, 동영상은 참고문헌에
제시되어 있음
전개 (25분)
(6) 담수를 무작정 확보하는 것 뿐 아니라, 건강하게 활용할 수 있도록 상수를 깨끗이 관리하는 것 역시 중요함을 이 야기한다.
(7) 오늘날 상수 확보와 저장을 위해서 활용되고 있는 기술 과 사례들을 설명한다.
- 상수 전용 댐 (우리나라)
- 소규모 마을 맞춤형 상수 시스템 (아프리카)
(8) 확보된 상수를 보다 깨끗하게 만들기 위해서는 정수 과 정을 거쳐야 함을 이야기하며, 우리나라의 정수 과정에 대해서는 ‘사이버정수장 견학’을 통해 알아보도록 한다.
- 스마트 패드를 이용해 다음의 주소(참고문헌 3번 참조)에 접속해 ‘사이버정수장 견학’을 자기 주도적으로 학습한다.
(9) ‘사이버정수장 견학’의 내용을 바탕으로 간단한 퀴즈를 내어 학생들의 자기 주도적 학습 성과를 확인한다.
수업자료 1-2
수업자료 1-3
교수학습 과정안
정리 1 -선택 (15분)
(9) 수업 내용을 바탕으로 하여 상수 확보 및 관리를 소재 로 하여 상수 확보 및 관리의 중요성이나 그 과정 등을 잘 전달할 수 있도록 모둠별로 ‘옹달샘’ 노랫말을 바꿔 써 보게 한다.
(10) 모둠별로 재작사한 ‘옹달샘’ 노래를 발표하여 불러보게 한다.
(11) 학생들의 활동성과를 칭찬하고, 과거에는 옹달샘처럼 자연에서 깨끗한 상수를 확보하는 것이 가능했지만, 오늘 날은 상수 확보 및 관리를 위해 많은 기술적 노력이 필요 해졌음을 이야기하며 수업을 마무리한다.
학생 성향에 따 라 정리 1과 2 중 선택적으로 진행한다.
활동지 1-1
정리 2 -선택 (15분)
(9) 이번에는 스마트 패드를 이용해서 한국수자원공사 홈페 이지를 방문하여 자기 학교나 집 주변 지역 정수장의 실 시간 수질 정보 및 실시간 수자원 영상을 찾아보게 한다.
참고문헌 4번 참조 첫 번째 (물정보관>실시간 자료) 참고문헌 4번 참조 첫 번째 (실시간 수자원 영상)
- 이를 통해 이론적으로 학습한 상수 확보 및 관리가 실제 로 우리 주변에서 어떻게 일어나고 있는지를 알 수 있다.
(10) 확인한 자료를 바탕으로 하여 우리 주변의 상수 확보 및 관리에 있어서 생각해 볼 쟁점은 무엇인지를 발견하고 발표하게 한다.
(11) 우리 주변의 상수 확보 및 관리는 결국 나와 관련된 문제임을 언급하면서 지속적인 관심을 가질 것을 이야기 하며 수업을 마무리한다.
학생 성향에 따 라 정리 1과 2 중 선택적으로 진행한다.
수업자료 1-4
수업 자료
(1) 수업자료 1-1: 일본의 물 요정, 갓파
‣ 수업자료 1-1은 수업의 도입 단계에서 깨끗한 담수를 고정적으로 확보하는 것이 중요하다는 것을 설명하 면서 학생들의 흥미를 유발하기 위한 전략으로 활용한다.
일본의 물 요정, 갓파
갓파에 대해서
갓파(河童) 또는 가와타로(川太郎) 또는 가와코(川子) 는 일본 민담에 나오는 전설적인 동물이자 물의 요정 이다. 대부분의 그림에서 갓파는 아이 크기의 영장류 이고, 몸은 거북이의 등딱지를 가진 원숭이나 개구리 로 그려진다. 갓파의 뇌에 해당되는 부분에는 물이 고 여 있는데, 이 물이 말라버리면 갓파는 죽게 된다. 또 한 갓파는 인간에게 접근하여 접골술(接骨術)을 전수해 줬다고 한다. 갓파는 오이를 광적으로 좋아하며 오이 가 갓파의 주식이다. (출처: 위키 백과)
갓파를 소재로 한 일본의 애니메이션 ‘갓파쿠와 여름방학을’ 중 일부 장면
‣ 위의 그림은 학생들에게 갓파에 대해 설명을 할 때, 보여주면 된다.
‣ 갓파는 머리에 물이 젖어 있어야 생기를 가진다. 그래서 맑은 담수로 머리를 수시로 적셔 주어야 하며, 바닷물 등 담수가 아닌 물을 적실 때에는 거부를 일으키기도 한다.
‣ 수업 상황에 따라서 ‘갓파쿠와 여름방학을’ 영화를 감상해도 좋다.
(2) 수업 자료 1-2: 상수 확보 및 저장 기술과 사례
‣ 수업자료 1-2는 수업의 전개 단계에서 오늘날 상수 확보와 저장을 위해서 활용되고 있는 기술과 사례들 을 설명하는 데에 활용한다.
‣ 여기서 제시되고 있는 사례는 우리나라의 상수 전용 댐과 아프리카의 소규모 마을 맞춤형 상수 시스템 이다.
우리나라 상수전용 댐 회야 댐
상수 전용 댐
우리나라는 강수량이 여름에 거의 집중되어 있어 이때 빗물을 저장해 두지 않으면 건기에는 물이 부 족하게 된다. 여름철 우기에 빗물을 저장하여 상시 물을 사용할 수 있는 전용 댐이 필요한 이유가 여 기에 있다.
저장기술과 사례
►「상수 가압용 펌프유닛」: 상수도관에 접속되어 그 상수도관 내의 물에 가압력을 제공하는 것으로, 상수도관에 접속되는 유입구와 상기 유입구를 통해 유입된 상수를 수용하는 제1공간부와 상수를 수용 할 수 있는 제2공간부, 제2공간부 내의 물이 상수도관으로 유출될 수 있도록 하는 유출구를 포함한다.
이 외에도 펌프출입구를 구비하는 케이스, 각종 펌프, 격리관, 커버를 포함한다. 이 공법은 수리 또는 교체 시에 편리하고 비용절감 효과도 커, 예산 절감효과가 큰 것으로 알려져 있다. 이 기술은 제천시 의 배구관망개선사업에 적용되고 있다.
소규모 마을 맞춤형 상수 시스템
소규모 마을 맞춤형 상수 시스템은 내리는 비를 저장해 소규모 지역, 건물에 자가 상수로 쓸 수 있는 시스템이다. 1일 공급량 100m3 규모의 간이정수시설로서, 안전한 식수 공급에 위협을 받고 있는 아프 리카 가나 주민들에게 깨끗한 물을 제공하기 위해 시범적으로 설치되었다. R/O(역삼투압) 막 공정 간 이정수시설을 설치하고, 해당 지역 4천여 명의 주민들에게 1인 일평균 급수량 25L를 공급하였다.
(출처: 워터저널)
(3) 수업 자료 1-3: 사이버정수장 견학
‣ 수업자료 1-3은 수업의 전개 단계에서 확보된 상수를 보다 깨끗하게 만들기 위해서는 정수 과정을 거쳐 야 함을 이야기하며, 우리나라의 정수 과정에 대해 설명할 때에 참고한다.
‣ 학생들로 하여금 스마트 기기를 활용하여 ‘사이버정수장 견학’을 자기 주도적으로 학습하게 한 뒤, 교사 는 학생들의 학습 결과를 알아보기 위해 관련 내용에 대한 퀴즈를 내도록 한다.
사이버정수장 견학
상수 확보 및 저장 뿐 아니라, 우리가 집에서 쓰는 수돗물과 같은 형태로 수자원을 확보 하기 위해서는 상수 관리 차원의 ‘정수 과정’이 필요합니다.
‣ 학생들로 하여금 ‘사이버정수장 견학’ 프로그램을 통해 자기 주도적으로 학습을 하도록 유도한다.
‣ 스마트 패드를 통해 <푸르누리 상하수도 종합 정보 시스템> 에 접속하여 사이버정수장 견학 플 래시 영상을 시청하게 한다.
사이버정수장 견학 플래시 영상의 내용은 다음과 같습니다.
1. 취수장: 수돗물을 생산하기 위한 첫 단계로 원수를 취수하는 곳입니다. 취수장을 통하여 각 정수장으로 보내줍니다.
(*원수는 강이나 호수, 댐, 저수지 등의 물을 말하며, 취수장은 이러한 원수 가까이에 위치합니다. 생물 경보 시스템과 수질 자동 감치를 이용해 유해 물질이 유입되는지 여부를 24시간 감시합니다.)
2. 착수정: 취수장에서 들어온 물의 양 및 수위를 조절하는 곳 입니다.
3. 약품 투입실: 정수장으로 들어온 물에 이물질 및 유해물질을 제거하기 위하여 각종 정수약품을 투입하는 곳입니다.
(*정수 약품(응집제)은 미세한 탁한 물질들(콜로이드성 물질)을 큰 덩어리로 뭉치게 하는 역할을 합니다.)
5. 응집지: 물속의 응집된 부유물 등이 잘 가라앉을 수 있도록 약품과 이물질이 서로 엉기게 하여 크고 무겁게 만드는 곳입 니다.
(*이 때, 응집제를 중심으로 아주 작은 알갱이 콜로이드와 부유 물질이 엉겨 붙어 크고 무거운 덩어리 플록이 만들어집니다.
플록 형태가 되어야 침전이나 여과가 가능합니다.)
6. 침전지: 응집지에서 커진 불순물 알갱이를 가라앉도록 하는 공정입니다.
(*가라앉은 플록 덩어리를 뜻하는 슬러지는 수분을 제거한 뒤 시멘트 원료 등으로 재활용하거나 매립합니다. 약품 침전지에 서는 약품을 투입해 가라앉히며 보통 침전지에서는 수중 미생 물의 활동을 이용하여 침전시킵니다.)
7. 여과지: 침전지에서 제거되지 않은 미세부유물질을 거르는 시설입니다. (여과층 구조: 모래, 자갈, 안트라사이트)
(*안트라사이트는 석탄을 원료로 한 탁도 제거용 여재로서 석탄 중 탄화도가 높은 탄 종으로 고정 탄소가 많이 함유되어있고 불순물에 속하는 회분(ASH)이 적은 품질입니다.)
8. 염소 투입실: 여과지를 통과한 물에 염소를 넣어서 물속의 각종 세균을 없애는 곳입니다.
9. 정수지: 염소 투입까지 완전히 정수 처리된 물을 일시 저장 하는 곳입니다.
(*정수지에 모아둔 수돗물은 송수 펌프실에서 강력한 모터 펌프 로 배수지나 가정, 공장, 회사 등으로 보내집니다.)
10. 배수지: 정수장에서 보내온 물을 저장하여 각 가정으로 보 내는 곳입니다.
(*보통 주변에서 가장 높은 지대에 설치하며 배수관을 통해 각 가정으로 수돗물을 공급합니다. 또한 예기치 못한 사고로 잠시 수돗물을 생산하지 못할 때를 대비하여 물을 저장하는 역할도
퀴즈 문제
‣ 학생들이 자기 주도적 학습을 잘 마쳤는지 확인하기 위해 퀴즈를 제출하고 풀게 한다.
‣ 퀴즈 문제는 필요에 따라 변형해도 좋다.
1) 미세부유물질을 거르기 위한 여과지에서 여과층의 구조는 어떻게 구성되어 있나요?
(정답: 모래, 자갈, 안트라사이트)
2) 여과지를 통과한 후 물 속의 각종 세균을 없애기 위해 넣어주는 원소는 무엇인가요?
(정답: 염소)
3) 물속의 이물질을 없애기 위해 거치는 공정과 그 원리에 대해 간단히 설명하세요.
(정답: 물에 정수약품을 투입해 약품과 이물질이 엉겨 붙게 한 뒤, 엉겨 붙은 덩어리를 가라앉히면 윗 부분에 깨끗한 물이 남게 된다.)
(4) 활동지 1-1: 옹달샘 노래 부르기
‣ 활동지 1-1은 정리 단계에서 학생들이 학습한 내용을 옹달샘 노랫말 바꿔 부르기 활동으로 정리해 보는 과정에서 활용한다.
‣ 본 활동은 1차시 정리 활동에 선택적으로 적용할 수 있다.
‣ 필요에 따라 노랫말 바꿔 부르기 대상이 되는 노래를 교체해도 되지만, 여기서 옹달샘 동요를 선정한 이유는, 과거에는 옹달샘처럼 자연에서 깨끗한 상수를 확보하는 것이 가능했지만, 오늘날은 상수 확보 및 관리를 위해 많은 기술적 노력이 필요해졌음으로 연계될 수 있기 때문이다.
반 모둠원 이름
옹달샘 노랫말 바꿔 부르기
다음은 여러분이 잘 알고 있는 ‘옹달샘’의 노랫말입니다. 오늘 수업 시간에 배운 상수 확보 및 저장, 관리에 대해서 정리해 보고, 그 내용을 옹달샘 노랫말로 만들어 보세요.
옹달샘
새로 만든 노래 제목:
정수장
깊은 산속 옹달샘 누가 와서 먹나요?
새벽에 토끼가 눈 비비고 일어나 세수하러 왔다가 물만 먹고 가지요.
맑고 맑은 옹달샘 누가 와서 먹나요?
달밤에 노루가 숨바꼭질하다가 목마르면 달려와 얼른 먹고 가지요.
원수 있는 취수장 수위조절 착수정 약품 투입실에는 유해물질을 제거해
약품하고 물들이 잘 섞이게 하지요
응집시서 불순물 제거하게 하지요.
침전지 여과지 염소 투입실 지나서 정수지도 지나서 배수지로 가지요.
(5) 수업 자료 1-4: 실시간 수질 및 수자원 정보 확인
‣ 수업자료 1-4는 정리 단계에서 자기 학교나 집 주변 지역 정수장의 실시간 수질 정보 및 실시간 수자원 영상을 찾아보게 하는 활동에 활용한다.
‣ 본 활동은 1차시 정리 활동에 선택적으로 적용할 수 있다.
‣ 본 활동을 통해 이론적으로 학습한 상수 확보 및 관리가 실제로 우리 주변에서 어떻게 일어나고 있는지 를 알 수 있고, 우리 주변의 상수 확보 및 관리는 결국 나와 관련된 문제임을 인식시킬 수 있다.
실시간 수질 정보
우리 지역 주변의 정수장의 수질은 어떨까요?
- 스마트 패드를 통해 http://www.kwater.or.kr에 접속하여 물정보관>실시간 자료>수도>정수장실시간 수질정보를 클릭하면 원하는 자료를 얻을 수 있습니다.
우리 지역의 댐 상황은 어떨까요?
- 스마트 패드를 통해 http://cctv.kwater.or.kr에 접속하여 자기 지역 수계를 선택하여 클릭하면 원하는 자료를 얻을 수 있습니다.
(2) 필요한 곳으로 물을 배달하자 개요
제 목
필요한 곳으로 물을 배달하자
수업차시 2차시/10차시 수업대상 고등학생
장소 교실 준비물 스마트패드
차시목표 -인간이 물을 사용하는 데 있어서 상수를 적절히 보급하는 것이 얼마나 필요한 일인지를 이해하고, 효율적인 상수 보급의 방법을 모색해 본다.
STEAM 단계 상황 제시
인간에게 물은 없어서는 안 될 존재이다. 하지만 물이 필요한 모든 곳에 충 분히 존재하는 것은 아니다. 따라서 물을 필요한 곳에 사용하기 위해서는 자원화 된 물을 적절히 보내주는 것이 중요하다. 본 수업에서 학생들은 상 수 보급의 중요성을 파악하고, 효율적인 상수 보급 방안을 이해하게 된다.
교과연계 세계사 ⑺ 현대 세계의 변화 기술*가정 (4) 미래 기술과 사회
교수학습 과정안
수업
단계 활동 내용 학습자료 및
유의점 수업 자료
도입 (10분)
(1) ‘우리가 현재 집이나 학교에서 쓰고 있는 물은 과연 어디서 온 것일까?’를 학생들에게 질문한다.
(2) 지난 시간에 상수가 각지로 보급될 때까지의 과정에서 첫 번째 단계는 취수장이었음을 상기시키며, 우리나라의 취수장 은 총 810개소, 정수장은 총 618개소에 이른다는 것을 설명 한다.
(3) 주변에서 물을 쉽게 구할 수 있을 것이라 생각되지만, 사 실 우리에게 필요한 깨끗한 물은 먼 거리를 거쳐 필요한 곳 으로 보급되는 과정을 거친다는 것을 이야기한다.
(4) 스마트 패드로 상하수도 정보시스템에 접속하여 자신의 집이나 학교에 공급되는 물이 어디서부터 온 것인지 확인해 보게 한다.
- 참고문헌 5번 주소에 접속하여 해당 지역을 누르면 알 수 있다.
수업자료 2-1
전개 1 (25분)
(5) 역사적으로도 물을 공급하는 것은 매우 중요하게 여겨졌 고, 상수도 시설을 잘 설치하고 관리하는 것이 도시나 국가 의 주요 미션이 되었음을 이야기한다.
(6) 다음 사례를 통해 역사적 혹은 국가별로 상수도 시설을 어떻게 설치, 관리했는지 설명한다.
- 고대 로마 - 영국 런던 - 이스라엘 - 우리나라
(7) 사례를 보았을 때, 효율적인 상수 보급 방안은 무엇인지 생각해 보고 발표하게 한다.
수업자료 2-2
정리 (15분)
(8) 앱 게임을 통해 상수 보급을 재미있게 체험하게 한다. 스 마트 패드로 앱을 다운받게 한 뒤, 모둠원이 번갈아가며 게 임을 수행하고, 10분 뒤에 가장 높은 레벨까지 올라간 모둠
앱 게임으로는 plumber2가 적 합하다.
학생들이 좋아할
수업자료 2-3
수업 자료
(1) 수업자료 2-1: 상하수도 정보시스템
‣ 수업자료 2-1은 도입 단계에서 우리에게 필요한 깨끗한 물은 먼 거리를 거쳐 필요한 곳으로 보급되는 과정을 거친다는 것을 설명하며, 자신의 집이나 학교에 공급되는 물이 어디서부터 온 것인지 확인하는 활동에 적용한다.
‣ 상하수도 정보시스템은 www.waternow.go.kr/main?cmd=home에 접속하여 해당 지역을 누르면 알 수 있다.
우리나라의 상하수도 정보시스템
환경부 푸르누리 상하수도 종합 정보 시스템 에 접속하면 우리나라의 전국 정수장 지도를 볼 수 있습 니다. 지도에서 각 해당 학교 인근 지역을 클릭하면, 해당 지역 내의 정수장을 확인할 수 있습니다.
[예] 광주광역시의 경우,
(2) 수업자료 2-2: 상수도 시설 관리 사례
‣ 수업자료 2-2는 전개 단계에서 역사적으로도 물을 공급하는 것은 매우 중요하게 여겨졌고, 상수도 시설 을 잘 설치하고 관리하는 것이 도시나 국가의 주요 미션이 되었음을 이야기하며, 관련 사례를 설명하는 데에 활용한다.
‣ 여기서는 고대 로마, 영국 런던, 이스라엘, 우리나라의 사례를 다루고 있다.
고대 로마의 상수도
로마시대의 수도교. 사진제공: 위키피디아
‘모든 길은 로마로 통한다’라는 말이 지금까지 전해질 만큼 광활하고 번영했던 로마 제국! 로마 제국 은 영토가 늘어날수록 인구도 폭발적으로 늘어났다. 당시 로마는 거대한 제국의 수도였기 때문에 수 많은 사람들이 모여 살았다. 그래서 보다 체계적으로 물이 공급되어야 했다.
이런 이유로 기원전 300년경에 국가가 나서서 상수도를 건설하기 시작했다. 세계에서 가장 오래된 수도가 바로 312년에 고대 로마에 설치된 것이다. 무려 600여 킬로미터에 이르는 수도를 통해, 산에 있는 물을 도시 곳곳에 끌어 와서 공중목욕탕, 공공건물, 분수 등에 공급했다. 이 때 수도가 계속이나 하천 위를 지날 수 있도록 새운 것이 바로 ‘수도교’이다.
하지만 로마 제국이 멸망하면서 당시의 수도들은 모두 파괴되었다. 그리고 17세기에 들어서 영국 런 던에 대규모 상수도 시설이 등장하기까지, 상수도는 약 1,000년 동안 역사 속으로 사라지고 말았다.
다만 수도교들은 과거 로마 제국의 영토였던 유럽 곳곳에 아직 남아 있다. 고대 로마 시대의 수도는 규모가 엄청날 뿐 아니라 기술 또한 뛰어나서 천 년이 훨씬 지난 지금도 로마 시내 일부에서는 이 수 도를 이용하는 곳이 있을 정도이다.
21세기에 들어서서 세계의 과학자들은 인류의 위대한 업적 중 가장 중요한 것 20가지를 꼽은 적이 있다. 그 중에 두드러지게 보이는 것이 상하수도였다. 장티푸스, 콜레라, 이질 같은 불결한 환경에서 전파되는 수인성 전염병으로부터 인간을 보호해 평균수명을 30~40년 연장하는 데 공헌했다는 게 이 유였다.
인간이 인공적으로 물을 구한 최초의 상수 시설은 우물이다. 이집트인들은 기원전 3000년에 이미 우 물을 팠다. 아프리카 북동부 에티오피아에서 발견된 누비아 우물은 기원전 2000년 무렵 축조된 우물 이며, 이집트 카이로의 깊이 90m짜리 요셉 우물은 기록으로도 남아있다. 우물에 이어 만들어진 것은 수로다. 카나트라고 하는 일종의 지하수로는 우물과 수로로 구성돼 있으며, 기원전 1240년에 아시리아 에 건설됐다. 이런 카나트 덕분에 메소포타미아 문명이 탄생할 수 있었다. 카나트는 오늘날에도 여전 히 이란, 북아프리카, 아프가니스탄 등지에서 쓰고 있다. 이집트에서는 가장 오래된 댐도 발견됐다. 와 티 게스라워 골짜기에서 발견된 댐은 폭이 약 81m, 길이 111m나 되는 돌로 쌓은 댐이다. 이처럼 일 찍이 문명을 일으켰던 곳에서는 이와 같은 여러 유적들이 발견됐다. 우물과 수로, 저수지와 댐 등 안 전하고 깨끗한 물을 찾기 위한 고대인들의 노력은 계속됐다.
체계적으로 상수도 시설을 만든 건 로마제국이 처음이다. ‘물의 도시’라는 명칭답게 로마인들이 만든 정교한 수로는 현대 토목기술로도 이루기 힘든 위대한 업적이다. 수십 ㎞ 떨어진 곳에서 물을 운반해 왔으며, 100만 명이 넘는 로마시민이 먹고 씻었다. 분수까지 만들어 즐길 만큼 물은 충분했다. 기원전 312년 로마 최초의 수도이자, 세계 최초의 수도인 아피아 수도가 탄생한다. 로마의 정치인 아피우스 클라우디스가 건설한 이 수도는 총 길이가 16.6㎞로, 그중 지하로 뚫린 길이만 16.5㎞다. 이후 로마제 국 시절에 건설된 수도는 모두 열한 개. 수도관 길이만 578㎞나 된다. 당시 로마 시민들에게 공급됐던 물은 하루 한 사람당 평균 190L쯤이었다.
로마의 수도 시설은 로마제국의 몰락과 함께 잊혀졌다. 상수도를 유지하려면 막대한 인력과 자원이 필요한데, 제국이 멸망하면서 이를 감당할 능력도 함께 사라진 탓이다. 그 결과 수도는 쇠퇴했다. 중 세 암흑기를 지나 12세기에 들어서야 조금씩 수로를 건설했다. 1527년에는 독일의 하노버에서 수도에 처음으로 펌프를 썼지만 18세기까지 수도의 발달은 더뎠다.
(출처: 사이언스 올)
영국 런던의 상수도
최고 설비를 자랑하는 런던의 상수도망
상수도 시설은 로마 제국의 멸망 후 천 년이 지난 17세기에 다시 등장했다. 영국 런던에서 템즈강의 물을 펌프로 퍼 올려 런던 시내로 공급한 것이 그 시작이었다.
그 후 런던 거리의 지하에는 자그마치 8만 킬로미터가 넘는 수도관이 생겼다고 한다. 지구의 둘레가 약 4만km이니까 이게 얼마나 긴 수도관인지 알 것이다.
하지만 이렇게 오래된 만큼 런던 상수도망에서 누수율은 30퍼센트가 넘을 정도로 악명이 높았다. 그 래서 자주 보수를 해야 했다. 런던에서는 오래된 수도관에서 발생하는 문제점들을 해결하기 위해, 1994년에 런던 시내 중심을 고리 모양으로 잇는 ‘링 메인(ring-main)’이라는 새로운 상수도망을 완성 했다.
고리 모양의 상수도망은 일직선일 때와 달리, 한 쪽에서 문제가 생겨도 다른 쪽에서 물을 공급할 수 있다. 또 지하 깊은 곳에 묻혀 있기 때문에, 보수 공사를 하더라도 교통 체증을 일으키거나 시민들의 생활에 피해를 주는 일이 적다. 또 두터운 콘크리트로 만들어져서 누수가 거의 없다는 장점이 있다.
이스라엘의 상수도
국가가 상수도망을 관리하다
물이 귀한 이스라엘은 수자원을 한데 모아 국토 한복판을 뚫고 지나는 대규모 송수망을 가지고 있 다. 국가 수로라고도 불리는 이 NWC(National Water Carrier) 시스템은 이스라엘 전체 수자원의 절반 을 전자동으로 제어하고 있어서 더욱 유명하다.
우리나라가 광역용, 지방용, 농업용 저수지 등이 각각 따로 관리되고 있다는 점과 비교하면 이스라엘 은 아주 효율적으로 수자원을 관리하고 있는 셈이다.
(출처: 김문정(2010). 초등학생이 꼭 알아야 할 물 이야기 33가지. 을파소)
우리나라의 상수도
우리나라는 언제부터 상수도가 시작되었을까요?
우리나라에서 수도가 만들어지기 시작한 것은 1886년이다. 부산에 있는 ‘보수천’이라는 강의 물 을 대나무관을 통해 끌어다 쓴 것이 최초라고 한다. 이는 단순히 수도관을 이용해 강물을 공급한 것이어서 지금처럼 물을 정수하여 보급하는 것과는 다른 방식이지만, 오늘날 상수도의 기원이라고 볼 수 있겠다.
우리나라는 어떻게 상수도를 관리할까요?
수돗물의 안전성 확보를 위해 한국수자원공사에서는 250개 항목에 대하여 수질검사를 실시하고 있 다 (세계보건기구에서 권장하는 151개의 항목보다 99개 많음). 특히 수돗물의 공급과정에서 오염여부 를 확인하기 위해 급수관로 및 수도꼭지에서도 철저한 수질검사가 이루어지고 있다.
※각국의 수질검사 현황: WHO(151항목), 미국(102항목), 일본(117항목), 한국수자원공사(250항목)
서울시의 상수도 관리
각 취수장에 설치된 유해물질 자동 감시시스템으로 상수원수의 수질을 철저히 감시하고, 상수도 배 관망의 네트워크화를 통하여 24시간 무단수 체계를 구축하였다. 특히 더구나 정수장이나 가압장에서 직접 급수하던 방식을 간접급수방식으로 전환하여 돌발적인 사고에 대응할 수 있도록 갖추었다. 2005 년 6월부터는 원수에서 수도꼭지까지 수돗물 수질자동감시시스템을 구축하여 탁도, pH, 잔류염소에 대해 시민에게 인터넷을 통해 실시간으로 매시간 수질정보를 공개하고 있다.
(출처: 한국수자원공사 홈페이지)
(3) 수업자료 2-3: 수도 파이프 설치게임 앱
‣ 수업자료 2-3은 정리 단계에서 앱 게임을 통해 상수 보급을 재미있게 체험하는 활동에 참고한다.
‣ 스마트 기기로 앱을 다운받게 한 뒤, 10분 간 게임 시간을 주고 가장 높은 레벨까지 올라간 모둠에게 보상을 하는 방식으로 진행한다. 이를 위해 적절한 보상물(간식 등)을 교사가 미리 준비해야 한다.
‣ 여기서는 다양한 파이프 게임 중 plumber2를 추천하고 있는데, 게임을 하면서 사고를 자극하는 데에 좋 기 때문이다.
수도 파이프 놓기 게임
- 파이프 게임의 종류가 많지만, plumber2가 학생들의 생각을 많이 자극할 수 있습니다.
(3) 다 쓴 물과 빗물은 어떻게 처리할까?
개요
제 목
다 쓴 물과 빗물은 어떻게 처리할까?
수업차시 3차시/10차시 수업대상 고등학생
장소 교실 준비물 필기구
차시목표
-하수 처리 문제로 인한 피해 사례를 통해 하수 처리의 중요성을 이해하고, 하수 처리 과 정과 방법에 대해 알 수 있다.
-물 부족과 관련하여 도시에서는 특히 빗물을 처리하는 과정이 필요함을 알고, 이를 위해 자신이 할 수 있는 실천 방법을 깨닫는다.
STEAM 단계 상황 제시
본 수업을 통해 학생들은 하수 처리와 관련한 실제 피해 사례를 탐색함으 로써 하수 처리의 중요성에 대해 깨닫고, 구체적인 하수 처리 과정과 방법 에 대해 학습하게 된다. 특히 도시에서는 물 부족과 관련하여 빗물을 잘 처 리해서 수자원화 하는 것이 중요함을 알고, 빗물 처리 방법과 개인 수준에 서 할 수 있는 빗물 처리 관련 실천 방안을 이해하게 된다.
교과연계 환경과학 (3)환경문제와 대책 ③ 수질과 토양오염 ④ 폐기물과 생활환경오염
수업
단계 활동 내용 학습자료 및
유의점 교사자료
도입 1 (5분)
(1) ‘닌자 거북이’와 영화 ‘괴물’ 포스터를 보여주고, 두 개의 공 통점이 무엇인지 생각해 보게 한다.
(2) 닌자 거북이와 괴물은 모두 하수구에 오염물질을 무단 방류하여 만들어진 존재라는 공통점이 있음을 설명한다.
- 닌자 거북이는 하수구에 흘러들어온 방사능 물질에 의해, 영화 괴물은 포름알데히드를 하수구에 무단 방류했기 때문에 돌연변이를 일으켜 만들어진 캐릭터이다.
(3) 이처럼 하수 처리를 제대로 하지 않으면 생물체에게 예기 치 못한 문제가 생길 수도 있음을 인식시킨다.
학생들이 해당 영화에 대해 잘 모르는 경우, 수 업시간에 짧은 예고편을 함께 보고 내용을 공 유하도록 한다.
수업자료 3-1
도입 2 (5분)
(4) 이번에는 ‘하이힐’과 ‘파라솔’의 공통점은 무엇일지 생각해 보게 한다.
(5) 하이힐과 파라솔은 15세기 유럽 왕궁에서 오물이나 하수 를 무분별하게 처리하던 시절, 그를 피하기 위해 발명된 것 임을 설명한다.
(6) 하수 시스템이 제대로 갖추어지지 않던 때에는 하이힐과 파라솔이 오물을 피하게 하는 수단으로 사용되었지만, 오늘 날은 여러 과정을 거쳐 하수 처리가 이루어지고 있음을 이 야기한다.
전개 1 (15분)
(7) 오늘날의 하수 처리 과정과 방법을 간단히 설명한다.
(8) 이러한 하수 처리를 제대로 하지 않으면 물 순환 과정에 서 다시 상수가 오염됨으로써 피해를 받게 됨을 아래 사례 를 통해 이야기한다.
- 1892년 독일 함부르크 엘베 강 - 1991년 우리나라 대구 페놀 사건 등
수업자료 3-2
수업자료 3-3
전개 2 (15분)
(9) 하수 처리에 있어서 생활하수 뿐 아니라, 빗물 처리도 매 우 중요한 하나의 부분임을 이야기한다. 특히 도시에서는 빗물이 땅 속으로 투수되지 않고 지면 위로 흘러 넘쳐 결 국 하수화 되는 경우가 많기 때문에, 그 빗물을 잘 정화 및 저장하는 것이 중요함을 설명한다.
(10) 빗물을 정화 및 저장하는 대표적인 사례들을 소개한다.
-우리나라 및 해외 도시의 빗물 처리 사례
수업자료 3-4
교수학습 과정안
정리 (10분)
(11) 도시 차원 뿐 아니라, 개인적 수준에서도 빗물과 관련하 여 할 수 있는 실천이 있음을 이야기한다.
-수업 상황에 따라서 학생들로 하여금 실천방안을 생각해 보게 할 수도 있다.
(12) ‘비가 오기 전 내 집 앞 하수구 쓸기’ 캠페인에 대해 소 개하고, 학생들의 실천 다짐을 유도하며 수업을 마무리한 다.
-하수구가 이물질로 막혀 있으면 빗물이 하수도로 흘러들어 가지 못해 침수 피해가 나기도 하고, 쓰레기가 도로에 많으 면 빗물이 지면을 흐르면서 오염되어 보다 많은 정화를 유 발한다.
필요에 따라서는 학생들로 하여금 우리 집 주변의 우수처리시설(빗 물 처 리 맨 홀 이 나 우수관)을 찾아 서 조사해 보는 과제를 내 주어 도 좋다.
수업자료 3-5
수업 자료
(1) 수업자료 3-1: 공통점 찾기
‣ 수업자료 3-1은 도입 단계에서 학생들의 동기 유발을 위해 흥미 있는 자료를 제시하여 하수 처리의 중 요성에 대해 인식시키기 위한 과정에서 활용한다.
‣ 첫 번째는 하수 처리를 제대로 하지 않으면 생물체에게 예기치 못한 문제가 생길 수도 있음을 인식시키기 위한 활동에서 영화 속 캐릭터 간 공통점을 찾아보는 것이고, 두 번째는 더러운 하수를 피하기 위해 발명된 용품 간 공통점을 찾아보는 활동이다.
닌자 거북이와 괴물
<닌자 거북이> <영화 ‘괴물’>
닌자 거북이는 부모를 잃은 4마리의 거북이가 하수구로 흘러들어온 방사능 유출 때문에 사람 만큼 커지고 똑바로 서게 되었으며 말도 하게 되면서 탄생한 캐릭터이다.
영화 괴물에서는 주한 미8군 기지에서 포름알데 히드를 하수구에 무단 방류함으로 인해서 한강 에 흉측한 모습의 괴물이 등장하게 된다.
‣ 학생들의 흥미 유발을 위해서는 위의 사진을 학생들에게 직접 보여주고, 둘 사이의 공통점을 생각 해 보게 한다.
‣ 닌자 거북이의 경우, <닌자 거북이 영상>의 35초까지의 영상을 보여주어도 좋다. 이 영상 안에서
‘하수구 안’에 닌자 거북이가 살고 있음을 볼 수 있다. (참고문헌 참조)
‣ 영화 괴물의 경우, <영화 괴물 영상> 의 38초부터의 영상을 보여주어도 좋다. 영화 예고편으로, 영 화의 내용을 엿볼 수 있다. (참고문헌 참조)
하이힐과 파라솔
<하이힐> <파라솔>
‣ 학생들의 흥미 유발을 위해서는 위의 사진을 학생들에게 직접 보여주고, 둘 사이의 공통점을 생각 해 보게 한다.
￭ 하이힐과 파라솔의 유래
독일의 풍속사가 에두아르트 푹스의 역저 『풍속의 역사』에 따르면, 하이힐은 17세기 프랑스에서 처 음 생겼다. 화장실이란 게 따로 없던 시절, 유럽의 하루 일과는 창문을 열고 길바닥에다 요강 비우는 것으로 시작됐다. 밤새 모아둔 오물을 창밖으로 내던지던 것이다. 하수도가 미발달된 유럽의 인구 밀 집 지역에서 사람이나 동물의 오물이 길바닥에 넘쳐 오물을 밟지 않으려 사용하게 되었다는 설이 있 다. 혹은 프랑스 귀족은 궁전을 지을 때 불결한 화장실을 궁전 안에 넣기를 거부하여 귀족들이 만찬 시 배변할 곳이 없어 주변 정원에다 실례를 하는 바람에 배변을 밟지 않으려 신기 시작하였다는 설도 있다. 여하튼 하이힐은 오물 범벅인 땅 위를 가려 밟는 수고로움을 덜기 위해 고안된 신발인 것이다.
마찬가지로 파라솔은 창밖으로 내던져진 오물을 뒤집어 쓸 것을 대비한 휴대품으로 발명되었다. 머 리 위를 덮치는 오물을 막아내기 위해 만들어졌다는 것이다.
이처럼 하수도가 없던 중세 프랑스에는 'Garw l`eau (창밖으로 버려지는 오물을 조심하라)'라는 경고 의 말까지 나돌 지경이었다. 아마도 갑자기 쏟아지는 배설물에 봉변을 당한 사람들이 많았던 모양이 다. 그래서 길을 걸을 때도 신사는 여자를 건물바깥으로 걷게 했다. 프랑스의 소설가 파트리크 쥐스킨 의 소설 <향수>의 첫 페이지에서 하수도가 없는 도시의 단상을 잘 보여준다.
'거리에는 똥 냄새가, 뒷마당에는 오줌 냄새가, 건물 계단에는 썩어 가는 나무와 쥐똥 냄새가 코를 찌르고 있 었죠. (…) 침실에는 땀에 젖은 시트와 눅눅해진 이불 냄새와 함께 요강에서 나는 지린내가 배어 있고요. ‘
(출처: 서울신문, 네이버)
(2) 수업자료 3-2: 하수 처리 과정 및 방법
‣ 수업자료 3-2는 전개 단계에서 오늘날의 하수 처리 과정과 방법을 설명하는 데에 참고한다.
하수 처리 과정
하수 처리의 필요성
: ‘하수’란 가정에서 사용하고 난 오염된 물, 즉 생활하수 빗물, 공장에서 사용하고 난 산업폐수 등을 말한다. 얼핏 생각하면 다 쓴 물을 관리하는 하수 처리장은 그리 중요한 것으로 생각되지 않지만, 사 실 하수도는 상수도만큼 철저하게 관리되어야 한다. 하수도 시설이 완비되어 있지 않으면, 빗물로 인 해 낮은 지대에 위치한 주택가가 침수될 수도 있고, 하수의 배수가 양호하지 못하면 전염병의 원인이 될 수도 있다.
하수 처리의 역사
: 하수도가 도시에 설치된 것은 100여 년이 조금 지났다. 우리나라는 1900년대 초 대한 제국 시기부 터 근대적 하수도 설비가 보급되기 시작하였고, 6.25 전쟁 후 황폐해진 나라를 복구할 때 하수도 설 비가 본격적으로 만들어졌다.
하수 처리의 과정
: 가정이나 공장에서 버려진 물은 하수구를 통해 하수 처리장에 모이게 되고, 여러 과정을 통해 깨끗 하게 처리된 후, 다시 강으로 흘러나가게 된다.
하수도는 하수를 배제하거나 처리하기 위해 설치되는 하수도관이나 기타 공작물, 시설을 뜻한다. 하 수도에는 하수관, 하수 처리장, 유수지 배수 펌프장 등이 있다. 하수관은 시가지 내 도로 밑에 그물 모양으로 깔려 있는 관을 말하고, 하수관 맨 끝에 설치하는 시설물인 하수 처리장은 오염된 물을 정 화해서 하천으로 방류하는 시설물이다. 유수지 배수 펌프장은 직접 하천으로 방류되지 못하는 낮은 지대의 빗물을 모아 전동기 펌프로 하천에 방류하는 시설이다.
더러운 하수는 침사지에서 모래나 비닐, 다른 찌꺼기들을 걸러 내거나 가라앉힌다. 그리고 대형 펌프 로 하수를 퍼 올려서 최초 침전지로 보내게 된다. 최초 침전지에 정해진 시간 동안 하수를 가둬두면 가라앉는 물질들을 분리할 수 있게 된다. 이렇게 걸러진 물은 포기조로 보내져서 포기조에서는 공기
하수 처리의 방법
하수 처리의 방식에는 2가지가 있다. 분류식 하수도는 오염된 물과 빗물이 별개의 관을 타고 움직여
(3) 수업자료 3-3: 하수로 인해 상수 오염된 피해 사례
‣ 수업자료 3-3은 전개 단계에서 하수 처리를 제대로 하지 않으면 물 순환 과정에서 다시 상수가 오염됨 으로써 피해를 받게 됨을 설명하는 과정에서 사례로 참고한다.
‣ 여기서는 1892년 독일 함부르크, 1914년 스페인 바르셀로나, 1950년 영국, 1953년 체코, 1953년 일본, 1991년 대구, 2008년 낙동강 사례를 제시하고 있다.
하수로 인한 오염 피해 사례
1892년 독일 함부르크
1892년 독일의 함부르크시에서는 근처 엘베 강의 물을 상수원으로 사용하고 있었다. 그런데 그 물이 콜레라 환자의 배설물로 오염되는 바람에 17,000여 명의 콜레라 환자가 발생하고, 그중 8,600여 명이 죽고 말았다.
모래 필터를 사용해 거른 물을 공급해 왔던 엘베 강 하류에 위치한 인근 알토나 시에서는 거의 콜레 라가 발병하지 않았다. 이로써 콜레라는 물로 전염될 수 있다는 점과 모래로 물을 거르는 것이 콜레 라 예방에 도움이 된다는 것이 새롭게 밝혀졌다.
1914년 스페인 바르셀로나
: 1914년 에스파냐의 바르셀로나에서는 시민들이 티푸스균에 오염된 물을 마셨고, 그 결과 18,500여 명이 장티푸스에 걸리고, 그중 1,800여 명이 목숨을 잃기도 했다.
1950년 영국
: 1950년 영국의 모그덴 하수처리장에서는 처리되지 않고 방류된 합성세제가 거품을 일으켜 인근 하 천이 크게 오염되기도 하였으며, 1959년 독일에서는 갈수기에 정수장에서 처리되지 않고 그대로 수돗 물에 흘러들어간 합성세제로 인하여 수돗물이 오염되는 사건이 발생하기도 하였다.
1953년 체코
: 1953년부터 1960년까지 체코슬로바키아에서 수백 명의 어린이 몸이 푸른색으로 변하는 사건이 일어 났다. 특히 산모는 건강한데도 갓 태어난 아이가 푸른색을 띠는 경우가 많았는데, 이 병을 블루베이비 병이라고 불렀다. 그 원인으로는 발생지역 주민들이 마시는 식수에 다량의 질산이 함유되어 있다는
