Less & More is Free Life :
축적과 생략을 통해 혁신을 거듭한 인류의 문명을 이해하자
[고등학교] 교사용
Hands Free 스마트상점
체험 따라하기 STEAM 핵심 역량
※ 해당 주제에 맞는 STEAM 핵심 역량 표기
: 도전정신, 창의·혁신, 융합적 사고, 문제해결력, 의사소통, 협업, 자기계발, 융합적 사고(통찰력, 융합적 사고력),
의사소통(공감, 감성, 소통)
학습기본개념
학생 활동
지도 유의점 읽기 자료
지도 방법
< 운영 상 유의점 >
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Basic Concepts
학습 및 지도아이콘 의미
수준 적용
고등학교 1학년에 적용하기 적당한 프로그램.
STEAM 프로그램과 프로젝트 학습에 대한 경험이 적은 집단에 적합함.
고등학교 2학년에 적용하기 적당한 프로그램 STEAM에 대한 이해와 프로젝트 학습에 대한
익숙함이 높은 집단에 적합함.
일반
심화
프로그램 운영 지침
Guide
Contents
04 프롤로그
학습 목표
06
STEAM 과목 요소
06
STEAM 단계 요소
07
지도안 총괄표
08
평가 계획
11
학습 내용
1차시 모둠 구성 및 상황 제시(스마트상점 체험하기) 15 2차시 디자인씽킹 기반의 창의적 설계(스마트상점 만들기) 43 3차시 스마트상점 감성 마케팅 및 진로 탐색하기 65
15
고등학교
STEAM 고객과 상점주가 만족하는 스마트상점은 없을까?
아마존고는 시애틀에 무인상점인 ‘아마존고’를 2018년에 오픈하였다. 이는 인공지능의 도움으로 계산대가 필요 없는 무인매장이다. 이 매장을 이용하려면 먼저 전용 앱을 내려받아 QR코드를 리더기에 인식하고 입장하 면 된다. 가게 모습은 일반 편의점처럼 도시락, 과자, 쿠키 등을 판매한다. 고객은 사고 싶은 상품을 전용 가방 에 넣거나 선반에 다시 돌려놓아도 된다. 그리고 마지막으로 그냥 가게를 걸어나오면(Just Walk Out) 된다.
이것이 가능한 것은 아마존고의 천장에 매달린 100여 개의 블랙박스 센서 때문이다. 이 센서가 고객의 구 매내역을 파악하여 전용 앱에 결제를 청구하면 앱에 영수증이 표시된다.
그 외에도 아마존고의 센서와 인공지능이 연동되어 어떻게 구매 여부를 판정하는지 자세히 알 수는 없다. 현 재 아마존에서 특허를 공개하고 있지만 대략적인 상황은 컴퓨터 비전(영상분석), 센서 퓨전, 딥러닝 등을 이용 하는 것으로 알려졌다. 컴퓨터 비전(영상분석), 센서 퓨전 기술은 천장의 카메라들을 통해 고객과 고객이 집어 든 제품을 식별하는 기능을 담당한다. 또한 선반의 무게가 줄어들면 선반 위 상품이 구매되는 것으로 인식한 다. 각 제품에는 별도의 센서나 칩을 부착하지 않았다. 즉 컴퓨터 비전은 각 제품을 추적하는 것이 아니라 선 반 위 물건을 인식하고 각종 센서의 상호작용을 통해 어떤 상품이 상품에서 사라지는지 파악한다.
현재 아마존고의 기술은 완벽하지는 않다. 예를 들어 현재 상품을 다른 사람에게 전달하는 행위는 인식하지 못한 다. 그리고 아주 큰 문제는 보고되지 않았으므로 실용화 가능한 수준이다. 그러나 아마존고의 확장은 수백 대의 카메 라와 센서, 인공지능 등이 필요하므로 설치비용이 만만치는 않다.
즉, 첨단제품이라고 해서 완벽하지도 않고 경제성이 반드시 따르지도 않는다. 본 프로그램은 완벽을 추구하는 것이 아니라 다양한 도전과 더불어 다양한 생각들을 인정하는 연습을 한다. 그리고 사람 중심의 연구가 아닌 첨단기술 제 품은 사람들로부터 외면받을 수 있음을 깨닫도록 해야 한다. 본 프로그램은 완벽하지는 않지만 부족하나 위 첨단기술 중에서 센서를 통한 과학원리를 파악하여 교과 교육과 연동하고자 한다. 이 과정을 통하여 융합적 사고능력을 가진 STEAM형 인재가 될 수 있도록 부딪치고 도전하는 연습을 하게 될 것이다.
[아마존고에서 사용된 첨단기술들]
01. 프롤로그
< 수행관찰평가 기준표 >
차시 학습주제 학습 내용
1 상황 제시 창의적 설계
스마트상점 프로그램 을 위한 모둠 구성, 상황제시, 따라하기
▶ DiSC기법을 활용한 모둠 구성
▶ 스마트상점에서 사용되는 첨단제품의 과학 원리
- 아마존고(스마트상점의 대표기술)의 기술 분석(과학원리 설명) - 아두이노 활용하여 기본 스마트상점 기술 체험
▶ 상황 제시하기
- 우리가 원하는 상점을 무인화한다면 어떤 기술가 인테리어가 편할 까?(단, 고객이 원하는 방향이며 무인화를 통한 인건비 절약이 가능 해야 함)
2 창의적 설계
모둠별 무인상점 선 정, 첨단기술 선택 및
인테리어 구성하기
▶ 창의적 설계를 위한 디자인 씽킹 기법 소개
▶ 디자인 씽킹 기반의 1차시 상황 제시에 따른 창의적 설계 및 문제 해결 - 모둠별 무인상점 선정(고객 공감기법을 적용)
- 선정한 무인상점의 기술 적용 및 인테리어 구성 - 시제품 제작
3 감성적 체험
무인상점 감성 마케 팅 및 진로탐색하기
▶ 선정한 무인상점 가게 홍보를 위한 역할극 기반의 CF 촬영 - 모둠별 시사회 및 상호평가
▶ STEAM 융합교육을 받은 이후의 느낀점 발표
- 발표주제 : 융합교육은 교과 공부에 동기부여가 되는가?
02. 학습 목표
- 스마트상점 설계 사례를 참조하여 관련 사례를 발굴하여 설명할 수 있다.
- 디자인씽킹기법 등의 창의적 설계 기법을 활용하여 스마트 상점을 를 제시할 수 있다.
- 디자인씽킹기법의 시제품제작단계에서 아두이노, 클레이, 박스 등을 활용하여 제작하고 시연 및 발표할 수 있다.
- 나에게 어울리는 관련 진로를 개척하고 융합교육의 중요성을 말할 수 있다.
내용 목표
- 스마트상점 구현을 위한 모둠활동과정 중에 의사소통 및 협업능력을 향상 시킬 수 있다.
- 디자인 씽킹 교육과정을 체험하며 삶의 자세를 배울 수 있다.
- 스마트 상점 관련 직업 및 진로를 탐색할 수 있다.
과정 목표
03. STEAM 과목 요소
과학
▷ 첨단과학 기술과 미래의 삶 - 일상생활 속의 첨단제품의 과학적 원리를 이해하고 다양한 사례를 설명할 수 있다.
기술
▷ 첨단 통신 기술 문제 해결 - 첨단기술과 관련된 문제를 이해하고, 해결책을 창의적으로 탐색하고 실현하며 평가한다.
기술
▷ 다양한 주제 탐색 및 아이디어 시각화 - 아이디어를 스케치, 모델링 등으로 시각화할 수 있다.
미술
▷ 생활 속 IOT 제품 이해 - 정보사회에서 정보과학의 지식과 기술이 활용되는 분야를 탐색하고 영향력을 평가한다.
수학
▷ 생활 속 IOT 제품 이해 - 정보사회에서 정보과학의 지식과 기술이 활용되는 분야를 탐색하고 영향력을 평가한다.
04. STEAM 단계 요소
STep 1.
상황제시
♥ 우리 아빠는 편의점을 운영하신다. 파트타임 직원을 두고 있지만 인건비 부담이 크다.
우리 상점에 어떤 스마트기술을 적용하여 인건비도 아끼고 가게 유지비도 효율적으로 관리 할 수 있을까?
STep 2.
창의적 설계 (기업가정신기반 디자인씽킹적용)
♥ 기존 상점에서 일어날 수 있는 상황에 대해 공감하기
♥ 공감한 불편한 점을 기반으로 문제정의하기
♥ 기존 상점이 가지고 있는 문제 등을 해결할 아이디어 내기
♥ 스마트상점 시제품 만들기
♥ 스마트상점 테스트하기
STep 3.
감성적 체험
♥ 모둠에서 만든 스마트상점을 감성 기반 마케팅하기
♥ 나에게 어울리는 진로 탐색하기
05. 지도안 총괄표
프로그램명 Hands Free 스마트 상점 학교급 고 1 차시 총 3차시
내용요소 과학, 기술, 미술, 수학
2015 개정 교육과정 연계
융합 과학
내용 요소 정보통신과 신소재
성취 기준
[12융과04-01]빛, 힘, 소리, 온도 변화, 압력 변화, 탄성파, 전자기파 등 자연계의 물리적 정보 발생 과정을 통해, 아날로그 정보와 디지털 정보 의 의미와 차이를 설명할 수 있다.
[12융과04-02]정보를 인식하는 여러 가지 센서의 기본 작동 원리를 이 해하고, 휴대전화, 광통신 등 첨단 정보 전달기기에서 정보가 다른 형태 로 변환되어 전달되는 과정을 설명할 수 있다.
기술
내용 요소 기술시스템
성취 기준 [12기가04-02]첨단 제조 기술이 산업의 발달과 우리 생활에 미치는 영향과 미래에 활용 가능한 기술의 분야에 대하여 예측하고 전망한다.
내용 요소 기술활용
성취 기준 [12기가05-04]기술 혁신을 위한 창의 공학 설계를 이해하고, 제품을 구상하 고 설계한다.
미술
내용 요소 표현
성취 기준 [12미02-04]주제와 표현 의도, 재료와 표현 방법, 매체, 표현 과정, 결과 등을 종합적으로 검토할 수 있다.
수학
내용 요소 도형의 표현
성취 기준
[12실수02-03]입체도형의 겨냥도와 전개도를 다양하게 그릴 수 있다.
[12실수02-04]겨냥도와 전개도를 이용하여 입체도형을 만들 수 있다.
[12실수02-05]평면도형과 입체도형을 이용하여 산출물을 만들 수 있다.
학습목표
- 스마트상점 기본 제작 과정을 체험하고 관련 첨단과학기술을 말할 수 있다.
- 디자인 씽킹 기법 기반의 창의적 기법을 사용하여 고객에 맞는 스마트상점을 제시할 수 있다.
- 디자인 씽킹 기법의 시제품 제작단계에서 아두이노, 클레이, 박스 등을 활용하여 제작하고 시연 및 발표할 수 있다.
- 나에게 어울리는 진로를 탐색하고 융합교육의 중요성을 말할 수 있다.
흐름 문제제시 & 제작활동
<상황 제시>
스마트 상점의 필요성 (50분) (1/3차시) 모둠구성 및
역할 분담
모둠 구성하기 : 방향설정
- 모둠을 구성한 후 역할(이끔이, 활력소, 협조자, 꼼꼼이 등)을 분담하기 우리아빠 편의점에서 생길 문제점 소개
- 뉴스 또는 고객의 문제에 대한 주요 장면을 보고 문제점을 생각하기 스마트상점 분야의 기술 조사
- 스마트 편의점, 스마트 카페, 스마트 옷가게 등 스마트상점 기술 따라하기
- 아두이노의 의미, 스마트 까페 기술 체험하기
- 아두이노 등의 전자 부품을 프로그래밍을 통하여 융합 기술을 체험할 수 있음
<창의적 설계>
디자인씽킹 기반의 스마트
상점 체험 (50분) (2/3차시)
문제 해결을 위한 디자인 씽킹절차 적용 - 디자인씽킹의 개념
- 디자인 씽킹 절차를 통한 사례 벤치마킹 진정한 문제를 찾기 위한 공감하기 - 고객(타인)의 입장에서 공감지도 활용 - 고객(친구)의 행동 관찰하거나 인터뷰하기
문제 정의하기
- 뉴스 또는 고객의 문제에 대한 주요 장면을 보고 문제점을 생각하기 - 뉴스 또는 고객의
아이디어 도출하기
- 정의된 문제를 해결하기 위한 브레인스토밍 기법 적용하여 아이디어 발산하기 - 다양한 아이디어를 공통적인 내용끼리 분류한 다음 비평을 통한 아이디어
수렴하기 시제품 제작하기
- 결정된 아이디어를 클레이, 박스, 수수깡, 아두이노 키트 등을 활용하여 제작하기 - 전체 기능을 구현하기 쉽지 않은 경우 모형을 만들어 차후에 전문가의
도움을 얻어보기 테스트하기
- 제작한 시제품을 내부적으로 평가하고 시험하고 타모둠에게 의견을 물어보기 - 타 모둠의 제품에 투자해보기
흐름 문제제시 & 제작활동
<감성적 체험>
스마트 상점 마케팅하기 스마트 기술 관련 진로탐색
하기, 평가 (50분) (3/3차시)
기업가정신 따라하기 - 기업가정신 역량 정의하기
- 디자인씽킹으로 기업가정신 역량을 키우는데 어떤 역할을 했는지 토론하기 - 나에게 맞는 기업가정신 역량 강화하기
모둠별 창업아이템을 CF나 연극 등의 형식으로 발표하기
- 타모둠을 투자자나 고객이라고 가정하고 마케팅을 위한 발표하기 - 애플의 마케팅 기법 읽어보기
스마트 상점 기술 관련 진로정보 제공하기 - 커리어넷 기본 직업 정보 제공
나만의 커리어 패스 만들기 - 커리어패스 제작하기
본 프로그램을 활용한 수업의 평가는, 지필평가의 방식보다 수행평가의 방식으로 이루어지는 것이 바람직하 다. 또한 해당 과목의 지식적 성취 수준을 평가하는 것보다 STEAM의 단계 요소인 ‘창의적 설계’, ‘감성적 체 험’과 관련된 활동을 평가하는 방식으로 이루어지는 것이 적절하다. 여기에 본 프로그램은 기업가 정신을 포함 하고 있으므로, STEAM 요소 중 본 수업에서 제시하는 기업가 역량과 일치하는 부분을 함께 평가할 수 있도록 평가 방법을 설계하였다. 수행평가는 과정 중심의 평가이므로 교사와 학생 모두가 평가에 참여하는 것이 평 가의 객관성을 담보할 수 있고, 실제 수업이 진행되는 상황 속에서 교사와 학생의 평가가 이루어져야 하므로 가급적 핵심적인 성취기준을 바탕으로 효율적인 평가가 되도록 구성하였다.
06. 평가 계획
1. 성취기준
평가영역 성취기준
평가 영역
평가 항목 우수 보통 미흡
STEAM 기업가 역량
창의적 설계
- 도전정신 - 창의성 - STEAM능력 - 협업능력
공감하기
고객의 입장에서 문 제를 찾기위한 공감 능력이 우수함
고객의 입장에서 문제 를 찾기위한 공감 능 력이 보통임
고객의 입장에서 문제 를 찾기위한 공감 능 력이 미흡함
문제 해결하기
아이디어를 실현할 수 있는 구체적인 방법을 설계하는 능력이 우수함
아이디어를 실현할 수 있는 구체적인 방법을 설계하는 능력이 보통임
아이디어를 실현할 수 있는 구체적인 방법을 설계하는 능력이 미흡함
산출물 만들기
다양한 재료와 도구를 사용하여 시제품을 제 작하는 능력이 우수함
다양한 재료와 도구를 사용하여 시제품을 제 작하는 능력이 우수함
다양한 재료와 도구를 사용하여 시제품을 제 작하는 능력이 우수함
감성적 체험
- 감성능력 - STEAM능력 - 협업능력 - 창의성
감성 CF만들기
CF의 연출과 발표 능 력이 우수함
CF의 연출과 발표 능 력이 보통임
CF의 연출과 발표 능 력이 미흡함
협업 태도
협업이 필요한 상황 에서 다른 친구들과 토론하며 함께 문제 를 해결해 나가는 능 력이 우수함
협업이 필요한 상황 에서 다른 친구들과 토론하며 함께 문제 를 해결해 나가는 능 력이 보통임
협업이 필요한 상황 에서 다른 친구들과 토론하며 함께 문제 를 해결해 나가는 능 력이 미흡함
2. 평가방법 가. 교사 평가 - 평가 계획
나. 학생 자기/동료(모둠) 평가
평가 영역
평가 항목
평가 척도
상 중 하 미흡
창의적 설계
스마트 상점 선정의 적절성
친구(고객)들이 어떤 물 건을 필요로 하는지 공 감지도 기법으로 고객 입장과 관련된 적정한 스마트상점을 준비함
친구(고객)들이 필요로 하는 물건을 보통 수준 의 공감지도를 통하여 조사하고 관련 스마트 상점을 구상함
친구(고객)들에게 필 요한 물건을 조사하는 과정을 소극적으로 참 여함
전혀 참여하지
않음 스마트 상점의
인테리어 및 기술 적정성
선정된 스마트상점에 잘 어울리며 편리한 설계로 인테리어를 구 성하였음
선정된 스마트상점에 어울리나 평범한 설계 로 인테리어를 구성하 였음
선정된 스마트상점과 관련 없는 인테리어로 구성하였고 스마트 기 기 적용 및 배치를 불편 한 구조로 구성하였음
감성적 체험
고객(친구) 공감
스마트상점을 원하는 고 객의 입장에서 공감함
스마트상점을 원하는 고객의 입장이 아닌 주관적 입장이 많이 고려됨
스마트상점을 원하는 고객의 입장이 아닌 주관적 입장뿐만 아니 라 활동과정이 소극적 으로 참여함
역할극 및 CF 상상력 · 창의성
스마트상점을 홍보하 는 과정에서 상상력, 유창성, 융통성, 독창 성, 정교성이 두드러지 게 나타남
스마트상점을 홍보하 는 과정에서 상상력, 유창성, 융통성, 독창 성, 정교성이 보통임
스마트상점을 홍보하 는 과정에서 상상력, 유창성, 융통성, 독창 성, 정교성이 거의 나 타나지 않음
흥미와 참여도
새로운 내용을 배우 고 싶어 하며 과제 해 결을 위해 적극적으로 참여함
새로운 내용에 대해 약간의 흥미가 있으며 과제 해결 과정에 어 려워하지만 참여함
새로운 내용에 대해 흥미가 거의 없으며 과제 해결 과정에 거 의 참여하지 않음
- 수행, 관찰 평가 기록지
창의적 설계 감성적 체험
스마트상점 설계 상점 인테리어 및
기술 적정성 공감 정도 창의성 흥미와
참여도 평가 영역
번호 이름
평가 방법
평가
영역 평가 기준 평가 척도
상 중 하
자기 평가
감성적 체험
고객(친구)의 불편한 점을 스스로 잘 이해했다고 생각하는가?
모둠별 도전 과제 해결하기 위한 디자인씽킹과정을 적극적으로 활동에 참여하였는가?
창의적 설계
모둠별 DiSC 기반의 역할에 대한 주어진 임무를 잘 수행하였는가?
스마트상점을 완성하기 위한 설계 및 제작과정에서 여러 번의 시도 및 피드백 활동이 적절하게 이루어졌는가?
동료 평가
창의적 설계
모둠별로 DiSC 역할 분담대로 설계 및 시제품을 제작활동을 협동하여 활동이 이루어졌는가?
3. 학교생활기록부 기재 예시
학교생활기록부 기재 예시 자료 관련 성취기준
융합 과학
스마트상점 모둠 수업에서 빛, 소리, 온도, 압력, 전 자기파 등과 관련된 센서를 통한 실습을 통하여 과 학교과서에서 배운 디지털 정보처리 방법을 이해 하였고 신호 변조과정을 이해하며 경험을 통하여 관련 이론을 연계하여 잘 설명하였음.
[12융과04-01]빛, 힘, 소리, 온도 변화, 압력 변 화, 탄성파, 전자기파 등 자연계의 물리적 정보 발생 과정을 통해, 아날로그 정보와 디지털 정 보의 의미와 차이를 설명할 수 있다.
스마트상점 모둠 수업에서 빛, 소리, 온도, 압력, 전 자기파 등과 관련된 센서의 동작 원리를 이해하고 스마트상점에 특성에 맞는 센서를 설치하여 산출 물의 대상이 직면한 문제를 해결하는데 도움을 줌.
[12융과04-02]정보를 인식하는 여러 가지 센서 의 기본 작동 원리를 이해하고, 휴대전화, 광통 신 등 첨단 정보 전달기기에서 정보가 다른 형 태로 변환되어 전달되는 과정을 설명할 수 있다.
기술 및 정보
스마트상점의 첨단제조기술의 경험을 통하여 미래 의 스마트 무인 상점이 우리 생활에 어떤 영향을 미치고 활용가능한지를 설득력있게 설명함.
[12기가04-02]첨단 제조 기술이 산업의 발달과 우리 생활에 미치는 영향과 미래에 활용 가능한 기술의 분야에 대하여 예측하고 전망한다.
스마트상점의 모둠 활동 수업에서 디자인 씽킹의 창의 공학 설계 기법을 이해하고 고객에게 공감이 되는 스마트상점을 구상하여 시제품을 적극적으로 만들었음.
[12기가05-04]기술 혁신을 위한 창의 공학 설 계를 이해하고, 제품을 구상하고 설계한다.
학생생활기록부 기재 예시 자료 관련 성취기준
미술
스마트상점의 모둠 활동 수업에서 스마트상점 모 형제작에 주제와 의도에 맞게 재료 선정과 스마트 기기 배치 등을 적절하게 배치함.
[12미02-04]주제와 표현 의도, 재료와 표현 방 법, 매체, 표현 과정, 결과 등을 종합적으로 검 토할 수 있다.
수학
모둠 활동 수업에서 스마트상점 모형제작을 평면 도형과 입체도형 기반으로 수학적 설계를 통하여 산출물을 잘 만들었음.
[12실수02-05]평면도형과 입체도형을 이용하여 산출물을 만들 수 있다.
07. 학습 내용
스마트상점 체험하기 1 차시
수업 형태 강의, 토의 차시 1/3
학습 목표
- 스마트상점 설계 사례를 참조하여 관련 사례를 발굴하여 설명할 수 있다.
- 스마트상점 첨단기술을 센서를 통하여 인지된 정보를 아두이노와 연동하여 프로그래밍 할 수 있다.
융합 요소
: ’아마존고‘ 소개 동영상으로 운영 방법 안내
: 스마트상점과 관련된 센서 기술 소개하고 프로그래밍 기술 따라하기 : 스마트상점 외에 어떤 상점이 있어야 할지 생각해보기
수업 단계 교수 · 학습 활동 수업 자료 및
유의점
소요 시간
모둠구성, 상황제시, 따라하기
▷ 모둠 구성
- DiSC 성격유형 기법에 따른 모둠 구성
▷ 스마트상점 기본개념과 활용가능한 분야 안내
<관련 뉴스>
- [샌프란시스코 통신] 무인 편의점 ‘아마존고’ 취재기, 신동아 - 무인 점포… 마법같은 AR게임… 폴더블폰… WSJ ‘2019
삶을 바꿀 기술’ 선정, 동아일보
- 징둥닷컴,'CES 2019'에 완전 무인창고 기술 등 선봬, 로봇신문 - 4차 산업혁명 가속…무인점포 시대, OBS
- 심야에도 안전한 `新무인점포` , 매일경제
50분 교사용 참고자료
https://youtu.be/
jvsEWxQHK60
우리 아빠는 편의점을 운영하신다. 파트타임 직원을 두고 있지만 인건비 부담이 많다.
우리 상점에 어떤 스마트 기술을 적용하여 인건비 도 아끼고 가게 유지비도
효율적으로 관리할 수 있을까? 모둠별 브레인
스토밍을 통하여 자유 롭게 의견을 제시하도록
분위기를 조성 해보자.
<아마존고의 스마트편의점> <쑤닝의 뷰(Biu) 스마트 의류 상점>
수업 단계 교수 · 학습 활동 수업 자료 및 유의점
소요 시간
▷ 스마트상점 분야
- 현재 상품화된 스마트상점 • 편의점
• 옷가게
• 아이스크림 가게 • 호텔
※ 관련 기술이 나오게 된 계기 소개 및 원리 탐색
▷ 스마트상점 정의 및 기술의 목표, 활동 - 스마트상점의 정의
- 현재의 스마트상점 기술에 대해 조사해 보기 : 인공지능, 컴퓨터비전, 센서 퓨전, 게이트웨이, - 스마트상점 기술 따라 하기
아두이노 기반으로 센서를 설치하고 회로를 작성하여 스 마트상점을 제어하는 코딩해보기
50분 [아마존고]
스마트상점의 따 라 하기 체험은 ‘모
방에서 창조’의 개 념으로 접근해야 하도록 주지함.
활동지
스마트상점이란 기술이 발달함에 따라 인터넷과 인공지능 등을 이용한 자동화 주문 시스템을 설치해 직원 없이 운영되는 상점을 말한다. 스마트상점의 핵심 기술은 ‘저스트 워크아웃 테크놀로지 (Just Walk Out Technology)’ 기술로 계산대 없는 매장이다. 이는 딥 러닝, 센서 퓨전, 컴퓨터 비전 등의 기술을 통해 아마존은 고 객이 선반에서 물건을 꺼내는 상황을 실시간으로 인식해 가상 카 트에 담는다. 선반에서 제품을 꺼내면 자동으로 가상 카트에 추 가되고 다시 돌려놓으면 카트에서 제외되는 식이다. 제품 선반에 는 센서가 달린 카메라가 설치되어 있어 고객이 물건을 고를 때 마다 연속으로 촬영해 어떤 물건을 선택했는지를 확인할 수 있는 무인상점이다.
모둠을 번호순서로 구성하거나 임의로 구성하게 되면 일부 모둠은 활발한 활동을 하지 못할 수 있다. 그러 므로 아래 그림과 같이 학생들이 D, I, S, C 항목 중 어떤 요소가 가장 많은지를 살펴보도록 하여 어떤 유형에 해당하는지 본인의 성격유형으로 정하고 D유형 학생이 I, S, C 유형 학생을 선발하게 한다. 그렇게 선발된 모 둠은 다양한 성격으로 상호협업이 되어 원활한 모둠활동이 된다. D는 모둠장이 되며 I형은 모둠원들에게 활동 중 활기를 불어 준다. S는 목표로 하는 바로 함께 동조하여 협업을 하게 된다. C형은 자신이 가진 분석력을 본 프로그램의 논리적 접근을 할 수 있도록 도와준다.
DISC 성격유형별로 모둠속의 역할을 결정하자.
모둠 구성
D I S C
(Dominance)주도형 사교형
(Influence) 안정형
(Steadiness) 신중형 (Conscientiousness)
• 의사결정을 빠르게 내린다.
• 리더십을 발휘한다.
• 빠르게 결과를 얻는다.
• 다른 사람의 행동을 유발 시킨다.
• 도전을 받아들인다.
• 기존상태에 문제를 제기한다.
• 복잡한 사안들을 잘 처리한다.
• 문제를 빠르게 해결한다.
• 개인적 성취욕이 높다.
• 통제와 감독으로부터 자유롭다.
• 새롭고 다양한 활동을 좋아한다.
• 호의적인 인상을 준다.
• 말 솜씨가 있다.
• 사람들을 즐겁게 한다.
• 사람들과 접촉한다.
• 다른 사람들을 북돋운다.
• 열정적이다.
• 사람과 상황에 대해서 낙관적이다.
• 그룹활동을 좋아한다.
• 사회적 인정, 인기를 원한다.
• 통제로부터 자유롭게 행동 하길 원한다.
• 의사표현이 자유롭다.
• 충성심을 보인다.
• 남의 말을 잘 듣는다.
• 예측가능하고 일관성 있게 일을 수행한다.
• 참을성을 보인다.
• 전문적인 기술을 개발한다.
• 다른 사람을 돕고 지원한다.
• 흥분한 사람을 진정시킨다.
• 안정되고 조화로운 환경을 만든다.
• 갈등이 적은 환경을 원한다.
• 그룹의 일원으로 인정을 받는다.
• 변화가 없는 한 현상을 유지한다.
• 세부 사항에 신경을 쓴다.
• 분석적으로 사고한다.
• 일에 대해 비판적으로 분석한다.
• 중요한 지시나 기준에 관심을 둔다.
• 외교적 수완이 있다.
• 갈등에 우회적으로 접근한다.
• 정확성을 점검한다.
• 상황, 활동에 체계적으로 접근한다.
• 업무를 수행할 때 기준이 명확하다.
• 전문기술과 성취를 인정 받고자 한다.
• ‘왜’라는 질문을 요구한다.
나의 DISC 성격유형 D, 모둠 속 역할 이끔이 이다.
Student Activities
01. 모둠 구성 및 수업 상황 제시
우리 아빠는 편의점을 운영하신다. 파트타임 직원을 두고 있지만 인건비 부담이 많다. 우리 상점에 어떤 스마 트 기술을 적용하면 인건비도 아끼고 가게 유지비도 효율적으로 관리할 수 있을까? 모둠별 브레인스토밍을 통하 여 자유롭게 의견을 제시해보자.
상황 제시
활동지 1.
Student Activities
우리 아빠 편의점을 스마트하게 만들려면 어떻게 해야 할지 브레인스토밍 기법으로 자유롭게 토론하고 의 견을 제시해보자.
♥ 예시답안 : AR 전단지 상점(퇴근 후 지하철 이용하면서 마트 전단지 상품사진을 스마트폰으로 인식 및 결제 후 집으로 배송하는 스마트상점), 상점에 들어서면 고객의 구매패턴(빅데이터 활용)에 따라 제품 추천하 는 스마트상점, 스마트상점 내에 애견 및 애묘 놀이터가 있어 쇼핑 중 스마트폰으로 확인 가능한 기능, 스마트상점 내 휴게실에서 다과를 마시며 스마트폰으로 주문 및 결제하면 직원이 쇼핑해서 가져다주 는 시스템, 쇼핑카트에 제품을 넣으면 자동계산이 되고 제품을 찾아주는 스마트카트, 상품의 유통기한 과 재고 개수를 알려주는 스마트 진열대, 고객을 따라다니며 제품을 실어 주는 스마트카트 등
※ 브레인스토밍의 규칙
- 질보다 양 : 양이 질을 창출하는 사고법 - 비판금지 : 비판은 물론 토론도 금지 - 자유분방 : 황당한 아이디어도 상관없음 - 결합편승 : 다른 사람의 아이디어를 흉내내도 됨
Guide
자동판매기의 역사는 꽤 오래되었다. 흔히 자동판매기는 정교한 기계 장치(각종 센서)와 24시간 가동 될 수 있는 전기공급 장치의 결합으로 이루어졌다고 생각한다. 물론 맞는 말이다. 사람이 없는 무인 판매 시스템의 기본 구성이 그러하다. 그래서 자판기의 역사는 최소한 전기가 일상화된 20세기부터 시작됐을 것이라 생각하기 쉽지만 그렇지 않다. 역사에 기록된 가장 오래된 자판기는 기원전 215년의 것이다. 그리 스의 기계학자ㆍ물리학자ㆍ수학자인 헤론이 지은 <공기역학(Pneumatika)>에 하나의 기술 도해가 나온 다(누가 발명했는지는 알려지지 않고 있다). 이 기술 도해에 굳이 이름을 붙이자면 ‘성수(聖水)자판기’가 될 것이다. 이는 인류의 자판기 역사의 시초가 된다. 이집트 신전에 설치되었던 이 기계는 복잡한 감응 센 서와 전기 동력원이 아닌 지렛대의 원리 하나로 설계된 심플한 기계였다. 당시 성수를 사고 싶은 신자가 들어오면 고대 그리스의 동전인 드라크마(drachma)를 기계에 올려놓는다.
그러면 그 무게로 물통의 구멍이 열리고 성수가 흘러나온다. 그 무게로 지렛대가 기울어지고 동전은 돈 통에 떨어지는 시스템이었다. 그리고 돈이 떨어지면 지렛대가 다시 기울어 물통의 구멍이 막혔다.
상업용 자판기의 시초는 18세기 영국에서 등장한 코담배와 잎담배를 팔기 위한 자판기로 현재 자판기 모습과 많이 달랐다. 이후 1822년, 영국의 출판업자였던 리처드 카릴리는 일반 대중이 정말 읽고 싶지만 정부와 법이 금지한 책들을 팔고 싶어 책 자판기를 만들어 책을 팔기 시작했다. 현재의 자판기처럼 동전 투입구가 있는 자판기는 1880년대 초 영국 런던에 등장한 우편엽서 자판기이다. 1908년, 애덤스 껌 회사 의 설립자인 토머스 애덤스가 뉴욕 지하철의 플랫폼에 자동판매기를 설치하고 껌을 판매하기 시작했다.
이 자판기의 모방으로 자판기 시장이 확산되었다.
read it 스마트상점의 역사는 자판기에서
[드라크마 동전]
[뉴욕의 껌자판기]
위처럼 첨단제품이 갑자기 등장하는 것이 아니라 처음 제품에서 모방에서 새로운 창조로 변모 되었다. 교과서를 배우는 것도 현인들이 만든 교육내용을 답사하고 모방하여 새로운 창조로 가 는 길임을 학생들에게 주지토록 해야 한다.
Guide
스마트상점 개념
Basic Concepts
스마트상점이란?
점원 없이 운영되는 점포로, 첨단기술이 점원의 역할을 대신한다. 국내에서는 금융이나 유통업계 중심으 로 비용 절약 측면에서 보급되기 시작한 무인 점포는 첨단기술의 발달로 활용 범위가 점차 확산되고 있다.
세계적으로 가장 대표적인 무인 점포는 2016년 12월 미국 시애틀에 문을 연 아마존의 아마존고(Am- azon Go)가 있다. 인공지능 무인 판매점인 아마존고의 경우 인공지능(AI), 모바일 지불 시스템, 위치 추 적 시스템, 사물 인터넷(IoT), RFID(Radio-Frequency Identification) 등 첨단기술이 집약돼 있다. 아마 존은 이런 기술을 이용해 고객의 빅데이터를 수집함으로써 향후 판매 촉진을 위한 마케팅, 신제품 개발에 활용하는 것은 물론 새로운 비즈니스 모델 창출까지 염두에 두고 있다.
한편, 국내 유통 분야에 있어서 무인 점포 편의점, 패스트푸드점, 대형마트를 중심으로 도입이 증가 추세 에 있다. 그러나 대부분 이들 업체들이 무인점포를 운영하는 이유는 무인 결제 기술을 통한 비용 절감에 집 중돼 있다는 지적이다.
이 밖에도 고객이 직접 은행 직원 없이 영상통화, 생체정보 인증 등을 통해 금융거래를 할 수 있는 은행 무인 점포가 있다. 2015년 금융위원회가 실명 확인을 복수의 비대면 방식으로 수행할 수 있도록 허용하면 서 2015년 12월 신한은행이 국내 최초로 은행 무인 점포를 도입했다.
스마트상점 사례
미국 시애틀에 개점한 아마존고는 세계 최초의 스마트상점이다. 고객이 직접 자신의 QR코드를 발급하 고 매장에 입장 시 QR코드를 인식하는 과정만 있으면 된다. 즉 매장에 입장하는 순간부터 퇴장하는 순간 까지 사람의 개입이 거의 없다.
02. 스마트상점 기술과 아두이노 기초
미국 월마트가 만든 스마트 상점 ‘샘스 클럽 나우(Sam’s club now)를 댈러스에 개점하였다. 아 마존고와 비슷하지만 스캔앤고(Scan&go)라는 앱을 통해 상품을 검색하여 정확한 위치를 안내 해 주는 지도 서비스가 아마존과 차별화 되어있다.
중국 최대 리테일 기업 징둥닷컴(JD.COM)도 무인 상점 기술을 활용한 해외 1호 ‘JD.ID X-마 트’를 인도네시아 자카르타에 열었다. JD.ID X-마트는 인공지능을 기반으로 의류부터 일용소비 재(FMCG)와 뷰티 제품까지 다양한 상품군을 갖추고 있다. 소비자들은 탈의실에서 청바지를 입 어본 이후 갈아입거나 계산대를 지날 필요 없이 바로 매장 밖으로 나갈 수 있다. 아마존고처럼 쇼핑 행태를 더욱 정확하게 파악하기 위해 첨단 컴퓨터 비전 기술을 적용하는 업그레이드를 거쳤 다. 징둥닷컴은 이번 무인점포를 인도네시아뿐 아니라 태국, 베트남 등 동남아시아 시장 확장을 통해 소비자 편익을 제공하고 있다.
중국의 ‘젠24편의점’은 컴퓨터 지전 인식, 듀얼 센서, 딥러닝 등 최첨단 과학기술로 만들어진 무인 편의점이다. 전용 앱이나 텐센트 샤오청쉬 프로그램으로 스캔을 통해 매장에 들어간 다 음 계산원을 거치지 않고 원하는 제품을 골라 나오면 된다. 이 비전 인식기술은 센서와 연동되어 RFID(전자레벨) 태그를 상품에 부착할 필요를 없앴다. 또한 빅데이터 분석을 통해 고객 맞춤형 제품 및 서비스를 제공할 수 있다. 기존 편의점에 비해 인건비는 50% 이상 절감되었다.
[아마존고]
[샘스 클럽 나우]
[젠24편의점 모습]
중국의 알라바바의 퓨쳐 마켓(Future market)이라는 스마트상점은 중국 항주에 개장하여 고 객의 얼굴을 인식하고 입장한다. 특이한 점은 해피 고(Happy Go)라는 행복지수 측정기에 웃는 얼굴을 보여주면 행복 측정값에 따라 제품 할인 혜택도 준다. 쇼핑이 끝나면 얼굴인식과 RFID 기술을 통하여 고객이 산 물건값을 알리페이 계좌에서 자동 계산이 된다. 그리고 알리바바는 항 주에 무인 호텔 페이주부커 FlyZoo도 스마트 상호작용 기술, 특히 얼굴 인식 기술을 통해 로봇이 투숙객들을 기억하며 호텔 접수 담당자의 역할을 하며 녹음된 음성 메시지를 통해 손님들의 안 내를 담당한다. 투숙객은 그들의 목소리를 통해 실내온도, 조명강도, 가전기기 등을 제어할 수 있 으며 티몰 지니라는 인공지능 관리시스템이 장착되어 있어 음성으로 식료품 및 룸서비스 주문부터 TV 채널 변경까지 가능하다.
그 외에도 알리바바는 무인카페 타오카페(TAOCAFE)는 인공지능 기반으로 방문하는 고 객을 식별하고 고객이 물건을 가지고 밖으로 나가는 순간 결제가 진행된다. 카페 내부에 설 치된 카메라는 보안 이외에도 고객의 카페 내 이동 경로를 분석하고 데이터화하여 마케팅 솔루션을 제공하기도 한다.
중국 쑤닝의 뷰(Biu)는 스마트 의류 상점이다. 뷰(Biu)라는 뜻은 총알이 날아가는 소리의 의성 어로 총알처럼 빠르게 자동 결제를 한다는 의미를 가지고 있다. 이 상점은 고객이 전자상거래에 서 구매한 구매 기록을 분석해 상품을 추천해주는 맞춤형 스타일을 제시하고 있다. 뷰 상점도 얼 굴인식을 통해서 결제된다.
[페이주부커 호텔의 로봇]
[Biu 스마트 상점]
한편 우리나라는 이마트24에서 이마트24 셀프스토어를 개점하여 아마존고와 같이 판매대에 중량 인식 센서(총 850개)를 설치하였다. 뿐만 아니라 컴퓨터 비전, 딥러닝 기반 인공지능, SSG페이, 클라우드 기반 판 매 시점 관리(POS) 등의 첨단기술이 집약된 편의점이다.
스마트상점의 세계의 첨단기술 기초 실습(아두이노 활용)
• 아두이노(Arduino)란?
'절친한 친구'라는 뜻의 이탈리아어인 아두이노는 프로젝트 이름으로 저렴하고 유용한 컨트롤 장치를 만 들기 위해서 시작되었다. 저렴하고 유용하지만 누구나 쉽게 만들 수 있는 하드웨어를 표방한 것처럼 아두 이노는 단순한 기판과 메인프로세서로 구성이 되어있다. 아두이노의 장점은 오픈하드웨어, 오픈 소프트웨 어, 오픈소스(C언어) 기반으로 제작이 가능하여 머릿속의 생각들을 직접 만들어서 작동까지 할 수 있다는 것이다. 또한 단순하게 하드웨어만 작동하는 것이 아니라 오픈소스를 활용하여 하드웨어를 원하는 기능 으로 구동이 될 수 있도록 할 수 있다. 예를 들어 아두이노를 활용하여 스마트홈의 기본인 전등, TV를 원격 으로 On/Off 할 수 있다.
이런 기능들은 이미 제품화되어 있지만 내가 원하는 세세한 부분까지는 부족한 측면이 있다. 하지만 아두 이노를 통해서라면 언제든 쉽고 간단하게 자신이 원하는 것들을 만들 수 있다. 더군다나 아두이노는 오픈하 드웨어와 오픈소프트웨어 그리고 개발이 가능한 툴과 다양한 OS(윈도우, 리눅스 등)을 지원 제공하고 있다.
• 아두이노 주요구성
[아두이노 스마트홈 모형]
[아두이노 주요구성]
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• 아두이노와 PC 연결하기
아두이노와 PC를 USB 케이블로 연결하면 USB 단자에 전원이 공급되어 아두이노에 불이 들어온다.
위의 아두이노 우노보드의 구성은 다음과 같다.
① USB 연결 : PC와 연결하여 실제 프로그램이 가능할 수 있도록 연결(전원공급)
② 외부전원 : 별도 외부전원 연결부로 9V 어댑터나 사각 건전지로 연결
③ Digital 연결 : 13개의 디지털 입출력과 6개의 아날로그 출력이 가능한 연결단자
④ 전원부 : 5V 출력과 접지가 가능한 연결단자
⑤ Analog 연결 : 6개의 아날로그 정보가 들어오게 되는 연결단자
• 아두이노 동작 방식
먼저 아두이노와 연결할 전자기기 및 부품을 함께 회로를 구성한 다음 그 회로를 어떤 순서와 조건에 따 라 동작할지를 아두이노 스케치 프로그램에서 코딩을 하게 된다. 코딩을 한 후 아두이노가 인식할 수 있도 록 컴파일을 한 후 아두이노에 업로딩을 하면 코딩의 명령에 따라 전자기기 및 부품들이 동작하게 된다.
아두이노 소프트웨어는 아두이노 공식사이트인 arduino.cc를 통해서 받을 수 있다.
위 소프트웨어를 통해서 실제 아두이노를 컨트롤하고 관련 기기들의 작동을 할 수 있는 프로그램을 할 수 있 다. 기존 C언어와 거의 같아 접근하기 편하며 인터넷에 각종 예제들이 널려있어 필요한 부분을 참조하면 된다.
• 아두이노 주변장치와 센서(스마트상점을 위한 핵심부품 중심으로 선정)
아두이노 보드에는 연결단자가 존재한다. 우노보드를 기준으로 디지털 13, 아날로그 6개의 연결단자가 존재하고 그것을 통해서 외부 다양한 센서, 장치, 확장쉴드와 연결할 수 있다. 본 프로그램에서 사용되는 아두이노에 연결된 부품은 다음과 같다.
[Support Arduino를 선택하여 다운로드 함] [다운로드 된 프로그램을 설치하고 코딩을 함]
- RGB LED : 스마트상점에서 조명등 역할을 하는 LED의 특징은 (+), (-)가 구분되어 있다는 것이다. RGB 단자 각 핀에 +신호가 연결되고 I라고 표기된 곳 은 아두이노의 GND에 연결된다.
- Cds(조도센서) : 스마트상점에서 빛의 밝기를 감지해서 빛의 강약에 따른 정보를 아두이노에 제공해주어 전등을 켜거나 블라인드 창문을 열어 준다.
- LCD display : 스마트상점에서 LCD는 광고판(간판)을 대신하며 간단하게 글자나 숫자를 표시할 수 있는 액정표시장치이다.
- 온습도센서 : 스마트상점에서 온습도센서를 활용하여 온습도를 측정한 후 상점 내 에 있는 에어컨 및 환풍기를 제어할 수 있다.
- 적외선 센서 : 스마트 상점에서 적외선센서를 활용하여 광고판TV앞에 사람이 있 는지 없는지 감지하여 사람이 너무 가까이 있으면 시력보호 차원에서 TV전원을 꺼버린다.
- 브레드보드 : 부품을 꽂아 회로를 연결하기 쉽게 만든 보드로 별도의 납땜이 필요 없다.
- 점퍼케이블 : 브레드보드에 꽂힌 부품과 외부에 있는 센서와 아두이노 간의 연결 선 역할을 해준다.
- 블루투스 송수신기 : 블루투스는 근거리 무선송수신 기술로서 아두이노에 블루투스 송수신기를 부착하여 타 기기(스마트폰 등)와 무선으로 연동 하여 제어할 수 있다.
- 서보모터 : 스마트상점에서 서보모터는 블라인더를 앱을 통하여 원격제어로 열고 닫는 데 사용하며 회전수, 회전각 등을 조절할 수 있다.
- 피에조 : 스마트상점에서 음향장치인 스피커로 사용된다.
아두이노를 활용하여 LED를 깜빡거리기 위한 코딩이 필요하다.
먼저 스케치 프로그램을 열고 아래 그림과 같이 입력하고 노란 체크 버튼을 누르면 컴파일이라는 작업 을 통해 컴퓨터나 아두이노가 알 수 있는 기계어로 바뀌게 된다.
소스코드는 아두이노에게 어떻게 동작하라고 명령을 작성한 것이라고 보면 된다. 아래 7번은 아두이 노에 꽂을 수 있는 단자 번호이고 pinMode, digitalWrite 등은 어떤 기능을 가지고 동작할 수 있는 함수 이다. pinMode(7, OUTPUT)는 7번을 핀에 그 기능을 OUTPUT 출력 기능이고 digitalWrite(7, HIGH) 는 7번에 연결된 부품이나 점퍼선에 HIGH(전기를 보냄)를 보내 켜질 수 있게 만든 것이다. 이 작업이 끝나면 오른쪽 화살표 버튼을 눌러 아두이노의 메모리에 코드를 업로드 해야 한다. 한번 업로드 된 코 드는 아두이노에 전기를 공급하지 않아도 없어지지 않는다.
[프로그램 코딩 및 컴파일]
참고로 브레드보드 연결방법은 아래 그림의 구조를 보면 쉽게 이해할 수 있다.
브레드보드의 수많은 구멍 아래에는 금속이 연결되어 있다. 구멍에 부품을 꽂으면 금속에 꽂히는데 이때 같은 금속에 부품이나 점퍼선이 꽂히면 서로 연결되는 것이다.
[아두이노 LED 점등 회로구성]
[브레드보드 회로구성(앞, 뒷면)]
[아두이노 연결]
빅데이터 기술은 기존 기술과 비교해 데이터 처리에 들어가는 비용은 줄여주면서 빠르고 정확한 결과를 보여줄 뿐만 아니라 데이터를 바라보는 시각을 변화시키고 있다. 과거에도 끊임없이 연구했지만 제대로 구현하지 못하던 기술을 생각의 전환으로 가능하게 한 것이다.
인공지능은 지능이 없는 기계에 사람처럼 지능을 갖게 하는 것이다. 이를 위해서 과거 연구에서는 기계 가 사람처럼 동작하기 위한 기술을 개발하였다. 예를 들면 사람처럼 추론하는 기계, 사람처럼 사물을 이 해하는 기계, 사람처럼 인식하기 위해 상황이나 정보를 복합적으로 표현하는 기술에 대해서 연구해왔 다. 하지만 최근의 빅데이터 연구에서는 다른 시각의 접근이 시도되고 있다. 대표적인 예가 IBM의 왓슨 (Watson)과 구글의 번역 시스템, 구글의 독감예보시스템이며 인공지능에 어떤 변화가 있었는지 살펴보자.
IBM의 왓슨은 퀴즈쇼에서 사람과 경합한다. 사람이 말하는 질문을 이해하고 정답을 찾아서 경쟁자들 보다 먼저 맞춰야 한다. 이를 위해서 왓슨은 문장으로 되어 있는 사람의 질문을 의미적으로 이해하고, 정 답을 실시간 검색하고, 정답 후보들에서 어떤 것이 더 정확한지 검증하고, 사람의 문장으로 대답해야 한 다. 이상의 과정에서 가장 쉬운 것은 사람의 문장으로 대답하는 것이다. 기존의 인공지능 기술을 적용하 면, 오랜 시간 동안 다양하고 정확한 정보(백과사전 지식)를 입력하여 왓슨이 자신의 지식으로 인식하도 록 하여 그 안에서 답을 찾아야 한다. 하지만 퀴즈쇼는 넌센스, 시사, 오락 등의 다양한 주제를 포함하 고 있어서 학습이 쉽지 않다. 그래서 IBM은 전통적인 인공지능 대신에 빅데이터 검색을 통해 정답의 후보 를 찾고 다시 정답에 대한 증거 자료를 찾아 대답의 정확성을 높이고 빨리 다양한 분야의 질문에 답할 수 있는 왓슨 컴퓨터를 만들어 낸 것이다. 구글의 번역 시스템은 영어와 불어 사이의 번역을 위해서 언어 형 태소 분석 대신에 빅데이터를 활용한다. 기존의 인공지능은 각각 언어에 대한 형태소 분석과 언어에 대한 학습을 통하여 영어와 불어의 변환을 제공하는 방식이다. 그러나 이와 같은 번역 방법은 번역 결과물에 대한 만족도가 낮고 학습에 많은 시간과 비용이 든다는 문제점이 있다. 구글은 기존 방식 대신에 6개 국 어로 번역된 유엔 회의록과 23개 국어로 번역된 유럽 국회 회의록을 번역 엔진에 입력하여 유사 문장과 어 구를 바탕으로 번역하는 시스템을 개발하였다. 이 시스템은 영어, 불어, 독일어 등 라틴계 언어 번역에서는 전문가 수준의 번역을 제공하고 있다. 구글은 번역 이외에도 독감예보에서 기존과 다른 방식을 도입하고 있다. 기존의 독감예측시스템은 슈퍼컴퓨터를 이용하여 학습과 자료 분석을 통해 예측하는 방식이었다.
반면 구글은 사용자들의 검색 통계를 기반으로 시간별, 지역별 독감 유행 정보를 제공했는데 미국 질병통 제센터의 발표 내용과 거의 일치하는 것을 확인할 수 있었다.
지금까지 인공지능은 실현할 수 없는 학문적인 한 분야로 생각했었다. 하지만 생각의 전환과 집단지성, 크라우드소싱 개념의 도입으로 새롭게 해석되고 발전하고 있다.
read it 인공지능에 대한 인식변화
불가능한 것도 조금씩 천천히 성취하고 도전하다 보면 불가능을 넘을 수 있다. 학생들이 한번 에 벼락치기로 얻어 목적을 달성하는 것보다 완벽하지 않지만 조금씩 꾸준히 노력하면 자신의 진로와 관련된 꿈을 달성할 수 있도록 지도하자.
Guide
03. 스마트상점 기술 따라 하기 Follow Me 아두이노를 활용한 스마트상점 기술 따라하기
아두이노로 스마트상점 제작
직원이 없는 스마트상점의 핵심기술로 아두이노로 구현하고 스마트상점에 관련 기구를 설치해보자.
- 스마트폰으로 스마트상점 전등, 에어컨, 제습기 가전 제어하기 - 스마트상점의 간판(광고판) 만들기
- 햇빛에 따라 움직이는 스마트 블라인드 만들기 - 스마트상점의 쾌적함을 책임지는 온습도 제어기 만들기 - 스마트상점의 분위기를 책임지는 오디오 만들기 - 스마트폰으로 제어하는 스마트상점 만들기
아두이노 우노(USB케이블 포함), 보조배터리, 서보모터(SG-90), 브레드보드(half size), 수동부저, 점퍼 케이블, 온습도센서, 블루투스모듈(HC-06), 저항(가변저항 10KΩ, 220Ω), LCD(I2C용), LED 3파이 빨 강 2개, 흰색 고휘도 LED 3파이, 1개, 목공본드, 컴퓨터, 글루건, 폼보드, MDF, 안드로이드 스마트폰
체험 내용
필요한 부품 및 기기
[준비물]
아두이노 기본원리 기반으로 인터넷 서핑을 통한 다양한 예제를 통하여 스마트 상점 을 구축할 아이디어를 찾을 수 있다.
모둠별로 부품셋트를 구매하여 실험하면 시간절약은 물론 함께 배우는 협업능력을 배 울 수 있다.
- 디지털 신호 : 디지털은 On과 Off, 두 가지의 상태만을 갖고 있고, 이 두 가지의 상태로 데이터를 전송 하거나 조작 등을 할 수 있다. 아두이노에서 사용되는 ATmega328마이크로 콘트롤러 에서 On은 1과 같으며 High 신호로 표현하며 Off는 0과 같으며 Low 신호로 표현한다.
아두이노 회로에서 전기 회로에서 이 두 상태를 로직레벨이라 한다.
- 펄스폭 변조 : 디지털 신호로 아날로그 회로를 제어하는 방법으로 아날로그 신호는 시간에 따라 연속 적인 값의 변화를 보이는 반면, 디지털 신호는 제한된 신호(0 또는 1)의 값만을 갖는다.
5V의 신호를 출력한다고 가정한다면, 아날로그는 정확히 5V가 아니라 시간에 따라 0~5V 범위 내 임의의 실숫값을 가지며, 디지털의 경우 0V(off) 또는 5V(on) 값만을 가 진다. 펄스폭 변조 (PWM)방식을 사용하여 아날로그 신호와 같이 다양한 값을 표현해 줄 수 있다. 일정 주기로 On과 Off를 반복하여 사각파를 만들고, On으로 설정된 시간의 비율 (duty cycle)을 조정함으로써 출력 전압에 변화를 주는 것이다.
▶ 스마트폰으로 스마트상점 전등, 에어컨, 제습기 가전 제어하기
- 준비물 : 아두이노 우노, 저항(220Ω), 5파이 LED, 블루투스(HC-06), 브레드보드 - 동작 방식 : 스마트상점에 스마트폰으로 원격으로 상점의 전등을 제어할 수 있다.
- 기본 회로 :
첨단제품 속 과학원리
스마트상점 기술 체험하기
회로결선시에는 회로보호를 위해 아두이노에 전원을 인가하지 않는다.
블루투스 모듈의 이름과 암호를 별도로 부여할 수 있는 방법이 있으며 이를 통하여 많 은 모둠이 실습시에 혼선을 방지할 수 있다.
Follow Me
- 소스코드 :
#include <SoftwareSerial.h>
SoftwareSerial BTSerial(2,3);//아두이노Tx:2, Rx:3에 연결 int LED = 13;
void setup( ) {
Serial.begin(9600);
BTSerial.begin(9600);
pinMode(LED,OUTPUT);
}
void loop() {
if(BTSerial.available()) { char data = BTSerial.read();
Serial.write(data);
if(data == 'a') { digitalWrite(LED,HIGH);
}
if(data == 'b') {
digitalWrite(LED,LOW);
} } }
- 앱 제어방법 : 제공한 스마트폰 앱(안드로이드용)을 통하여 On/off을 실 습해 본다.
※ 220Ω저항은 LED에 적정전압을 유지하여 LED를 회로 보호하기 위한 것으 로 LED에 따라 반드시 부착할 필요는 없다.(고휘도 LED 흰색이면 문제없음), 위 기능은 스마트상점의 에어컨, 제습기 LED 전원 제어에 응용될 수 있다.
본 교재에서 사용되는 앱은 별도로 개발되어 제공되며 구글 플레이어에서 Aruino bluetooth controller나 nRF Toolbox를 다운받아 테스트해 볼 수 있다.
- 준비물 : 아두이노 우노, LCD, 블루투스(HC-06), 브레드보드
- 동작 방식 : 스마트상점의 간판(광고판)은 고객에게 마케팅 용도로 사용되기도 한다. 또한 상점 이 영업 중이면 간판을 스마트폰으로 켜고 영업 중이 아니면 Off 할 수 있다. 특별한 날에는 스마트폰을 통하여 간판에 다른 글자를 출력하여 마케팅할 수도 있다.
- 기본 회로 :
- 소스코드 :
#include <SoftwareSerial.h> //블루투스 관련 헤더
#include <LiquidCrystal_I2C.h> //lcd 관련 헤더
LiquidCrystal_I2C lcd(0x27, 16, 2); //lcd 주소값, 한줄 가로 16자로 2줄로 구성 SoftwareSerial bt(2,3);//블루투스 Tx를 아두이노에 2번, Rx를 아두이노에 3번에 String inputString = ""; // inputString문자열 선언
bool stringComplete = false; // stringComplete=거짓 void setup()
{
Serial.begin(9600); //속도제어 bt.begin(9600);
lcd.begin();
lcd.backlight();
inputString.reserve(200); //입력 문자열 200자 제한 }
void loop() {
if (stringComplete) //stringComplete가 참일때 {
Serial.print(inputString); // 시리얼 모니터에 inputString 출력 lcd.print(inputString); // lcd에 inputString 출력
스마트상점의 간판(광고판) 만들기 inputString = ""; //inputString 초기화
stringComplete = false; //inputString=거짓 }
if (bt.available()) //bt 문자를 받았을때 {
char inChar2 = (char)bt.read(); //inCharBt에 bt가 읽어들인 문자를 넣음 inputString += inChar2; //
if (inChar2 == '\n') //입력이 종료되었을때 {
stringComplete = true; // stringComplete=참 }
} }
void serialEvent() //블루투스 관련 함수 {
while (Serial.available()) // 시리얼 문자를 받았을때 {
char inChar = (char)Serial.read(); //시리얼이 읽어들인 문자입력 inputString += inChar; //
if (inChar == '\n') // 입력이 종료되었을때 {
stringComplete = true; //stringComplete=참 }
} }
LiquidCrystal_I2C의 lcd주소값이 0x27로 동작되지 않는경우에 0x3F를 입력 하여 테스트해본다. 물론 주소를 찾을 수 있는 소스코드를 인터넷에서 검색할 수 있다.
간판 글자를Serial bluetooth terminal 앱을 설치하여 테스트해볼 수 있다.
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- 준비물 : 아두이노 우노, 저항(220Ω), 5파이 LED, 서보모터(SG-90), 브레드보드, 조도센서 - 동작 방식 : 조도센서를 통하여 스마트상점에 들어오는 햇빛의 양을 측정하고 햇빛의 양이 원하
는 기준보다 많으면 블라인드를 내리고 적으면 올리도록 아두이노가 서보모터를 제 어한다. 그리고 주위가 어두우면 자동으로 LED 전등이 켜진다.
- 기본 회로 :
- 소스코드 :
#include <Servo.h>
int motor = 5; // 서보모터의 핀 번호 int LED = 6; // LED의 핀 번호 Servo servo;
void setup() {
Serial.begin(9600); // 시리얼 통신, 속도는 9600 servo.attach(motor); // 모터 시작
pinMode(motor,OUTPUT); // 모터 출력 }
햇빛에 따라 움직이는 스마트 블라인드 만들기
본 실험에서 블라인드는 서보모터에 붙어 있는 건물 모형의 지붕에 위치한 환기창으 로 구현된다.
void loop() {
int sensor = analogRead(A0); // 조도센서의 데이터 받아오기 if (sensor > 1000)
{ // 주위가 어둡다면
digitalWrite(LED, HIGH); // led 켜주기 for(int i = 0; i < 180; i++){ // 서보모터의 각도를 180도로 servo.write(i);
delay(10);
}
while(sensor >=1000 && sensor <= 1023) { // 조도센서의 빛 밝기에 변함이 없을 때 delay(100);
sensor = analogRead(A0); // 조도센서의 값 재입력 }
} else
{ // 주위가 밝다면
digitalWrite(LED, LOW); // led꺼주기 for(int k = 180; k> 0; k--)
{ // 서보모터의 각도를 0도로 servo.write(k);
delay(10);
}
while(sensor >= 0 && sensor < 1000) { // 조도센서의 빛 밝기에 변함이 없을 때 delay(100);
sensor = analogRead(A0); // 조도센서의 값 재입력 }
} }
- 준비물 : 아두이노 우노, 저항(220Ω), 5파이 LED, LCD(I2C), 온습도센서(DHT11), 브레드보드 - 동작 방식 : 온습도센서에서 측정된 기준값에 따라 아두이노가 RGB LED(에어컨 전원)을 켜고
끄는 것을 판단하게 된다. 만약 사람이 있을 때 에어컨이 가동되게 만든다면 적외선 센서를 활용할 수도 있다.
- 기본 회로 :
※ LCD의 SDA 아두이노의 A4, SCL은 A5에 연결하고 온습도센서는 아두이노 3번에 연결한다.
- 소스코드 :
#include "DHT.h" // DHT11를 사용하기 위한 라이브러리 호출하기
#include <LiquidCrystal_I2C.h> //LCD 라이브러리 추가
#define DHTPIN 2 // 온습도 센서를 디지털 2번 핀에 연결합니다.
#include <Wire.h>
#define DHTTYPE DHT11 DHT dht(DHTPIN, DHTTYPE);
LiquidCrystal_I2C lcd(0x3F, 16, 2); //LCD객체를 생성하고 0x3F가 안되면 0x27사용 void setup()
{
Serial.begin(9600); // 통신속도(Baudrate)를 9600으로 설정 dht.begin();
스마트상점의 쾌적함을 책임지는 온습도 제어기 만들기
온습도 정보를 LCD에 표시하는 실험으로써, 이 정보를 제습기 가전을 연동할 수 있다.
lcd.init( ); //LCD 초기화 lcd.backlight( );
}
void loop() {
// 온습도센서로 온도와 습도값 측정 float humidity = dht.readHumidity();
float temperature = dht.readTemperature();
if (isnan(humidity) || isnan(temperature) ) { Serial.println("Failed to read from DHT sensor!");
return;
}
//측정된 온도, 습도값을 시리얼 모니터에 출력 Serial.println((int)temperature);
Serial.print(" *C, ");
Serial.print((int)humidity);
Serial.println("%");
//LCD에 출력할 습도메시지 만듦 String humi = "humi: ";
humi+=(String)humidity;
humi+="%";
//LCD에 출력할 온도 메시지를 만듦 String temp ="Temp:";
temp +=(String)temperature;
temp += "C";
lcd.setCursor(0, 0);
lcd.print(humi);
lcd.setCursor(0,1);
lcd.print(temp);
delay(1500);
}
