녹색․에너지 전문가가 되어

2014 학교급 : 중학교 융합인재교육(STEAM) 구 분 : 학생용 프로그램

녹색․에너지 전문가가 되어

‘연료 전지를 이용한 비상등 만들기’

2.4MW급 연료전지발전소(경기도 고양시 일산동구)

<차 례>

Prologue ··· 1

모듈 1 1차시 상황제시 ··· 3

2차시 상황제시 ··· 8

모듈 2 3~4차시 창의적 설계 ··· 17

5차시 감성적 체험 ··· 24

모듈 3 6차시 진로 활동 ··· 27

7차시 진로 활동 ··· 31

8차시 진로 활동 ··· 35

9차시 진로 활동 ··· 42

10차시 감성적 체험 ··· 45

Prologue

전기가 없는 우리의 생활

지하철역에서 친구를 기다리던 승범이는 갑자기 주변이 깜깜해져서 놀 랐습니다. 혹시 2003년의 대구 지하철 화재 사고와 같이 화재가 발생하 여 정전이 된 것은 아닌지 떨리는 마음으로 벽을 더듬거리며 비상구를 따라 나가려 했습니다. 하지만 잠시 후 방송에서는 단순한 정전이라고 했 지만, 이럴 때 간단하게 켤 수 있는 플래시가 있다면 좋을 것이라 생각했 습니다.

우리나라는 2011년 9월 15일에 전국적으로 정전이 되어 많은 사람들이 불편과 피해를 겪었습니다. 정전이 되어 승강기에 갇히기도 하였고, 병원 에서는 수술이 중단되기도 하였습니다. 전국적으로 전기 소모량이 많아지

불필요한 전기 소비를 줄이면서 전력 소모가 적은 가전 제품을 사용한 다면 정전과 같은 사고는 일어나지 않을 겁니다. 더불어 전기의 소비량이 줄어든다면 발전소에서의 에너지 소비량이 줄어 탄소배출량을 줄일 수 있어, 지구온난화를 늦추고 방지하는데 우리나라도 공헌을 할 수 있을 것 입니다.

우리 인간은 화학에너지로 전기에너지를 만들거나, 전기를 저장하여 필 요할 때 사용하기 위해 전지를 개발하였습니다. 공장에서 생산되는 전지 에는 한 번만 사용할 수 있는 1차 전지와 여러 번 사용할 수 있는 2차 전지가 있습니다. 사용 목적과 용도에 따라 1차 전지나 2차 전지를 선택 하여 사용하지만, 지속적으로 사용될 곳이라면 2차 전지를 사용하는 것이 좋습니다. 그래서 우리가 흔하게 사용하는 휴대전화나 노트북 배터리로 2 차 전지를 사용하는 겁니다. 이런 2차 전지를 환경오염을 시키지 않고 오 랫동안 사용할 수 있게 발전시킬 수 있다면 우리 생활이 좀 더 윤택해지 겠죠?

우리 주변에서 삶을 편리하게 해주는 편의시설이나 기계들은 대부분 전 기로 움직인다고 해도 지나친 말이 아닙니다. 원자력, 화력, 수력과 같은 기본적인 발전에서부터 태양광이나 풍력발전에 이르기까지 엄청난 양의 전기를 생산해내야 하는 것은 각 나라마다 매우 중요한 일이 아닐 수 없 습니다. 유일하게 가지고 다닐 수 있는 발전 방식이 태양광이지만 부피가 커서 불편합니다. 그럼 뛰어난 성능의 배터리를 만들어 보급한다면 어렵 게 발전한 전기를 제대로 활용하는 것입니다.

이렇게 훌륭한 배터리를 기반으 로 전력소모가 많은 형광등이나, 백열전구 대신LED(Light-Emitting Didde) 를 사용한다면 우리나라의 전력 부족문제3로 인한 정전 사태 등의 발생 비율은 줄어줄 것입니 다.

생각 펼치기

1차시

전기의 발생과 이용

휴대 전화, 컴퓨터, 텔레비전 등 일상생활에서 사용하는 대부분의 제품 들은 거의 전기를 이용합니다. 전기는 발전소에서 만들어져 가정, 학교, 회사에 전달되어 다양한 형태의 에너지로 변환되어 사용됩니다.

우리나라는 이러한 전기를 주로 수력 발전소, 화력 발전소, 원자력 발 전소에서 생산합니다.

화력발전소는 연료를 연소하여 발생하는 열 에너지를 이용하여 발전기 에 연결된 터빈을 구동시키고 이를 이용하여 전기를 생산하는 발전소입 니다. 화력발전소는 사용 연료에 따라 석탄 화력발전소, 중유 화력발전 소, 석탄-중유 혼합연소 화력발전소, LNG화력발전소, LPG화력발전소와 같이 구분되기도 합니다.

원자력 발전소는 우라늄과 같은 방사성 동위원소의 핵분열 과정에서 나 오는 열 에너지를 이용하여 고온 고압의 수증기를 만들고 이를 이용하여 증기 터빈을 구동시켜 발전합니다. 사용된 수증기는 냉각탑을 거쳐 냉각 되어 재사용됩니다. 프랑스의 경우 전체 전기의 70% 이상을 핵발전소에 의존하고 있지만, 스리마일 섬 원자력 발전소 사고와 체르노빌 원자력 발 전소 사고, 후쿠시마 제1 원자력 발전소 사고 같은 대형 핵발전소 사고이 후 부작용에 대한 반대여론이 확산되고 있다.

수력발전소는 댐과 같은 설비를 통해 물을 가두고, 이 물이 높은 곳에 서 낮은 곳으로 이동할 때 발생하는 에너지로 발전기에 연결된 수차를 돌려 발전하는 발전소입니다.

전력 수요가 적을 때는 상부 저수지로 물을 올려 보내고, 전력이 필요

이렇듯 다양한 발전소에서 생산된 전기는 송전탑, 변전소 등을 거쳐 전 기를 사용하는 곳까지 전달하게 됩니다. 이때 발전소에서 변전소까지 전 기를 보내는 것을 송전, 변전소에서 전기를 사용하는 곳까지 전기를 보내 는 것을 배전이라고 합니다.

전기를 공급받은 가정, 학교, 회사는 사용하는 목적에 따라 열, 빛, 동 력, 전자파 등 다양한 형태로 전기를 변환하여 사용하게 됩니다.

전기 공급

<출처 : 기술가정 교과서, 교문사, 2013, p.131>

이러한 많은 발전소에서 만들어진 전기는 우리의 생활을 편리하게 해 주는 없어서는 안 되는 중요한 자원입니다. 하지만 화석 에너지의 고갈, 원자력 에너지 사용에 대한 반대 여론 확산, 극심한 가뭄 등이 일어나면 우리의 생활은 어떻게 될까요? 여러분의 생각을 자유롭게 적어 봅시다.

전기와 관련된 직업을 조사해 봅시다.

활동 1. 워크넷에서 다음과 같은 방법으로 전기와 관련된 직업을 조사해 봅시다.

따라하기 : 워크넷 -> 직업진로 -> 직업정보 검색에 ‘전기’ 입력 후 검색결과 중 관심 있는 직업의 정보 요약

요약

활동 2. 커리어넷에서 다음과 같은 방법으로 전기와 관련한 직업과 관련 학과를 조사해 봅시다.

따라하기 : 커리어넷 -> 통합검색 -> ‘전기’ 입력 후 검색 결과 중 관 심 있는 직업과 학과 정보 요약

관심 직업

학과 정보

생각 다지기

1차시

지금까지 전기의 필요성과 발생과 이용, 그리고 이와 관련된 직업 세계 에 대하여 알아봤습니다.

내가 생각하는 나’와 전기와 관련된 직업세계를 생각해 봅시다. 전기와 관련된 직업의 세계 역시 아주 다양합니다. 전기와 관련된 전문가 및 관 련 종사자를 살펴보면 물리/수학/공학 전문가, 생명과학/보건 전문가, 교 육 전문가 등 다양한 분야의 전문가가 있습니다.

따라서 자신의 적성 및 흥미가 이공계와 관련이 적다고 판단되어도 전 기와 관련된 직업 세계는 여러분에게 넓게 열려 있습니다.

내가 살펴본 ‘나’와 전기와 관련된 직업세계가 맞지 않더라도 관련된 이공계 분야 전문 직업으로 진출할 수 있습니다. 내가 이공계열로 진학하 기 위해서 어떤 노력을 해야 할까요?

생각 되돌아보기

1차시

지금까지 ‘직업의 세계’를 알아보았습니다. 특히 전기와 관련된 직업에 대하여 살펴보았습니다. 그럼 지금까지 활동한 내용들에 대해서 평가해 봅시다.

항목 평가

상 중 하 1 나는 수업에 열중하였습니다.

2 나의 대하여 진지하게 고민해 보았습니다.

3 전기와 관련된 진로 분야를 진지하게 생각해 보았습 니다.

4 다양한 전기 발전 방식에 대하여 알게 되었습니다.

5

특별히 수업에 대해 칭찬할 점이나 아쉬운 점은 무엇인가요?

생각 열기

2차시

배터리가 왜 이렇게 빨리 닳을까?

우리의 일상 생활에서 없어서는 안될 휴대전화.

하지만 많이 사용하는 만큼 배터리가 오래 가지 않아서 겪어야 하는 많 은 불편함이 있습니다.

휴대전화 배터리는 왜 이렇게 빨리 닳을까요? 휴대전화 배터리를 좀 더 오래 사용할 수 있는 방법은 없는 걸까요?

생각 쑥쑥

1. 휴대 전화 배터리가 금방 방전되는 이유는 무엇일까요?

2. 휴대 전화 배터리를 오랫동안 사용할 수 있는 방법이 있을까요?

3. 우리 주변에서 배터리를 사용하는 제품은 무엇이 있나요?

4. 이번 시간을 통해서 새롭게 배운점이나 느낀 점이 무엇인지 발표해 봅시다.

생각 펼치기

2차시

내가 사용하는 전지의 문제점과 해결방안은?

우리가 일상 생활에서 널리 사용하는 리튬 이온전지는 다른 전지에 비 해 가볍고, 기전력이 크며, 관리가 용이하고, 자가 방전에 의한 전력 손 실이 매우 적다는 탁월한 강점을 가지고 있습니다. 반면에 제조된 직후부 터 열화(degrading)가 시작되어 사용하든지 사용하지 않든지에 관계없이 시간의 흐름에 따라 노화되며, 온도에 민감하여 온도가 높을수록 노후가 빨리 진행되고, 잘못 취급하면 심각한 안전 문제가 야기되며, 전류를 저 장하는데 한계가 있다는 단점이 있습니다.

이 외에도 많은 전지가 일상생활에서 사용되고 있으며 현재 표준 현태 로 제조되어 판매되고 있는 전지는 AA, AAA, C, Sub_C, D, 9볼트 등 이 있습니다. 이 중에서 여러 번 충전해서 사용할 수 있는 2차 전지는 니 켈 카드뮴(Ni-Cd) 전지, 니켈 수소(Ni-MH) 축전지, 리튬 이온 폴리머 (Li-ion polymer) 전지 등이 있습니다.

구분 니켈 카드뮴 니켈 수소 리튬 이온 폴리머

용량 작다 크다 크다

메모리

효과 많다 보통 없다

특징 급속 충전과 방전에 유리 가격이 저렴함 디자인 변형이 자유로움

용도 전동 드라이버 등 AA건전지 등 무선전화기 등

수 있습니다.

연료전지는 무공해, 높은 발전효율과 폐열 이용율 등으로 전체 에너지 효율의 향상을 도모 할 수 있어, 신에너지의 선두주자로 부상하고 있습니 다. 수력, 화력, 원자력에 이어 제 4세대 발전기술로써 기대대고 있으며, 환경적인 면에서 NOx, SOx 등을 거의 발생하지 않아 환경보호에 공헌함 으로써 본격 도입이 기대되고 있는 기술입니다.

특히 고분자 연료전지는 타 연료전지에 비하여 저온 동작, 소형화가 용 이함으로 차세대 자동차의 새로운 동력원, 주택용 전원, 분산전원, 비상 전원 및 휴대전화, 노트북 컴퓨터의 전원으로서 실용화 가능성이 높아 전 세계적으로 개발이 왕성하게 진행되고 있습니다. 또한 자동차업계는 배기 가스의 영향에 의한 지구온난화, 환경악화가 문제가 되어 종래의 내연기 관을 대신할 수 있는 저공해 동력원 탑재 자동차 개발이 시급히 요구되 고 있습니다. 차세대 동력원으로 가장 주목과 기대를 받고 있는 고분자연 료전지는 학계, 정부 및 산업계의 개발 노력으로 최근 5년에 세계적인 개 발 경쟁이 크게 전개되고 있는 실정입니다.

연료전지의 고효율, 무공해 발전 특성으로 2000년 이후 연료전지의 급 속한 보급이 이루어 질 것으로 예측되며, 시장진입을 위한 기술개발의 장 기전망을 분석해 보면 이미 국외적으로는 2000년까지 실증시험용 시스템 의 보급을 통한 최소시장을 확보한 후 2000년부터 대량생산을 통한 기업 화 단계를 거쳐, 정부지원으로부터 완전 독립된 시장확보 단계로 진입할 것으로 판단됩니다. 국내적으로도 시기적으로 약간 느리지만 이러한 과정 을 거칠 것으로 진단되고 있습니다.

따라서 현재 청소년들이 미래 직업 사회에서 신재생 에너지 분야 중 연 료 전지와 관련하여 자신의 적성과 흥미를 살린다면 다양한 직업 세계에 서 자신의 능력을 발휘할 수 있을 것입니다.

내가 생각하는 기존 전지의 문제점을 적어봅시다.

생각 다지기

2차시

기존 전지의 문제점

우리는 일상 생활의 많은 분야에서 전기를 사용하고 있습니다. 그리고 휴대용 전기제품의 사용을 위해 배터리라 불리는 전지를 사용하고 있습 니다. 이러한 다양한 전지들은 기존 발전소에서 생산되는 전기를 일시 저 장하여 사용하는 형태로 우리가 많이 사용하는 전지는 사용하기 편리하 지만 여러 가지 문제점을 가지고 있습니다.

내가 생각하는 기존 전지의 문제점을 해결할 수 있는 방안을 적어 봅 시다.

기존 전지 이외에 휴대용 전기 제품에 전기를 공급 할 수 있는 방법 을 생각해 봅시다.

생각 되돌아보기

2차시

연료전지의 필요성

연료전지는 수소와 산소가 가진 화학적 에너지를 직접 전기 에너지로 변환시키는 전기화학적 장치로, 수소와 산소를 양극과 음극에 공급하여 연속적으로 전기를 생산하는 새로운 발전 기술입니다. 이러한 연료 전지 는 작동 온도와 주로 사용되는 연료의 형태에 따라 알칼리형(AFC), 인산 염형(PAGC), 용융 탄산염형(MCFC), 고체 전해질형(SOFC), 고분자 전해 질형(PEMFC) 등으로 구분됩니다.

연료 전지의 일반적인 특성은, 연료가 전기화학적으로 반응하여 전기를 생산하는 과정에서 발생하는 열을 이용하여 효율을 80% 이상으로 높이 는 고효율 발전이 가능합니다. 이는 기존의 화력 발전에 비해 효율이 높 으므로 발전용 연료의 절감이 가능하고 열병합 발전도 가능합니다. 또한 아황산가스 및 이산화탄소의 배출량이 석탄 화력 발전의 1/38과 1/3 정 도이며, 소음도 매우 적어 공해 배출 요인이 거의 없는 무공해 에너지 기 술입니다.

이와 더불어 건설 기간의 단축 및 설비 용량의 증감이 가능하고 발전소 설치 장소 선정 용이합니다. 따라서 도심 지역 또는 건물내 설치가 가능 하여 경제적으로 에너지를 공급할 수 있으며, 천연 가스, 도시 가스, 나 프타, 메탄올, 폐기물 가스 등 다양한 연료를 사용할 수 있으므로 기존의 화력 발전을 대체하고, 열병합 발전소, 무공해 자동차 전원 등에 적용될 수 있습니다.

연료 전지 발전 시스템은 수소를 함유한 일반 연료(LPG, LNG, 메탄, 석탄가스 메탄올 등)로 부터 연료 전지가 요구하는 수소를 많이 포함하는 가스로 변환하는 연료 개질 장치, 연료 개질 장치에서 들어오는 수소와 공기 중의 산소로 직류 전기와 물 및 부산물인 열을 발생시키는 연료 전 지 본체, 그리고 연료 전지에서 나오는 직류를 교류로 변환시키는 전력 변환 장치로 구성됩니다. 이와 같은 기본적인 장치 외에도 연료 전지의

효율을 높이기 위해서는 연료 전지 반응에서 생기는 반응열과 연료 개질 과정에서 나오는 폐열 등을 이용하는 장치가 부수적으로 필요합니다.

연료 전지의 개념

연료 전지 기술을 선도하고 있는 미국은 1962년 제미니 계획에 의하여 우주 및 군용의 알칼리 연료 전지 연구를 처음 시작하였습니다. 그 후 1969년 28개 가스회사가 중심이 되어, 주거용 및 상업용 인산염형 연료 전지 기술 개발을 위한 9년 계획인 TARGET(Team to Advanced Research for Gas Energy Transformation) 프로그램을 수립하고, 이 를 UTC(United Technology Corp. 현재 IFC : International Fuel Cell) 사에 개발을 위탁함으로써 시작되었습니다. 최근에는 FCG-1 계획 에 의해 IFC, WH(Westinghouse)사에서 전기 사업용 MW급 연료 전지 기술 개발 사업을 수행하고 있고, 25-400 kW급의 현지 설치형을 개발하 여 20 0kW급은 이미 상용화되었으며, 제조 단가를 현재의 약 3000

$/kW에서 1500-1000 $/kW 이하로 낮추고 수명을 40,000 시간 이상 지속시킬 수 있는 발전 시스템을 개발하기 위해 노력하고 있습니다.

생각 더하기

2차시

알아두면 좋은 전지 사용시 유의사항

건전지는 충전하지 마세요

충전식 전지의 충전은 정해진 충전기로 건전지를 충전하는 것은 사고로 이어집니다. 또한, 충전식 전지는 충전기가 달라 지면 전지가 발열하거나 액이 새거나 하며, 파열의 원인이 됩니다.

+,-는 바르게

전지를 3개 이상 사용 가능한 기기는, 그 중 한 개가 +,-극이 거꾸로 세 팅되어도 작동하는 경우가 있습니다. 그러나, 발열하거나 액이 새거나, 파열의 원인이 되 므로 반드시 +,-는 바르게 세팅해 주십시오.

상표나 종류가 다른 전지를 섞지 말 것

상표나 종류가 다른 전지를 섞으면 발열하거나 액이 새거나, 파열의 원인 이 되므 로 오히려 비경제적입니다.

전지를 불 속에 던져 넣지 말 것

무리한 취급을 하면, 전지 내부가 손상될 뿐만 아니라, 사고로 이어집니 다.

전지액이 눈에 들어가면

곧바로 깨끗한 물로 씻어내고, 의사의 치료를 받습니다.

피부나 옷에 묻으면

피부 이상을 일으킬 수 있으므로, 곧바로 깨끗한 물로 씻어내 주십시오.

쇼트 시키지 말 것

가방 안에서 +와 -에 목걸이 등 금속이 닿으면 쇼트/발열합니다. 같이 휴대하거나 보관하지 마십시오.

아기 주변에 방치하지 말 것

유아동이 잘못하여 입에 넣지 않도록 주의하여 사용 및 보관하십시오.

만일 입에 넣어 넘겼을 경우에는 곧바로 의사와 상담해 주십시오.

교환은 전부 모아서 한꺼번에 하는 것이 철칙

전지 표면에 흠집을 내지 않도록

전지의 외장 라벨이 떨어져 나가거나 흠집이 난 상태로 사용하면, 전지가 쇼트 현 상을 일으켜 위험합니다.

사용 후에는 반드시 스위치를 끌 것

액이 새는 현상의 원인 대부분이 스위치 끄는 것을 잊어버리기 때문. 어 린이들이 사용한 후에는 특히 주의를 해 주십시오.

만일의 경우를 대비하여 예비 전지를

건전지는 2~3년은 성능이 유지되지만, 반드시 예비 전지를 준비하도록 합니다. 또한, 예비전지의 상태를 점검하는 것도 잊지 마십시오. 건전지 는 사용 권장기한(월-년)이 표시되어 있습니다. 이 기한 내에 사용할 것 을 권장합니다.

다 쓴 건전지는 빨리 빼낼 것

전지에서 액이 새게 되면 기기를 망가뜨립니다. 또한, 장시간 사용하지 않을 때에도 반드시 전지를 기기에서 빼놓아 주십시오.

리튬계열 (1차, 2차)전지를 사용할 경우

장시간 사용시 과열 또는 폭발의 위험이 간혹 있을 수 있으므로 주의하 시고,다 사용한 전지는 기기와 분리하여 별도로 보관하고 안전하게 분리 배출 하여 주십시오

(특히 높은 습도/열 장시간 노출되면 위험하므로 주의해 주십시오)

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3~4차시

신재생 에너지

신재생에너지란 석탄, 석유, 원자력 및 천연가스가 아닌 태양에너지, 바 이오매스, 풍력, 소수력, 연료전지, 석탄의 액화·가스화, 해양에너지, 폐기 물에너지 및 기타로 구분되고 있고 이외에도 지열, 수소, 석탄에 의한 물 질을 혼합한 유동성 연료를 의미합니다. 그러나 실질적인 신재생에너지 란, 넓은 의미로는 석유를 대체하는 에너지원으로 좁은 의미로는 신·재생 에너지원을 나타냅니다.

우리나라는 미래에 사용될 신재생에너지로 석유, 석탄, 원자력, 천연가 스가 아닌 에너지로 11개 분야를 지정하였고 (신재생에너지개발 및 이용·

보급촉진법 제 2조) 세분하여 보면 아래와 같다.

재생에너지 (8개 분야)

태양열, 태양광발전, 바이오매스, 풍력, 소수력, 지열, 해양에너지, 폐기물에너지

신 에너지

(3개 분야) 연료전지, 석탄액화·가스화, 수소에너지

최근 10년간 우리나라의 에너지 소비는 매년 10%라는 세계 최고의 증 가율을 기록하고 있으며, 온실가스배출량 증가율 역시 세계 1위를 기록하 고 있습니다. 다행히 세계기후협약 이행이 늦추어지고는 있지만 머지않아 우리도 여기에 참여하지 않을 수 없는 형편이어서 신재생에너지 개발의 필요성은 더욱 무게 중심을 더해가고 있는 실정입니다.

현재 선진각국에서 활발히 기술개발이 진행되어 실용화 단계에 접어든 신재생에너지로는 태양에너지, 풍력에너지가 주종을 이루며, 바이오매스, 지열, 파력, 조력 등을 이용한 신재생에너지 개발도 활발히 진행되고 있 습니다.

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3~4차시

현실과 미래의 세계

1. 미래의 자동차를 생생하게 보여준 [제 5원소]

- 뤽 베송 감독의 [제 5원소]는 아리 스토텔레스의 제 4원소 설에 하나의 원소를 더하여 제 5원소가 지구를 이 루고 있으며 지구를 구한다는 한 학 자의 예언으로 시작되어 2200년대를 살아가는 주인공이 제 5원소를 찾아 내어 지구를 구한다는 내용의 영화이 다. 이 영화는 볼거리가 많은 영화로 유명한테 특히 초반부터 등장하는 미 래의 자동차는 상상만으로 존재했던

하늘을 나는 자동차가 구체적인 영상으로 표현되어 미래 자동차에 대 한 생각을 자극한다.

2. 2030년에 본인이 타고 싶은 자동차는 어떤 미래 자동차인가요? 그림 으로 자유롭게 그려 봅시다.

3. 현재의 자동차의 어떤 부분을 개량하여야 2030년 내가 타고 싶은 자 동차가 완성될까요?

4. 현재 에너지 부족 문제를 고려하면 미래의 자동차는 어떤 자동차여야 할까요?

생각 펼치기

3~4차시

친환경 연료 전지 만들기

친환경 전지란 한번 사용하고 버리는 1차 전지가 아니라 주변에서 쉽게 구할 수 있는 재료로 만들어 여러 번 충전하여 사용할 수 있는 2차 전지 로 계속 사용할 수 있는 환경 친화적인 전지를 말합니다.

이번 시간에는 친환경적인 2차 전지를 만들어서 전등을 켜는 것이 목표 입니다. 즉 우리 주변에서 쉽게 구할 수 있는 재료를 이용하여 2차 전지 를 만들어야 합니다. 이것을

전원으로 이용하여 LED를 이 용한 비상등을 켜는 것이 이번 시간의 최종 목표인 것입니다.

이제부터 여러분은 여러분이 주변에서 쉽게 구할 수 있는 재료를 이용하여 친환경 전지 를 만들어 보고, 이를 이용하

여 LED로 만든 비상등을 작동해 볼 겁니다. 친환경 전지와 LED 등을 만 들기 위해 필요한 재료는 다음과 같습니다.

500ml 페트병(1), 활성탄(1), 황산나트륨 수용액(또는 소금물)(1), 키친타올 (1), 전선클립(2), 전선(2), 나사못(2), LED(1), 슬라이드스위치(1), 9[V] 건전 지(1), 글루건(1), 폼보드(1), 비닐테이프(1), 칼(1), 가위(1) 등

위와 같은 재료로 친환경 전지를 만드는 데는 제한 조건이 있습니다.

첫째, 활성탄(숯)과 황산나트륨 수용액으로 만들어진 2차 전지이어야 합니다.

둘째, 전지는 9[V] 건전지로 충전할 수 있어야 합니다.

셋째, LED로 만든 전등을 켤 수 있어야 합니다.

이제 해결해야할 도전 목표, 재료, 제한 조건까지 알았습니다.

▶ 목표 : 주어진 재료를 이용하여 제한 조건을 지키며 실제로 작동하는 친환경 전지와 LED 등을 만들어야 한다.

자 그럼 이 과제를 해결하기 위해서 무엇부터 해야 하는지 차근차근 알 아볼까요.

▶ 1단계 : 플라스틱 병에 활성탄 담기

500ml플라스틱 병을 150mm정 도 자릅니다.

황산나트륨 수용액에 담가 둔 활 성탄을 플라스틱 병에 절반만 눌러 담습니다.

▶ 2단계 : 플라스틱 병 밀폐하기

키친타월을 2~3번 접어 잘 덮고 플라스틱 병을 폼보드를 이용하

▶ 3단계 : 나사못 박기

키친타올을 중심으로 윗부분과 아랫부분에 나사못을 박습니다. (+)와 (-)의 극을 정해서 전선을 연결하고 9V 건전지를 연결하여 30분 이상 충전합니다.

▶ 4단계 : LED 전등 만들기

폼보드, LED, 스위치를 이용하여 LED 등 을 만듭니다.

마지막으로 연료 전지와 LED전등을 연결해 주면 완성입니다. 자 그럼 스위치를 켜 봅시 다.

LED 등을 켤 수 있는 다른 방법을 생각해 봅시다.

생각 다지기

3~4차시

기존 전지의 문제점

우리는 일상 생활의 많은 분야에서 전기를 사용하고 있습니다. 그리고 휴대용 전기제품의 사용을 위해 배터리라 불리는 전지를 사용하고 있습 니다. 이러한 다양한 전지들은 기존 발전소에서 생산되는 전기를 일시 저 장하여 사용하는 형태로 우리가 많이 사용하는 전지는 사용하기 편리하 지만 여러 가지 문제점을 가지고 있습니다.

2050년 화석 에너지가 고갈된다면 우리의 생활은 어떨까요?

화석 에너지 대신에 사용이 가능한 에너지에는 어떤 에너지가 있을까 요?

생각 되돌아보기

5차시

친환경 연료 전지 평가하기

완성한 친환경 전지와 LED 등은 정상으로 작동되는가요?

여러분이 만든 친환경 전지는 지극히 단순한 형태로, 황산나트륨 수용 액을 포함하고 있는 활성탄에 전기를 저장해 두고 LED 등을 켤 수 있는 2차 전지입니다. 각종 휴대용 전자제품이나 전기자동차의 배터리로 많이 사용되는 리튬 이온 전지와 리튬 이온 폴리머 전지 사용의 예는 그림과 같습니다.

리튬 이온 전지의 예

리튬 이온 폴리머 전지 사용 예

완성된 친환경 전지와 LED 등이 제대로 작동하는지 스스로 점검하고 평가해 보도록 합시다.

또한 자신의 체험활동에 대해 스스로 평가해 봅시다.

영 역 평가 항목 평가척도

관심

◦흥미를 갖고 문제를 이해했으며 스스로 작업을 했다.

◦문제풀기를 원했으나 이해하는데 어려움을 겪었다.

◦전혀 흥미를 갖지 못했고, 문제를 이해하지 못했다.

□ 우수

□ 보통

□ 미흡

지식

◦문제에 관련된 지식을 쉽게 학습할 수 있었으며, 필요 한 정보를 수월하게 찾았다.

◦문제에 대한 이해와 필요한 정보를 찾는 방법은 알았 으나 추가적인 도움이나 정보가 요구됐다.

◦문제가 어떤 것인지 이해하기 어려웠으며, 필요한 정보 를 어디에서 얻을 수 있는지를 몰랐다.

□ 우수

□ 보통

□ 미흡

방법 이해

◦문제해결을 새로운 방식으로 시도하면서 방법적으로 잘 풀어나갔다.

◦문제해결이 잘 되지 않아 좌절감을 느꼈지만 계속 시 도했다.

◦문제해결에 대한 방법을 확신할 수 없고 어떻게 풀어 나갈지도 몰라서 포기했다.

□ 우수

□ 보통

□ 미흡

협동

◦구성원 모두가 협동하여 작품을 제작하였다.

◦구성원 모두가 작품을 제작하였으나 토의가 제대로 이 루어지지 않았다.

◦구성원의 일부만이 작품을 제작하였다.

□ 우수

□ 보통

□ 미흡

체험활동을 하면서 어려웠 던 점을 적어보자. 또한 어려웠던 점을 해결한 방 안에 대해서 적어보자.

최종 완성한 연료 전지를 이용한 비상등 만들기의 개선해야 할 점을 적어보

친환경 연료전지 만들기 체험활동을 수행하며 느낀점을 적어 봅시다.

친구들이 발표하는 친환경 연료전지 만들기 체험활동의 느낀점을 적 어 봅시다.

친구 1:

친구 2:

친구 3:

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6차시

행복의 조건

1. 행복한 삶이란 어떤 삶을 말할까?

2. 30년 뒤 행복한 삶을 위해 나는 무엇을 해야 할까?

나는 멋진 집에서 행복하게 살고 있다. 나는 멋진 자동차를 소유하고 있다.

나는 많은 사람들이 부러워하는 직업

을 가지고 있다. 나는 진정으로 행복한 사람일까요?

생각 쑥쑥

나는 지금 행복할까요?

나는 지금 매우 행복하다.

약각 행복하다.

행복하지도 불행하지도 않다.

생각 펼치기

6차시

너 자신을 알라

소크라테스는 “너 자신을 알라.”라는 명언을 남겼습니다. 우리들은 저 마다 특별한 개성과 능력을 갖고 있지만 정확하게 자신을 안다는 것은 쉽지 않습니다.

또한 사람마다 얼굴모양, 키, 말투 등이 다른 것처럼 사람은 저마다의 특성이 모두 다릅니다. 사람이 가진 내면적인 특성인 흥미, 적성, 가치관 성격 등은 사람마다 모두 다르며, 이러한 개인의 특성은 진로를 결정하는 데 큰 영향을 미칩니다.

그래서 자신의 특성을 이해하면서 내가 하고 싶은 것, 잘 하는 것, 원 하는 인생이 어떤 것인지를 생각하여 자신의 미래를 설계하는 것이 매우 중요한 일입니다.

나를 알아보는 방법에는 자기 관찰을 통하여 알아보는 방법, 주변 사람 들을 통하여 알아보는 방법, 객관적인 검사를 통하여 알아보는 방법 등이 있습니다.

나에 대한 이해’ 검사하기

▶

www.career.go.kr ▶진로심리 검사 ▶진로탐색 프로그램 ▶아로플러스 시작

▶‘나에 대한 이해’ 검사하기

나에 대한 이해 검사 1

( )중학교 ( )학년 ( )반 ( )번 이름: ( )

1. 나의 적성은?

l 직업적성검사 ‘전체 결과표’를 참조하여 자신이 평소에 관심 있었던 직업 과 관련된 능력을 알아봅시다.

l 관심 있는 직업을 세 가지만 써보고 아래에 해당하는 내용을 채워 보세요.

직업명 관련 직업군 주요 능력 내가 보완해야 할 능력

1.

2.

3.

2. 나의 가치관은?

l 직업가치관 검사 결과를 보고 자신이 주요시 여기는 가치 및 그 가치와 관 련된 직업이 무엇인지 알아봅시다.

가치 관련 직업명

1.

2.

3.

3. 과목별 성취 및 흥미 알기

l 잘하는 과목은 어떤 과목인가요? , l 과목별 성취 및 흥미 결과표를 참조하여 위의 과목과 관련된 직업을 세 개

만 써 보세요.

, ,

l 좋아하는 과목은 어떤 과목인가요? , , l 과목별 성취 및 흥미 결과표를 참조하여 위의 과목과 관련된 직업을 세 개

만 써 보세요.

나에 대한 이해 검사 2

( )중학교 ( )학년 ( )반 ( )번 이름: ( ) 1. 나의 흥미는?

l 직업흥미검사 결과표를 보고 자신에게 흥미가 높은 직업이 무엇인지 알아 봅시다.

직업군명 직업명

1.

2.

3.

나에 대한 이해 결과 정리하기!

( )중학교 ( )학년 ( )반 ( )번 이름: ( )

▶ 아로플러스 ‘자기이해 종합 평가표’를 확인하여, 자신의 적성, 흥미, 가치관, 좋아하는 과목, 잘하는 과목을 적고, 이 요소들을 고려했을 때 자신이 관심 직업을 선정하여 적어보자.

나의 적성 관심 직업

1.

2.

3.

4.

5.

나의 흥미

나의 가치관 좋아하는 과목

잘하는 과목

생각 펼치기

7차시

전기와 직업

우리는 직업을 통하여 일정 기간 계속하여 일함으로써 사회 활동에 참 여하여 보람을 느끼고, 경제적으로는 자신 혹은 가족의 생활을 유지하며 나아가 자신의 적성과 능력을 발휘해 자아를 실현합니다.

과학 기술의 발전과 산업 구조의 변화에 따라 직업의 세계가 빠르게 변 하고 직업의 종류도 다양해지고 있습니다. 이렇게 다양한 직업을 체계적 으로 이해하기 위해서는 다양한 직업의 세계를 체계적으로 유형화한 것 이 직업 분류입니다.

코드 분류 관련 직종

1 관리자 입법 공무원, 고위 임직원, 법인 관리자, 종합 관리자 2 전문가 및 관련 종사

자 물리/수학/공학 전문가, 생명과학/보건 전문가, 교육 전문가 3 사무 종사자 일반사무원, 고객 봉사 사무원

4 서비스 종사자 대인 서비스 관련 종사자, 조리 및 음식 서비스 종사자, 여행 및 운송 관련 종사자

5 판매 종사자 도매, 소매 판매 종사자, 상품 광고나 예술 작품을 위한 모델 또는 홍보종사자

6 농림어업 숙련 종사

자 출하 목적 영업, 어업 숙련 근로자, 자급 농업, 어업 근로자 7 기능원 및 관련 기능

종사자

원재료 추출과 건축 기능 근로자, 금속, 기계 관련 기능 근로 자, 정밀, 수공예, 인쇄 관련 기능 근로자

8 장치, 기계 조작 및 조립 종사자

고정 장치 관련 조작원, 기계 조작공과 조립원, 운전 기사와 이 동장치 조작원

9 단순 노무 종사자 행상, 단순 서비스직 종사자, 농림/어업 관련 단수 노무자, 배 관/건설/제조/운수 관련 단순 노무자

A 군인 단기간 군사훈련 또는 일시적으로 소집된 자 및 예비군 제외 한국표준직업분류

이 세상에 존재하는 수많은 직업들은 업무의 형태에 따른 필요한 능력 등 저마다 다른 특징을 가지고 있습니다. 이를 분류한 직업군의 특성을 이해한다면 자신의 적성과 흥미, 성격에 적합한 구체적인 직업을 탐색하 는 데 도움이 될 것이다.

다음에 제시된 직업들을 보고 하는 일을 잘 알고 있으면 ○표, 직업의 이름 만 알고 있으면 △표, 전혀 모르면 ×표를 비고란에 표시해 보세요

번호 직 업 명 비고 번호 직 업 명 비고 번호 직 업 명 비고

1 감정 평가사 26 버스 운전사 51 건축사

2 공인 노무사 27 항공 관제사 52 측량 기술자

3 물류 관리사 28 항해사 53 건설 기계 운전원

4 보험 계리사 29 위폐 감식 전문가 54 주택 관리사

5 투자 분석가 30 경매원 55 건물 설비 관리원

6 펀드매니저 31 머천다이저 56 기계 공학 기술자

7 비서 32 보험 모집인 57 전기 공학 기술자

8 교사 33 쇼핑 호스트 58 통신 공학 기술자

9 변리사 34 텔레마케터 59 화학 공학 기술자

10 법무사 35 브루마스터 60 비파괴 검사원

11 경호원 36 조리사 61 산업 안전 및

위험 관리원

12 경비원 37 애완 동물 미용사 62 공작 기계 조작원

13 한의사 38 체형 관리사 63 간판 제작원

14 간호사 39 스포츠 강사 64 자동차 정비원

15 사회 복지사 40 프로게이머 65 용접원

16 응급 구조사 41 커플 매니저 66 가전 제품 수리원

17 치과 기공사 42 카지노 딜러 67 공예원

18 점역사 43 여행 안내원 68 귀금속 가공원

19 번역가 44 데이터베이스

관리자 69 안경사

20 사서 45 컴퓨터 보안

전문가 70 홍보 판촉원

21 게임 자키 46 웹 개발자 71 모델

22 컴퓨터

애니메이터 47 전자 상거래

전문가 72 연예인 매니저

23 시각 디자이너 48 컴퓨터 게임

개발자 73 국제 축구 심판

24 아나운서 및

리포터 48 건축 설계사 74 방사선사

25 기자 50 캐릭터 디자이너 75 임상 병리사

생각 열기

7차시

미래의 유망 직업

현대 사회는 모든 분야에서 다양한 변화가 나타나고 있는데 이는 미래 의 직업 세계에도 큰 영향을 주고 있습니다. 정보화, 세계화, 의료 기술 의 발달, 고령화 등과 같은 사회 변화 요인이 미래 직업 세계에도 큰 영 향을 미칠 것입니다.

유망 직업은 개인이 판단하는 기준에 따라 달라지는데, 어떤 사람은 소 득이 높은 직업을, 어떤 사람은 사회적인 인지도가 높거나 개인의 삶과 적절히 조화를 이룰 수 있는 직업을 유망 직업이라고 생각합니다. 이외에 도 신생 직업이나 인기 직업, 일자리가 많이 생겨날 직업 등 다양한 기준 이 있습니다.

한국직업능력개발원에서는 앞으로 5년간 수요 증가가 예상되는 직업 분 야를 다음과 같이 제시하고 있습니다.

그리고 한국과학기술기획평가원에서는 과학/공학 전문가 및 관련직, 정 보통신 전문가 기술직 등에서 과학기술분야 10대 신직업군 및 유망직업 후보를 다음의 표와 같이 선정하였습니다.

유망 신직업 후보

출처 : 한국과학기술평가기획원, KISTEP 선정 과학기술분야 유망 신직업군

유망 신직업 후보 중 하나의 직업을 선정하여 직업이 하는 일에 대하 여 적어봅시다.

생각 펼치기

8차시

녹색 에너지 관련 직업 탐색하기

다음의 순서에 따라 커리어넷(www.career.go.kr)에 접속하여 다음과 순 서를 참고하여 녹색 에너지 관련 직업에 대하여 살펴봅시다.

커리어넷(www.career.go.kr)에 접속

분야별 직업 정보

생각 펼치기

8차시

나의 진로 설계하기

진로 계획은 자신의 희망 직업과 목표에 따라 진로를 선택할 수 있는 지침을 세우는 것으로 일생토록 지속되어야 하는 과정입니다. 진로 계획 은 자신의 흥미, 적성, 성격, 가치관, 능력 등을 바탕으로 자신의 정말 원 하는 것이 무엇인지 파악한 후 원하는 학교와 직업에 대한 탐색을 거쳐 사회와 직업 세계의 변화를 고려하여 잠정적으로 진로를 선택하고, 그 분 야에서 필요로 하는 능력과 여건을 갖추기 위하여 계획하고 실천해 나가 는 일련의 과정이라고 할 수 있습니다.

나의 진로에 따른 당면한 문제와 해결 방안을 적어 봅시다.

항 목 당면한 문제 해결 방안

자신의 특성

환경, 여건

진학

취업

생애설계

나의 인생 로드맵

10대 주요 목표

1.

2.

나이 11세 12세 13세 14세 15세 16세 17세 18세 19세 20세 할일 초등학생 ○○중학교 재학 ○○고등학교 재학

20대 주요 목표

1.

2.

할일

30대 주요 목표

1.

2.

할일

40대 주요 목표

1.

2.

할일

50대 주요 목표

1.

2.

할일

60대 주요 목표

1.

2.

할일

70대 이상 주요 목표

1.

2.

할일

시기 하고자 하는 것 가지고자 하는 것 되고자 하는 것

3년 이내 ( )년도

7년 이내 ( )년도

12년 이내 ( )년도

17년 이내 ( )년도

27년 이내 ( )년도

자신의 진로목표를 설정해 봅시다.

실천 과정상의 넘어야할 도전 및 구체적인 계획

10년 후 나의 모습

생각 펼치기

9차시

녹색 에너지 전문가 준비하기

녹색 에너지 전문가가 되기 위해서 나는 어떻게 준비해야 할까요?

1. 녹색·에너지 전문가가 갖추어야 할 자질에는 어떤 것들이 있을까?

능력 : 기술 : 태도 :

2. 만약 내가 ‘녹색·에너지 전문가‘가 되고 싶다면, 그 꿈을 이루고 싶은 이유, 나의 강점, 부족한 점, 내게 필요한 능력은 무엇인지 정리해 보자.

3. (희망 학생) ‘녹색·에너지 전문가‘가 되기 위한 계획을 세워 보자.

시간 5년 후 10년 후 20년 후 30년 후

내 나이 해야 할 일

생각 되돌아보기

9차시

job shadowing

진로 계획의 실천은 인생 전반에 걸쳐 이루어지므로 행복한 삶을 살고 자아실현을 하는 데 중요한 역할을 합니다. 자신의 진로 목표를 설계하는 것도 중요하지만, 목표를 달성하기 위해 지속적으로 자신을 되돌아보고 충실하게 실천하는 것도 대단히 중요합니다.

내게 적합한 녹색 에너지 전문가 분야의 직업에 대하여 알아봅시다.

직업명

하는 일

자격증

직업의 적성과 흥미

보수

학력

전망

힘든 일

기타

녹색 에너지 전문가로 활동하기 위해 직업세계를 직접 탐색해 봅시다.

만약 직접 찾아가기 어려우면 다음의 자료를 참고하세요.

참고 : 하자센터(www.haja.net), EBS 도전 직업체험

방문한 곳

직 업 방문 날짜

하는 일

필요한 자 격

좋은 점

어려운 점

보람을 느끼는 점

궁금한 점

이 분야의 미래 예측 더 해주실 좋은 말씀

생각 다지기

10차시

나는 이런 사람이 되고 싶습니다.

‘세상의 모든 일은 자신이 생각한대로 된다! 그것이 성공이든, 실패이 든, 자신이 할 수 있다고 생각하든, 할 수 없다고 생각하든, 그대로 된 다.’라는 말이 있습니다. 꿈 즉, 희망직업을 이루기 위해서는 자신이 어떻 게 생각하느냐가 굉장히 중요하다는 말입니다.

지난 시간까지 나의 이해, 신재생 에너지와 관련한 체험활동, 진로 설 계 등 다양한 활동을 통해 신재생 에너지와 관련한 진로 설계까지 하였 습니다.

이제는 각자가 가진 생각을 공유하여 봅시다.

내게 적합한 녹색 에너지 분야의 직업에 대하여 정리하여 봅시다.

나와 친한 친구들이 발표하는 내용을 듣고, 친구에게 조언해 줄 내용 이 있다면 기록해 봅시다.

친구 1:

친구 2:

친구 3:

친구 4: