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꿀벌
꿀벌 드론 드론 3D 3D 프린팅하기 프린팅하기 꿀벌
꿀벌 드론 드론 3D 3D 프린팅하기 프린팅하기
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꿀벌
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2017 STEAM 아웃리치 프로그램
‘꿀벌’, IoT첨단기술로다시돌아오다
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)
2차시_꿀벌 드론 3D프린팅하기
꿀벌 드론 제작하기
교사용 I 중학교
주제 개요
꿀벌은 자연의 먹이사슬 체계에서 중요한 곤충이다. 그런데 최근 꿀과 꽃가루를 채집하러 나간 일벌 무리가 돌아오지 않아 꿀벌이 한꺼번에 수만 마리씩 죽는 군집 붕괴 현상이 전 세계적으로 일어나고 있다. 만약 꽃가루를 옮겨 식물이 열매를 맺도록 하는 꿀벌이 세상에서 사라진다면 인간은 매우 심각한 식량난을 겪게 될 것이다. 세계 식량자원의 90%
이상을 차지하는 100여종 작물의 70%가 열매를 맺도록 돕는 역할을 벌이 하고 있다고 한다. 그래서 세계 곳곳의 과학자 들은 꿀벌 대신 꽃가루를 옮기는 ‘꿀벌 드론’에 대해서 연구하게 되었으며, 자연과 함께 지속 가능한 도구로서 식물의 성장을 돕는 꿀벌 드론을 개발하게 되었다. 본 프로그램에서도 학생들이 꿀벌과 관련된 생태계의 문제를 이해하고 꿀벌 드론을 개발하여 다양한 해결책을 찾아보도록 한다.
‘꿀벌 드론 제작하기’를 주제로, 꿀벌에 대해 생활 속에서 접할 수 있는 다양한 지식과 과학적인 요소에 대해 탐구해 보고, 꿀벌 드론이 생태계에 미치는 영향 및 꿀벌의 중요성에 대해 인지하는 것이 이 수업의 목적이다.
꿀벌 드론 영상을 통해 꿀벌 드론의 연구 개발 진행 상황과 꿀벌이 사라진 후 발생할 문제점에 대해 관심을 갖고 결과를 예측해보는 과정을 통해서 군집 붕괴 현상에 대해서 인식하도록 한다. 모둠별 토론으로 꿀벌이 사라졌을 때 일어날 수 있는 다양한 상황을 상상해 보고 의견을 모아 정리함으로서 과학과 기술의 발전으로 인하여 발생할 수 있는 문제점에 대하여 생각해 보도록 한다.
꿀벌이 사라지는 문제점에 대한 다양한 해결 방안을 함께 고민해보고, 꿀벌드론을 직접 디자인한 뒤에 꿀벌드론의 일부 를 3D 프린터로 출력하는 경험을 해본다.
학습 목표
▶
교육 목표
- 군집 붕괴 현상의 원인과 영향을 알 수 있다.
- 자연의 먹이사슬 체계에서 꿀벌의 중요성에 대해 알 수 있다.
- 꿀벌을 대체하는 꿀벌 드론의 역할과 기능을 알 수 있다.
- 3D프린터의 작동원리 프린팅 과정을 알 수 있다.
- 3D프린팅 드론을 제작할 수 있다.
▶
교육과정 목표
- 내 주변의 생태계와 환경 문제 등에 민감하게 반응하고 생각할 수 있다.
- 꿀벌 감소 현상을 일으킨 여러 요인에 대해 비판적 사고를 갖고 문제 해결을 할 수 있다.
- 일상생활과 관련된 문제를 창의적으로 해결하고, 3D프린팅 첨단기술에 대한 이해와 미래 사회에 적응하는 능력과 태도를 기른다.
1
2
▶
STEAM 과목 목표
STEAM 단계 요소
▶
상황제시
군집 붕괴 현상을 이해하기 위한 사전 준비 단계이다. 꿀벌이 사라지는 현상을 인지하고 관심이 있도록 유도한다. 우리 생활 주변에서 발생하는 생태계와 환경 문제에 반응하고 문제를 해결하고자 하는 의지를 갖도록 한다. 이 과정에서 꿀벌 을 대체하는 꿀벌 드론의 역할과 중요성을 생각할 수 있도록 한다.
▶
창의적 설계
학생들이 스스로 문제점을 인식하고 창의적으로 그 문제점을 해결하기 위한 과정이다. 첫 번째 단계에서는 꿀벌이 사라 졌을 때 일어날 수 있는 일들을 상상해 보는 과정을 통해 꿀벌의 역할과 중요성을 이해하도록 한다.
두 번째 단계에서는 꿀벌을 대체하는 꿀벌 드론의 역할과 기능에 대하여 알아보고, 창의적인 아이디어로 꿀벌 드론을 디자인한다.
세 번째 단계에서는 3D프린터의 작동원리와 사용법을 익히고 꿀벌 드론의 일부를 3D프린팅으로 직접 제작한다.
▶
감성적 체험
3D프린터로 꿀벌 드론을 제작해 보면서 꿀벌 드론이 미치는 긍정적 영향과 부정적 영향을 학생들 스스로 생각해보도 록 한다. 또, 학생들이 미래의 기술 발전과 함께 발생하는 문제들에 대해 고민하고 미래의 환경에 대해 관심을 갖도록 한다.
과학 과학을 활용하여 우리생활을 보다 편리하게 만드는 방안을 고안하고 그 유용성에 대해 토론할 수 있다.
기술 정보통신기술의 특성, 발달과정을 이해하고, 현대 정보통신기술의 특징을 설명한다.
공학 표현 재료와 용구, 방법의 특징을 이해하고 표현 과정을 점검할 수 있다.
예술 토의에서 의견을 교환하여 합리적으로 문제를 해결한다.
수학 점, 선, 면, 각을 이해하고, 점, 직선, 평면의 위치 관계를 설명할 수 있다.
3
지도계획
지도상의 유의점
▶학생 스스로가 생태계 및 환경 문제를 인식하여 꿀벌이 살아가기 위한 환경을 만들기 위해 스스로 할 일이 무엇일까 생각해 보는 시간을 갖도록 유도한다.
▶꿀벌 드론을 다자인하는 과정에서 주변 친구들과 협력하여 적극적으로 활동할 수 있도록 돕는다.
▶3D프린팅 체험을 통하여 흥미를 유발하고 진로에 해당하는 직업의 관련성과 이러한 직업이 미래에는 어떻게 바뀔 수 있을 것인지에 대하여 정리할 수 있도록 한다.
▶3D프린터가 우리 생활에 미치는 영향을 생각하도록 하고, 학생들 스스로 미래의 환경을 책임질 수 있는 자세를 갖 도록 한다.
▶꿀벌을 대체하는 꿀벌 드론이 만들어졌을 때 생태계를 살리기도 하지만 역으로 생태계를 교란하는 작용도 일으킬 수 있다고 예측한다. 기술 발달이 가져오는 결과에 대해 사고할 기회를 제공하여 바람직한 기술의 발전 방향에 대해 생각 할 수 있는 인성을 갖춘 창의적인 인재가 될 수 있도록 지도한다.
소주제 차시별 주제 STEAM
차시 내용 요소
꿀벌 드론
디자인하기 1/2
・지구에서 꿀벌이 사라진다면 어떤 일이 벌어질까요?
・꿀벌 드론이 만들어진다면 어떤 영향을 줄까?
・군집 붕괴 현상의 원인 알아보기
・꿀벌 드론의 역할과 기능과 알아보기
・드론을 만드는데 필요한 구성 요소 알아보기
・꿀벌 드론 디자인하기
창의적 설계상황제시
꿀벌 드론
3D프린팅하기 2/2
・3D프린터의 원리 알아보기
・꿀벌 드론 123D Design 모델링하기
・Cura 슬라이싱하기
・3D프린터 작동방법 익히고 출력하기
・3D프린팅이 우리 생활에 미치는 영향
창의적 설계 감성적 체험
진로 찾기 : 3D프린팅 전문가
3D 프린팅 전문가는 3차원 도면을 기반으로 입체적인 물건을 제작 할 수 있는 3D 프린팅관련 전문적인 지식과 능력을 갖춘 사람이다.
4
5
평가계획
▶
자기평가 및 동료평가 기준
평가방법 평가기준
자기평가 꿀벌이 사라지는 현상과 이유를 이해하였는가?
꿀벌 드론의 구상과 설계는 창의적으로 이루어졌는가?
동료평가 모둠별로 역할 분담이 잘 되었으며 협동적으로 활동이 이루어졌는가?
포트폴리오 /관찰평가
디자인 구상을 창의적으로 하였는가?
학습적인 요소를 생각하기 위하여 노력하였으며 역할에 충실하였는가?
▶
수행･관찰 평가 기준
평가영역 평가항목 우수(A) 보통(B) 미흡(C)
감성적체험
과제집중 과제에 대한 집중력이 좋으며
과제를 끈기 있게 해결함 과제에 대한 집중력은 있으나
끈기가 부족함 과제에 대한 집중력과 끈기가 부족함
호기심과자신감 꿀벌에 대해 흥미와 호기심을
가지고 적극적으로 참여함 꿀벌에 대해 흥미와 호기심을
조금 가지고 활동에 참여함 꿀벌에 대해 흥미와 호기심 을 가지지 않음
창의성
모둠별 결과물에 유창성, 융통성, 독창성, 정교성이 3가지 이상에서 두드러지게 나타남
모둠별 결과물에 유창성, 융통성, 독창성, 정교성 등의 항목 중 1-2가지에서 두드러짐
모둠별 결과물에 유창성, 융통성, 독창성, 정교성 등의 항목에서 두드러지지 않음.
창의적설계
해결방안및 계획
3D프린터를 사용하여 꿀벌 드론 제작하기 활동이 실제 생활에 필요하고 활용할 수 있도록 구체적이고 정확하 게 계획되어 진행함
3D프린터를 사용하여 꿀벌 드론 제작하기에 대해 이해 가 부족하여 연관성이 다소 떨어짐
3D 프린터를 사용하여 꿀벌 드론 제작하기에 대한 구체 적인 계획이 부족함
문제해결과정 미션 해결을 위한 방법을 매
우 논리적으로 설계, 분석함 미션 해결을 위한 방법을
논리적으로 설계, 분석함 미션 해결을 위한 방법이 논리적이지 않음 산출물도출
모둠별 결과물을 만들기 위한 활동에 융합적 사고가 잘 나타남
모둠별 결과물을 만들기 위한 활동에 융합적 사고가 부분적으로 나타남
모둠별 결과물을 만들기 위한 활동에 융합적 사고가 나타나지 못함
6
평가영역
감성적 체험 창의적 설계
자기평가 동료
평가 관찰 및
포트폴리오 총평 과제집중 호기심과
자신감 창의성
해결방안 및계획
문제해결 과정
산출물도출
▶
평가기록지
꿀벌 드론 디자인하기
1차시
[학습목표]
- 꿀벌이 사라지는 원인과 영향을 이해 하고, 꿀벌의 역할을 대신할 수 있는 꿀벌 드론에 대하여 탐색해본다.
[준비물]
[교사] 교사용 교재, 사진자료, PPT, 컴퓨터
[학생] 학생용 교재, 필기도구, 컴퓨터, 3D프린터, 필리멘트(PLA)
[학습구조]
[평가계획]
흐름 단계 내용
상황제시 생각 열기
꿀벌 드론이 만들어졌을 때 긍정적 영향과 부정적 인 영향
창의적설계 펼치기생각
꿀벌 드론을 어떠한 용도 로 활용하고 싶은지 생각 해보기
활동하기
꿀벌 드론의 특징이 잘 표현될 수 있도록 외형 디자인해보기 감성적체험 생각
다지기
디자인한 기본도형을 토대로 꿀벌 드론을 구체화하기
[배움전략]
자기주도 □ 관찰 ☑ 추론 ☑ 조작 ☑ 요약 ☑ 토론 ☑ 발표 □ 기타 타자주도 ☑설명 ☑ 시범 □ 연습 ☑ 발문 □ 단서 ☑ 매체 ☑ 기타
• 추론 : 꿀벌이 사라진 후 나타날 상황 추론
• 조작 : 꿀벌 드론 외형 디자인하기
• 토론･발표 : 꿀벌이 사라진 후 나타날 상황과 꿀벌을 지키기 위한 방법에 대한 토론 및 발표
연번 평가내용 시기 방법
1 꿀벌 드론의 역할과 기능을 잘 파악하고
있는가? 수업중 관찰평가 2 꿀벌 드론을 3D
모델링 할 수 있는가? 수업중 관찰 평가
[교수 ･학습활동]
★ 생각열기
・문제 인식
- 지구에서 꿀벌이 사라지면 어떤 일들이 벌어질까?
- 꿀벌 드론이 만들어진다면 우리 생활에 어떠한 영향을 줄까?
・꿀벌 드론의 기능과 역할을 이해한다.
- 동영상 시청 (https://www.youtube.com/watch?v=p8fOlTPeY10) - 3D프린터로 꿀벌 드론을 제작해 보면서 꿀벌 드론이 미치는 긍정적 영향과 부정적 영향을 학생들 스스로 생각해보도록 한다. 또한, 학생들이 미래의 기술 발전과 함께 발생하는 문제들에 대해 고민하고 미래의 환경에 대해 관심을 갖도록 한다.
・꿀벌을 대신하는 꿀벌 드론이 만들 어진다면 우리 생활에 미치는 영향을 구체적으로 생각해보게 한다.
<예상답안>
- 긍정적 영향
① 꿀 생산량 증가
② 과일을 싸게 먹을 수 있음
③ 꿀벌 드론의 성공을 계기로 다양한 생물의 타가 수분도 가능
- 부정적 영향
① 블루투스 통신이 끊어졌을 경우 드론 쓰레기 증가
② 드론으로 소음
③ 전자파 발생
④ 생태계 파괴
・미래에 꿀벌 드론을 만들려고 할 때 생태계 및 환경문제를 인식하여 꿀벌 드론의 장점은 살리고 단점은 보완하 면서 개발될 수 있도록 한다.
★ 생각펼치기
・꿀벌 드론은 어떤 기능을 가지고 있 어야 할까? 꿀벌 드론을 어떠한 용도로 활용하고 싶은가요? 학생 스스로가 생 각하기 위한 시간을 갖도록 유도한다.
또한 다른 친구들과 의견을 자유롭게 이야기할 수 있도록 유도한다.
<예상답안>
- 학생 1 : 꿀벌들과 함께 다니며 마이크 로 칩을 달게 한다. 그렇게 하여 벌들이 안전한 곳으로 다닐 수 있도록 가이드 드론으로 활용하고 싶다.
-학생 2 : 꿀벌 드론의 개발보다 꿀벌을 다시 되살려야 된다고 생각한다. 꿀벌 드론을 이용해서 벌의 생활을 파악하고 벌을 되살리는 방법을 연구하는 데 이용 해야 한다.
[교수 ･학습활동]
★ 활동하기
・드론 디자인하기
- 자신이 만들고 싶은 꿀벌 드론을 생각 해보고 이름을 지어준다.
- 꿀벌 드론의 특징을 생각해보고 적게 한다.
- 꿀벌 드론의 특징이 잘 표현될 수 있도 록 외형을 디자인하게 한다.
- 꿀벌과 이질감이 느껴지지 않도록 디자 인한다.
<예상답안>
- 이름: 꽃가루 드론
- 특징: 배 부분에 꽃가루 나오는 구멍을 만들고, 뒷부분에 꽃가루 흡입기를 달아 준다.
- 외형 디자인
★ 생각다지기
・기본도형으로 구체화하기
- 123D Design 화면에서 기본도형(Primitives)인 원기둥, 각기둥, 반구, 구, 링 도형을 찾아보기
- 디자인한 드론은 어떤 도형으로 모델링해야 하는지 생각해보면서 구체화 하도록 유도한다.
・드론 모형을 제작하는데 필요한 구성 요소
- 3D프린터로 출력 : 프레임, 안전가드.
드론 외형 - 드론 부품 :
드론의 기체를 구성하는 부품은 프로펠 러, 모터, 무선 수신기, 무선 송신기, 배터 리, 전자변속기, 비행제어유닛, GPS, 블 루투스, 초음파 거리측정 센서 등이 있다.
꿀벌 드론 3D프린팅하기
2차시
[학습구조]
[평가계획]
[학습목표]
- 꿀벌 드론을 3D프린터를 활용하여 제작할 수 있다.
- 3D프린팅이 우리생활에 어떠한 영향을 주는지 알아본다.
[준비물]
[교사] 교사용 교재, 사진자료, PPT
[학생] 학생용 교재, 필기도구, 컴퓨터, 3D프린터, 필리멘트(PLA)
자기주도 ☑관찰 □ 추론 ☑ 조작 ☑ 요약
☑토론 ☑ 발표 □ 기타 타자주도 ☑설명 ☑ 시범 □ 연습 ☑ 발문
□ 단서 ☑ 매체 ☑ 기타
• 조작 : 꿀벌 드론을 123D Design프로그램으로 모델링하고, 3D프린터로 출력하기
• 토론･발표 : 꿀벌이 사라진 후 나타날 상황과 꿀벌 을 지키기 위한 방법에 대한 토론 및 발표
• 설명･시범 : 123D Design프로그램으로 모델링하기
• 매체 : 3D프린터의 방식과 재료에 대해 이해할 수 있는 예시
• 발문 : 3D프린팅이 우리의 삶에 미치는 영향에 대해 발문
흐름 단계 내용
상황제시 생각
열기 3D프린터의 재료와 원리 이해하기
창의적설계
펼치기생각 3D프린터를 활용하여 만들고 싶은 것이 있나요 활동하기
꿀벌 드론을 123D Design 프로그램으로 모델링하고, 3D프린터로 출력하기 감성적체험
다지기생각
3D프린팅이 우리의 삶에 미치는 영향에 대해 이야 기해보기
진로 찾기 3D프린팅 전문가에 대해 알아보기
[배움전략]
연번 평가내용 시기 방법
1
꿀벌 드론 디자인이 123D Design 프로그램 을 활용하여 창의적 으로 이루어졌는가?
수업중 관찰평가
2
3D프린터 사용 방 법을 익히고 적극적 인 태도로 활동에 참여하였는가?
수업중 관찰평가
[교수 ･학습활동]
★ 생각열기
・문제 인식
- 디자인한 그림이 3D프린터에서 출력 이 되어 나온다면 어떤 느낌이 들까요?
3D프린터의 구조를 살펴보고 어떠한 원리로 작동되는지 알아볼까요?
- 3D프린터를 출력해본 경험이 있는지 자유롭게 이야기해보고 3D프린터가 작 동되는 장면을 보고 어떻게 작동되는지 원리를 생각해보도록 유도한다.
・3D프린터의 원리
- 3D프린터의 원리는 절삭형과 적층형 으로 나눌 수 있다. 절삭형은 큰 덩어리 를 조각하듯 깎는 것이고, 적층형은 층 층히 쌓아올리는 것이다. 요즘 나오는 3D프린터는 대부분 첨가식 가공(Addi- tive Manufacturing) 원리를 사용하는 적층형 프린터이다. 절삭형이 여분을 깎 아내는 것이기 때문에 손실되는 재료가 있는 반면, 적층형은 여분 재료의 손실 이 없다는 것이 큰 장점이다. 적층형 원 리를 이용하는 방식 중에서도 FDM, SLA, SLS방식이 가장 많이 사용된다.
* SLA(StereoLithography Apparatus):
액체 기반형
* SLS(Selective Laser Sintering): 분말 기반형
* FDM(Fused Deposition Modeling):
고체 기반형
★ 생각펼치기
・3D프린팅 활용분야
- 최근 3D프린터는 관련 특허의 유효기간이 만료되면서 가격도 저렴해지고, 제품도 다양해져서 여러 분야에 활용되고 있다. 의학, 음식, 완구, 패션, 자동차, 건축, 항공 우주에 이르기까지 그 활용 분야가 무궁무진하다.
・Gcode란?
- 수치 제어에서 사용되는 프로그래밍 언어로서 사람이 컴퓨터화 된 공작기계에 어떤 것을 어떻게 만들지를 명령하는데 사용하는 언어이다. 어떻게 만들지는 공 작기계의 도구가 어디로 움직일지, 어떤 속도로 움직일 것인지를 정의한다. 대 부분 상황에서 절삭 도구나 광택 도구, 3D 프린터의 노즐 등이 이동하는 경로 혹은 속도 등을 표현할 수 있다. 3D 모델 링된 것을 3D프린터가 이해할 수 있는 형식으로 변환하는 과정이다.
・CURA 슬라이싱 프로그램 설치하기
① http://software.ultimaker.com에 접속합니다.
② C자 모양의 그림을 클릭하여 다운로드 합니다.
③ [실행] 버튼을 클릭하여 설치를 진행 합니다.
④[File]->[Preferences..]와 [Machine settings..]에서 프린터에 맞게 값을 입력 합니다.
[교수 ･학습활동]
★ 활동하기
・나만의 꿀벌 드론 모델링하기
- 드론 외형 모델링을 완성하고 시점변환을 하면서 모델링이 잘 되었는지 확인 한다.
・STL 파일
- 다수의 삼각형이 솔리드 모델의 외벽 을 만드는 형식이다.
각각의 3D모델링 소프트웨어는 서로 다른 데이터 형식으로 모델링을 하는데 이런 차이로 인한 데이터 교환의 어려움 을 해결하기 위해 중간적인 형식인 STL 을 표준 형식으로 하고, 각 3D모델링 소 프트웨어는 매개 형식인 STL을 변환하 는 방법으로 상호 호환이 된다.
- 드론 외형과 안전가드도 모델링하여 드론을 제작해보도록 유도한다.
[교수 ･학습활동]
★ 활동하기
・3D프린팅 과정
- 3D프린터는 컴퓨터에서 사용되는 프로 그래밍 언어가 다르고 프린터에서 사용 하는 언어가 다르기 때문에 컴퓨터로 그 린 그림을 프린팅하기까지 여러 단계의 과정을 거쳐야 한다.
・123D Design 모델링하기
・123D Design 화면제어하기
- 뷰 큐브를 이용하여 제어하기: Home, Front, Left, Top,… 뷰 또는 뷰 사이 를 클릭하면 해당 뷰포인트로 이동한다.
- 마우스와 화면 메뉴를 이용하여 제어하기
[교수 ･학습활동]
★ 생각다지기
・3D프린팅 과정을 실행해보면서 느낀 점을 적어보게 한다. 3D프린팅이 우리 삶에 어떠한 영향을 미칠지에 대해 친구들과 자유롭게 이야기해보 게 한다.
<학생 예시 답안1>
이번 수업은 많은 아이디어를 내어 소통하고, 또한 직접 만들어 볼 수 있어서 매우 재미있었다. 사실 지금까지는 드론과 디자인에 별로 관심이 없었다. 이제 드론에 호기심이 생겼다. 나중에 기회가 된다면 드론을 직접 만들고 분해하 면서 탐구해보고 싶다. 이런 수업이 학교에서도 정기적으로 이루어졌으면 좋겠다.
・3D프린팅 꿀벌 드론 제작하기 - 프레임과 안전가드도 모델링해보고 출력하여 제작해본다.
・드론의 프레임 3D프린팅과정
・드론의 안전가드 3D프린팅과정
・3D프린팅 꿀벌 드론 조립하기
・3D프린팅 할 때 주의할 점
① 3D 프린터 작동시 노즐 온도가 매우 뜨거우므로 화상을 입지 않게 주의한다.
② 3D 프린터는 사용방법에 맞게 작동 시킨다.
③ 모델링 과정 중에 강제 종료되는 것을 대비하여 먼저, 파일명을 반드시 영문과 숫자만을 사용한 이름으로 저장해 놓고 중간 중간 저장한다.
[교수 ･학습활동]
★ 진로찾기
・3D프린팅 전문가
- 3D프린팅을 적용하여 직업의 관련성과 이러한 직업이 미래에는 어떻게 바뀔 수 있을 것인지에 대하여 정리할 수 있도록 한다.
- 진로와 관련하여 생각하거나 느낀점을 함께 이야기해본다.
- 다양한 진로 체험을 통해 자신의 적성과 진로를 설계할 수 있도록 지도한다.
・‘3D프린터’로 만든 플라스틱 벌통
- 전 세계 양봉업자 눈길을 사로잡으며
‘130억원’ 모금에 성공한 벌통 아이디어가 있다. 벌들에게 스트레스도 주지 않고, 벌집 시스템을 응용해 매우 단순한 방법 으로 수도꼭지만 돌리면 꿀이 흘러나오 는 벌통이다. 플로우 하이브 속 비밀은
‘3D프린터’로 만든 플라스틱 벌집틀에 있었다. 벌집 초석은 벌들이 규칙적으로 집을 짓게 하려고 미리 육각형 모양으로 패턴을 잡아둔 틀이다. 3D프린터로 뽑아 낸 초석은 육각형 모양 가운데가 나눠져 유동적으로 움직인다. 손잡이를 꽂아 돌 리면 틀이 움직이며 육각형 봉받이 아래 로뚫린 '길'을 만들어낸다. 이 길로 벌집 에 담겨있던 꿀이 아래로 흘러내리는 것 이다.
<‘3D프린터’로 만든 플라스틱 벌집 틀>
교사용 참고 자료 1.
교사용 참고자료 1 주제 : 꿀벌 드론
꿀벌 드론
벌떼가 집단 폐사하는 소위 군집 붕괴 현상(Colony Collapse Disorder)이 꿀벌 드론을 개발하는 동기가 됐다.
군집 붕괴 현상은 꿀과 꽃가루를 채집하러 나간 일벌 무리가 돌아오지 않아 벌집에 남은 여왕벌과 애벌레가 떼로 죽는 현상이다. 정확한 발병 원인은 알려지지 않았으나 바이러스나 진드기, 살충제 등이 원인으로 추정 되고 있다. 특히 이로 인해 전 세계의 꿀벌 개체가 급격히 감소하면서 농업과 경제에 매우 심각한 적신호가 켜졌다. 지난해 미국에서는 꿀벌이 멸종 위기의 종으로 지정되었을 정도이다. 만약 꽃가루를 옮겨 식물이 열매를 맺도록 하는 꿀벌이 세상에서 사라진다면 인간은 매우 심각한 식량난을 겪게 된다. 벌은 세계 식량 자원의 90% 이상을 차지하는 100여 종 작물의 70%가 열매를 맺도록 돕는 역할을 한다고 한다. 이에 세계 곳곳의 과학자들은 꿀벌 대신 꽃가루를 옮기는 ‘드론(무인기) 꿀벌’을 개발하는 데 열중하고 있다.
[그림 1] 꿀벌 대신 꽃가루를 나르는 역할을 하는 드론 ‘플랜 비’
교사용 참고 자료 1.
교사용 참고자료 2 주제 : 3D프린터의 종류
3D프린터의 종류
3D프린터는 어떤 종류가 있을까요? 3D 프린터는 목적에 따라 다양한 재료와 방식으로 활용되고 있다. 재료 에 따라 기술 방식도 다르다. SLS나 SLA 방식은 대기업 또는 공장이나 국가기관에서 이용되고 가격대와 재료 비용도 매우 비싸다. 가격이 저렴한 FDM 방식 3D 프린터는 교육현장에서 많이 사용되고 있다.
재료는 크게 액체, 고체, 파우더 등이 있다. 개인용(가전용)으로 많이 쓰이는 FDM방식의 프린터에서는 고체 가 주로 사용된다. 그중에서도 옥수수 가루로 만든 PLA 플라스틱과 정제한 석유 추출물로 만든 ABS 플라스틱 이 주로 사용된다.
재료 기술 유형 장점 단점
액체
빛으로 굳히기 (SLA 방식)
표면이 매끄러움 중간 정도의 출력속도 저렴한 가격
프린팅 후에 세척
사용 가능한 원료나 색상이 제한적액체 구입비용이 비쌈
분말가루
가루굳히기고열로 (SLS 방식)
가루로 된 소재는 모두 가능
가루가 비슷한 크기여야 함 소재별 설정을 다르게 함 기계구입 비용이 비쌈
고체
녹여서 짜내기 (FDM 방식)
간단한 구조와 프로그램 낮은 장비 가격
다양한 소재 적용 큰 물품 제작에 용이
표면이 매끄럽지 않음 세부 모양 제작이 어려움 균형이 맞지 않으면 흐트러짐 [표 1] 3D프린터의 종류
교사용 참고 자료 1.
교사용 참고자료 3 주제 : 123D Design 프로그램
123D Design 프로그램 메뉴 익히기
123D 기본 명령어 익히기
- 기본 도형 만들고, 크기 조절하기
- Text 창에 크기를 입력할 때, ‘Tab’ 버튼을 이용한다.
① New : 새 창을 연다
② Open: 저장한 파일을 연다
③ Insert : stl, obj, stp, 123dx 파일 등을 연다
④ Import SVG : SVG 파일을 연다
⑤ Save : 모델을 저장한다
⑥ Save a Copy : 모델을 다른 이름으로 저장한다
⑦ Export : 모델을 stl, obj, stp 파일로 저장한다
⑧ Send To : 123D Make 등으로 내보낸다
⑨ 3D Print: 모델을 Mashmixer로 보낸다
① 반지름
② 높이③ 변의 개수
① 반지름
① 전체 반지름 ② 높이
② 내부 지름
