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▮ 목차 ▮
1. 고무동력 곤충모방로봇 만들기 (곤충모방로봇)--- 1
2. 새로운 연료 미래 공기압 자동차 UCC 만들기 (공기압 자동차)---- 11
3. 로봇에 흐르는 따뜻한 온기 (외골격 로봇)--- 27
4. 신비로운 갯벌 (새로운 탈 것)--- 38
5. 지구를 살리자! (우주엘리베이터)--- 50
고무동력 곤충모방로봇 만들기
(곤충모방로봇)
1~2 차시
고등학교
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[학생용]
Ⅰ. 프롤로그
■ 장애물을 오르자
“인류는 오늘날 달나라에 사람을 보내고 해저탐사까지 할 수 있습니다. 그런 데 우린 휠체어를 보도 위로 끌어올리지도 못하는가?” 어려서부터 전자제품 조 립에 자질을 보였던 카멘이 한 말입니다. 딘 카멘은 휠체어에서 아이디어를 얻 어서 세그웨이를 만들었고, 계단을 오르내리는 아이봇을 만들었습니다.
세그웨이 아이봇을 탄 딘 카멘
(출처: Segway Tours | Pristine World Tours) (출처: www.ablenews.co.kr)
딘 카멘의 여타 다른 발명가들과의 다른 점은 돈을 위해 발명하지 않는 다는 점이었습니다. 딘 카멘이 발명한 발명품의 궁극적 지향점은 사람입니다. 더 정 확히 말하면 인류의 삶을 이롭게 하는 것입니다.
이러한 철학은 그가 세상에 대한 장애인의 접근성을 높인다는 마음에서 출발 한 세그웨이의 개발에서 나타납니다. 데카리서치의 연구진들은 1억달러의 자금 과 10년의 시간을 투자할 수 있는 환경안에서 일할 수 있었습니다. 이는 돈을 지향하는 것이 아닌 사람을 지향하는 딘 카멘의 마음을 볼 수 있는 대목입니 다.
카멘은 계단을 오르는 휠체어 ‘아이봇’을 만들었고, 가난한 사람들을 위해 어 떤 연료라도 사용할 수 있는 스털링 엔진 ‘슬링샷’등 인간 사랑에 기반한 발명
고무동력 곤충모방로봇 만들기 (곤충모방로봇)
STEAM수업 학생용
품들을 속속 개발합니다. 특히 그가 만든 로봇 팔 루크 암은 지금도 가장 앞선 기술의 인공 의수로 평가 받고 있습니다.
어찌보면 간단해 보이는 계단을 오르고 산을 오르는 일은 기술적으로 상당히 어려운 일이고 우리가 극복해야할 중요한 과제입니다.
■ 집에서 만드는 곤충 로봇 (출처:University of California, Berkeley）
2009 년 캘리포니아 대학 ( University of California, Berkeley) 의 연구자들은 16 그램에 불과한 생체 모방 (biomimetic) 로봇을 소개했습니다. DASH (Dynamic Autonomous Sprawled Hexapod) 라고 명명한 이 작은 로봇은 곤충 을 모방한 것으로 아주 빠른 속도로 복잡한 지형을 통과하지만 사실은 하나의 모터로 움직이는 매우 단순한 구조로 되어 있습니다.
이 로봇은 마치 바퀴벌레를 연상시키는데 의외일 만큼 단순한 구조로 6 개의 다리를 움직여 복잡한 지형도 통과가 가능하며 생각보다 아주 높은 곳에서 떨 어져도 내구성이 강합니다. 우리는 이 DASH에서 우리가 극복하고자 하는 과제 에 대한 힌트를 얻을 수 있습니다. 곤충을 모방한 이 로봇은 복잡한 지형을 아 주 빠르게 통과하고 있습니다.
자연모사는 자연의 생태계와 자연현상 생명체의 기본구조, 원리 및 메커니즘 에서 영감을 얻어 공학적으로 응용하는 기술로 오랜 시간동안 놓여진 환경에 최적화되도록 진화된 생명체의 모습은 비슷한 환경을 극복해야 하는 인간에게 커다란 힌트를 줄 수 있습니다.
곤충의 모습을 통해 극복해야할 과제인 장애물을 오르는 탈것을 개발할 수 있 지 않을까 기대해봅니다.
Ⅱ. 상황제시
휴우~ 요즘 들어 할아버지의 한숨소리를 자주 듣습니다. 하루하루 깊어지는 할아 버지의 한숨소리에 제 마음도 타들어가는 것만 같습니다.
할아버지께서는 산을 무척 좋아하셨습니 다. 쉬는 날에는 어김없이 산에 가셨지요.
가끔은 저를 데리고 가기도 하셨습니다.
그런 날이며 너무 힘들어 짜증이 나기도 했지만, 정상에서 할아버지와 함께 맞 은 시원한 바람은 그 무엇과도 비교할 수 없을 만큼 상쾌했습니다.
할아버지께서도 ‘이 맛에 산에 오지’라고 하셨지요. 이젠 나이가 드시고 점차 기력이 없어지셔서 산을 오르는 것은커녕 가벼운 산책도 버거워 하십니다.
얼마 전 아끼시던 산악용 배낭과 장비들을 저에게 주시면서 “이제 쓸모가 없 어진 것 같구나, 산에 오르는 것은 건강에도 좋고 스트레스 해소에도 좋으니 자주 다녀보거라.” 이렇게 말씀하셨습니다.
갑자기 눈물이 왈칵 나면서 “아니에요 할아버지가 기운 내셔서 사용 하셔야지 요.”라고 했는데, 정말 할아버지를 다시 등산하게 해드릴 순 없을까요? 제가 업 고서라도 가고 싶지만 산이 그렇게 호락호락한 곳도 아니고 답답한 마음이 드네 요.
할아버지께 다시 한 번 산의 정상에서 느끼는 그 시원한 바람을 느끼게 해드 리고 싶습니다.
Ⅲ. 우리가 해결해 보자.
할아버지를 산에 모시고 가기 위해서는 산을 타고 올라갈 수 있는 로봇이 필 요합니다. 어떤 형태의 로봇을 이용하면 산을 오를 수 있을지 생각하고 토론해 봅시다. 할아버지를 산에 모시고 갈 수 있는 곤충로봇을 만들어 봅시다.
1. 무엇이 문제인가?
문제 해결을 위해서는 무엇보다 상황을 정확하게 분석하고 그에 맞는 해결과제 를 추출할 수 있어야 합니다. 상황을 분석하고 그에 맞는 해결 과제를 추출해 봅시다.
목표 :걷기가 힘든 사람이 등산을 할 수 있는 탈것 개발
상황 분석 해결과제 추출
2. 주변의 생물은 어떤 특징을 가지고 있나?
생물의 종류 다리의 특징(위치, 개수) 관절의 특징(위치, 개수)
3. 새로운 탈것에 적합한 곤충 선택하기
우리가 곤충을 모방하여 ‘등산을 위한 탈 것’을 만든다면 어떤 곤충이 가장 적 합할까요? 그리고 그 곤충을 선택한 이유를 이야기해 봅시다.
1) 어떤 곤충을 모방하여 등산을 위한 탈 것을 만들면 좋을지 적어 보세요. 그 이유는 무엇인가요?
곤충
이유
2) 다른 친구들과 선택한 곤충들에 대하여 서로 이야기하고, 탈 것을 만들었을 때 가장 알맞은 곤충과 그렇지 않은 곤충에 대하여 적어보시오. 그 이유는 무엇인 가요?
알맞은 곤충 알맞지 않은 곤충
3) 우리 학급에서 한 종류의 곤충을 선택해야 한다면, 어떤 방법으로 해야 할까요?
위의 방법으로 가장 적합한 곤충을 선택하고, 그 곤충으로 탈 것을 만들었을 때 장점에 대해 이야기해 봅시다.
4) 그 곤충으로 탈 것을 만들었을 때의 단점이 무엇인지 찾아보고, 그 단점을 보완할 수 있는 방법에 대하여 적어보세요.
<휴대폰 스케치>
4. 문턱(장애물)을 넘을 수 있는 고무동력 곤충모방로봇 만들기
1) 산을 오를 수 있는 고무동력 곤충모방로봇 제작하기
아래의 재료를 이용하여 곤충 다리를 모방한 새로운 탈것, 산을 오를 수 있는 고무동력 곤충모방 로봇을 제작해 봅시다.
<준비물>
가위, 칼, 어묵꼬치(2개), 실핀, 폼보드, 연필, 크레파스, 원형틀, 테이프(접착제), 풍선, 동력 가능한 프라모델의 바닥(선택사항), 마우스 트랩(선택사항)
5. 설계의 기초(스케치) 1) 스케치란?
스케치(sketch)란 설계하는 사람의 머릿속에 순간순 간 떠오르는 이미지를 시각적으로 나타내는 기법입 니다. 아무리 훌륭한 제품이라 하더라도 스케치부터 시작하기 때문에 스케치 작업은 제품 전반에 걸쳐 매우 중요한 작업이라 할 수 있습니다. 스케치는 크 게 2가지 종류가 있습니다. 스크래치 스케치(scratch sketch)와 프레젠테이션 스케치(presentation sketch) 로 나뉩니다. 스크래치 스케치는 아이디어를 정교화 시킬 목적으로 하는 스케치이고, 프레젠테이션 스케 치는 다른 사람에게 이해를 구할 목적으로 하는 스 케치입니다. 프레젠테이션 스케치의 경우 보통 투시 도로 작성되며 완성된 형태, 색, 재질 등을 모두 표 현해야하기 때문에 상당한 기법이 필요합니다. 생활용품 정도를 만들 때에는 스크래치 스케치가 많이 쓰이게 됩니다.
<자동차 스케치 과정>
2) 스케치의 기법
스케치를 하는 특별한 기법이 있다기보다는 물체의 이미지를 명확하게 표현하 도록 노력합니다. 스케치는 보통 다음의 과정을 거치
게 됩니다. 첫 단계는 물체의 외관을 대략 그리고, 다음에 불필요한 선을 지우면서 물체를 약간 구체화 시킵니다. 마지막으로 명암을 넣어 물체를 매끄럽게 표현합니다. 하지만 마지막 단계를 꼭 반드시 해야 하는 것은 아닙니다. 스케치를 잘하기 위해서는 다양 한 물건을 그려보는 것이 중요합니다, 특히 원형의
물건의 경우에는 중심선을 그리고 시작하면 쉽게 그릴 수 있습니다.
각자의 아이디어를 스케치 해 봅시다.
조별 토론을 통한 아이디어 선별
조원들의 스케치한 내용을 종합하여 우리조의 아이디어를 만들어 봅시다.
6. 설계의 기초(구상도)
간단한 물건이나 아이디어는 스케치와 구상도만 으로도 충분히 제품을 만들 수 있습니다. 제작 도 면을 만들기 위해서는 정투상법, 등각투상법, 경 사투상법을 그리는 것이 원칙입니다. 구상도란 스 케치를 좀 더 정교하게 그린 후 정교한 스케치 도면위에 만들 치수를 기입한 것을 말합니다.
구상도 그리기
- 토의를 통해 산을 오를 수 있는 고무동력 곤충모방로봇의 구상도를 그려봅시다.
제작하기
제작 시 유의해야 할 점과 제작 방법 등을 적어봅시다.
평가하기
프로젝트명 해결과제 수행정도
해결과제
제품의 과제 수행정도
매우
좋음 좋음 보통 나쁨 매우
나쁨
시제품의 잘된 점
•
•
•
•
시제품 단점 분석
및 보수 방법 (나의 생각)
나의 생각
고쳐야 할 점 방법
시제품 단점 분석
및 보수 방법 (우리의 생각)
우리의 생각
고쳐야 할 점 방법
Ⅳ. 새로운 도전
지금까지 우리는 산을 오를 수 있는 로봇을 개발하였습니다. 우리가 개발한 로봇의 크기를 크게 할 경우 고려해야 할 상황을 생각해봅시다. 무게가 늘어날 때 발생하는 문제점 등을 고려해 봅시다.
새로운 연료 미래 공기압 자동차 UCC 만들기
(공기압 자동차)
3~4 차시
고등학교
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[학생용]
Ⅰ. 프롤로그
■ 압축공기로 가는 자동차
석유자원의 고갈이 예상되면서 대체 에너지 산업의 일환으로 압축공기를 이 용하여 갈 수 있는 자동차를 여러 나라에서 개발 중입니다. 대체 에너지를 이용 할 때 대체 에너지의 실효성에 대한 가치 판단을 하는 것이 상당히 중요합니다.
<타타 모터스 에어팟> <혼다 압축공기 자동차 컨셉트카>
(출처: www.zdnet.co.kr) (출처: www.popularmechanics.com)
압축공기를 이용하면 장점은 무엇이고, 단점은 무엇일까요?
우선 첫째로 친환경자동차를 만들 때 가장 중요한 것은 에너지 효율입니다.
에너지의 형태를 바꿀 때 열에너지로 변해서 우리가 사용하고자 하는 에너지의 양이 적어지는 경우가 발생합니다. 또한 압축과정과 팽창과정을 거치는 동안 이상적인 단열압축이 되지 못하는 경우의 외부로의 열손실을 고려해야 할 필요 가 있고, 팽창과정에서도 단열팽창하지 못하는 경우 온도가 내려가 압력이 낮 아지는 문제를 지니고 있습니다. 두 번째로 고려해 볼 사항은 충전시간입니다.
전기 자동차와 같은 배터리 방식은 충전시간이 상당히 오래 걸려 사용이 불편 할 수 있습니다. 그에 비해 압축공기를 넣는 방식은 전기 자동차에 비해서는 상당히 빠른 시간 안에 충전을 마칠 수 있을 것입니다. 세 번째로 고려해 볼 사항은 공기를 압축할 때 에너지가 들어간다는 점입니다. 그렇다면 이런 방식
새로운 연료 미래 공기압 자동차 UCC 만들기 (공기압 자동차)
STEAM수업 학생용
이 과연 친환경적인가에 대해 고민해볼 필요가 있습니다. 마지막으로 고려해야 할 부분은 안전입니다. 공기압자동차의 경우 압축공기통을 싣고 다녀야 합니다.
사고 시 압축공기통의 안전을 보장할 수 없으면 공기압자동차는 사용이 어려울 것입니다.
■ 발산적, 수렴적 사고기법
1. 발산적 사고 기법
1) 브레인스토밍 (Brainstorming) (1) 문제를 분명히 말하도록 노력하라.
ex) ‘엎질러지지 않는 커피 컵 뚜껑’은 브레인스토밍 주제로 적절하지 않습니다.
-> ‘자전거 통근자들이 커피를 엎지르거나 혀를 데지 않으면서 커피를 마시 도록 도와주는 법’
브레인스토밍 참가자들이 적극적으로 덤벼들 수 있는 구체적 주제를 제 시하여 다양한 해결안이 나오도록 유도해야합니다.
ex) ‘어떻게 하면 X 회사로부터 시장 점유율을 되찾아올 수 있을까?’
-> ‘우리의 제품 A에 대해 고객이 지적하는 B라는 불만을 어떻게 하면 개 선할 수 있을까?’
브레인 스토밍을 시작할 때 주제가 구체적일수록 좋은 개선점이 나올 수 있습니다.
(2) 규칙을 만든다.
“많은 것을 찾아나서라”, “엉뚱한 아이디어를 격려하라.”, “시각화하라” 등등 엄청나게 큰 포스트잇 메모지나 커다란 화이트보드에 브레인스토밍 규칙을 써 놓는 것도 좋은 방법입니다.
(3) 아이디어에 번호를 매긴다.
아이디어에 번호를 매기면 모임 전이나 진행 중에 참가자를 자극하는 도구 가 되며 브레인스토밍이 얼마나 거침없이 진행되었는지 평가하는 수단이 됩니다. 그리고 현재 위치에 대한 감각을 잃지 않으면서도, 아이디어와 아이 디어 사이로 도약하는 놀라운 방법이 됩니다.
(4) 때로는 단숨에 뛰어넘는다.
구축하고 뛰어넘을 기회를 살핍시다. 아이디어를 토대로 토론하도록 합시 다. 팀원들이 분발하도록 격려하거나 자그만 변화를 끌어들입시다. 아니면 아주 급하게 건너뛰었던 예전의 길로 되돌아가거나 혹은 아예 새로운 접 근으로 전진합시다.
(5) 아이디어를 사방에 기록한다.
아이디어를 팀원 모두가 볼 수 있는 매체에 기록합시다.
(6) 워밍업 시간을 가진다.
다음과 같은 상황이라면 워밍업은 반드시 필요한 작업입니다 . - 팀이 이전에 함께 일한 적이 없었을 때
- 팀원 대부분이 브레인스토밍을 자주 하지 않았을 때 - 필요하지만 관련 없는 쟁점 때문에 주의가 산만해졌을 때
(7) 바디 스토밍을 실시한다.
뛰어난 브레인스토밍은 아주 시각적입니다. 여기에는 스케치, 마인드매핑, 도 형, 인체도가 포함됩니다.
훌륭한 브레인스토밍은 흔히 입체적입니다.
- 싱크대를 제외한 모든 것을 회의에 동원합니다.
- 재료를 구해 아이디어와 콘셉트가 잘 드러나는 모델을 만들어야 합니다.
- 바디 스토밍을 두려워하지 말아야합니다. 현재의 사용패턴을 실행해보고 그 것 이 어떻게 변하는지 만져보고 느껴보고 살펴봅니다.
유쾌한 이노베이션, 톰켈리
2) 스캠퍼 기법
3) 여섯 색깔 모자 기법
- 여섯 색깔 모자 기법은 브레인스토밍과 같은 회의기법입니다. 브레인스 토밍 이 자칫 중구 난방식이 되던가, 참신한 아이디어가 초기에 사장되어 버릴 수 있게 되는 면을 보완한 사고 기법으로 해당 색깔에 관한 논의만 하게 되는 것입니다.
(1) White Hat
정보를 모으는 과정입니다. 우리가 필요한 정보, 이용 가능한 정보, 부족 한 정보를 찾아나가는 과정을 말합니다.
(2) Green Hat
아이디어를 도출해 내는 과정입니다.
인간은 두뇌 스스로 정보를 조직화 하는 과정에서 고정화된 패턴이 생겨 납니다. 이 패턴을 깨뜨려 수평적 사고를 합니다.
Green Hat을 쓰고는 다양한 아이디어를 전혀 제한 없이 나누어 볼 수 있습니다.
* 이 때 아이디어를 도출을 위해 아래와 같은 방법을 사용할 수 있습니다.
1) 무작위 단어 기법 : 어떤 단어가 가지고 있는 속성에 대해 생각하고 연결시킵니다.
2) PO 기법(도발 기법, Provocative Operation) :
도발기법을 통해서 당연하게 여겨지는 것으로부터 이탈할 수 있습니다.
도발기법은 소망도발, 탈출도발, 역전도발로 구분되며 ‘이동’과정을 통해 현실화할 수 있습니다.
– 소망도발 : 도저히 일어날 수 없는 어떤 일을 소망하는 과정을 통 해 아이디어를 도출해 냅니다.
– 탈출도발 : 고정관념을 탈출하기 위한 방법으로 주제의 요소 중 중요 한 것을 제외하는 방법을 사용합니다. “기존의 어떤 것이 없다면… ” 이라고 표현하여 아이디어를 도출해 냅니다.
– 역전도발 : 기존의 사고를 반대로 생각해 아이디어를 도출합니다.
– 이동 : 도발을 통하여 인식의 틀에서 벗어난 것을 인식의 틀 안으로 들 어 오게 하는 것. 다시 말하면 도출된 아이디어를 현실화하기 위 한 과정이라고 보면 됩니다.
3) Red Hat
Green Hat에서 나온 아이디어를 선택하는 과정입니다.
어떠한 아이디어를 생각할 때 논리성을 따지기 전에 직관적으로 느끼 는 것을 선택하는 과정을 말합니다.
물론 직관적 선택이 아닌 다른 선택 방법을 이용할 수도 있습니다.
4) Yellow Hat
Red Hat에서 선택된 아이디어의 가치에 대해 생각해 보는 과정입니다.
누가, 어떤 이익을 얻을 것인지 그리고 아이디어에 내재된 가치에 대 해 생각해 볼 수 있는 과정을 말합니다.
5) Black Hat
Yellow Hat과 반대되는 개념으로 볼 수 있습니다. Red Hat에서 선택된 아이디어의 결함, 잠재적 문제점에 대해 생각해 보는 과정입니다.
아이디어의 문제점과 위험, 어려운 점, 잘못되거나 안 좋게 될 위기사 항을 생각해 볼 수 있는 과정을 말합니다.
6) Blue Hat
최종 선택을 하는 과정입니다. White Hat에서부터 시작된 과정을 마무 리 하는 단계로 후속단계에 대한 고려가 필요한 과정을 말합니다.
2. 수렴적 사고 기법 1) 하이라이팅 기법
생성된 아이디어 중에서 괜찮다고 느껴지는 아이디어를 골라 낸 다음, 공통적인 측면이나 요소에 따라 묶음을 만드는데, 이를 적중영역이라고 합니다. 하이라이팅 기법은 이러한 적중영역을 문제해결에 적합한 형태로 재진술 하는 기법입니다.
하이라이팅 기법의 단계
- 히트를 찾습니다. (아이디어들을 나열하고 차례대로 번호를 매긴 후 그럴 듯 해 보이는 아이디어에 표시하는 것.)
- 서로 관련되어있는 것 같아 보이는 히트 아이디어들을 함께 묶습니다.
- 적중영역을 발견합니다.(히트 아이디어들이 서로 어떻게 유사한지를 음미해 보고 같은 영역으로 결집시켜 '적중 영역' 을 찾아낸다. 각 적중영역에 속하 는 히트 아이디어들을 그 아래에 나열합니다.)
- 적중 영역을 재진술 합니다.
PMI 기법의 예
P (Plus) M (Minus) I (Interest)
* 계절별로 옷을 다양하게 갈 아입어야 하니 패션 감각이 늘어난다.
* 계절별로 다양한 운동을 즐 길 수 있다.
(여름 : 수영, 겨울 : 스키)
* 계절별로 옷을 사야 하니 다른 나라 사람들보다 돈이 많이 든다.
* 달라진 날씨에 적응할 만하 면 계절이 바뀐다.
* 여름에는 너무 더워서 방학 이 있고, 겨울에는 너무 추워 서 방학이 있다는 사실
* 봄과 가을에는 비슷한 옷을 입어도 된다는 사실
* 여름옷은 천이 얼마 안 드 는 데도 비싸다는 사실
2) PMI 기법
드 보노가 개발한 CoRT(Cognitive Research Trust) 프로그램에 포함된 방법으 로 아이디어를 떠올리거나 제안을 할 때 보다 열린 생각을 하게 하여 창의적 인 생각이 나오도록 하는 전략입니다.
* P Plus - ,좋은 점만 이야기하기
* M Minus - 나쁜 점만 이야기하기
* I Interest - 아이디어에 대하여 발견한 흥미로운 점만 이야기하기
Ⅱ. 상황제시
<UCC 공모전 포스터>
새로운 연료
미래 공기압 자동차 UCC 공모전
공모주제
새로운 동력을 이용한 미래자동차
◎ 포함될 내용
- 공기압을 이용한 창의적 미래자동차 - 공기압의 장점과 단점 제시
- 공기압을 이용한 움직이는 창의적인 모형이 나올 것 - 아이디어 산출과정이 간단히 들어갈 것
(발산적 방법, 수렴적 방법 중 1개 이상) - 조원들의 얼굴이 모두 한번이상 나올 것 - 시간제한 : 5분
◎ 공모일정, 대상
- ○○○○년 ○○월 ○○일∼ ○○월 ○○일
◎ 시상내역
- 통닭 및 맛있는 간식
◎ 접수방법
- 심사기준
- 창의성, 의사전달력 표현력, 예술성, 조원의 단결 및 화합, 재미, 공기압 모형의 독창성 및 실용성, 과학적 원리 활용
덜컥 친구의 제의에 승낙을 해버렸습니 다. 교내 과학부에서 개최하는 ‘새로운 연료 미래 공기압 자동차 UCC 공모전’
이라...
공기압을 이용한 탈것을 친구들과 함께 고민에 고민을 거듭하던 중 우연하게 아 빠가 예전에 사주셨던 말 인형을 생각하 게 되었습니다.
친구들에게 공기압 말을 설명해줘도 다
들 기억을 하지 못해서 여러 곳의 문방구를 뒤져서 어렵게 공기로 가는 말 인형을 구했습니다. 공기압 말 인형을 보자마자 친구들은 이런걸 아직도 파 냐면서 재밌어 했고, 이런 장난감들을 이용해서 ‘새로운 연료 미래 공기압 자동차 UCC 공모전’에 참가하기로 했습니다.
‘새로운 연료 미래자동차 UCC공모전’에 도전! 공기압을 이용한 미래 자동차 로 교내 행사 1등을 거머쥐겠어.
Ⅲ. 우리가 해결해 보자.
UCC 대회에 참여해서 공기압자동차에 대한 창의적인 UCC를 제작해 봅시다.
1. 아이디어 구상하기
UCC 제작을 위해서는 무엇보다 아이디어를 구상하는 과정이 우선시 되어야 합 니다. 발산적 사고 기법을 통해 많은 아이디어를 제시해보고, 수렴적 사고를 통 해 좋은 아이디어를 선별하여 보세요.
<주제Ⅰ : 공기압을 이용해서 앞으로 가는 재미있는 물체를 만들어 봅시다.>
<주제Ⅱ : 공기압 자동차의 장단점은 무엇이고, 어떻게 표현할까?>
<주제Ⅱ : UCC를 재밌게 구성할 수 있는 요소는 무엇이 있을까?>
1) 아이디어 쏟아내기(발산적 사고하기)
2. 아이디어 정리하기(수렴적 사고하기)
영감을 얻은 것
과학적 원리
창의적 설계 내용
준비물
2. 아이디어 정리 Ⅰ
토론을 통해 정한 공기압을 이용해서 앞으로 가는 재미있는 물체를 스케치 해봅시다.
3. 공기압 모형 제작 Plan 작성하기
사운드 영상 예시 영상
시작하는 웅장한 사운드 ○○ 채널
4. 아이디어의 정리Ⅱ
아래와 같은 방식으로 UCC 제작 콘티를 제작해 봅시다.
■ 참고자료 (콘티의 예)
1. UCC 콘티 : 하이투자증권 UCC 제작 콘티
2. 만화로 작성한 콘티
■ (활동) 동영상 제작 및 편집
앞서 그린 콘티를 이용하여 동영상을 제작해 봅시다.
1. 간단한 무료 동영상 편집기
<편집할 동영상 불러오기>
동영상을 불러와 간단한 잘라내기와 붙이기를 할 수 있고, 오프닝과 엔딩, 로고 등을 넣는 기능을 가지고 있습니다
2. 윈도우 무비메이커
간단한 잘라내기와 붙이기 및 효과를 줄 수 있습니다.
<동영상 불러오기>
<편집한 동영상 저장하기>
<효과 넣기>
감상기준 조 이유
창의적인 아이디어
단결 및 화합
심미성
과학적인 개념
흥미(재미) 기타( )
5. 공기압 모형에 사용된 과학적 원리 제시하기
6. 작품 감상 활동
※ 기타에는 본인이 상 이름을 정하고 그것에 맞는 조를 골라주세요.
Ⅳ. 새로운 도전
지금까지 공기압자동차를 이용한 UCC를 제작했습니다. 미래사회는 어떤 문제가 있을지 생각해보고 미래 자동차에 적용하면 좋겠다는 에너지원을 생각해 봅시다.
로봇에 흐르는 따뜻한 온기
(외골격 로봇)
5~6 차시
고등학교
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[학생용]
Ⅰ. 프롤로그
■ 현재 개발 되어진 외골격 로봇
1. 보행보조형 파워 어시스트 로봇 (출처: Honda motors)
PAS(Power Assist Suit)라는 이 입는 로봇은 걷는데 문제가 있는 관절 환자에게도 도움 이 됩니다. 자동차메이커로 잘 알려진 혼다.
이 회사가 자동차 말고 또 하나 유명한게 로봇 아시모입니다. 세계에서 가장 뛰어난 휴머노이드 아시모를 보면서 인간의 로봇
제조 능력을 가늠할 수 있는데, 이 아시모의 로봇기술이 본격적으로 실생활에 어떻게 적용되는지 알 수 있는 제품들이 나오고 있습니다.
일본 혼다사가 2008년 인간형 로봇 ‘아시모’의 모행기술을 바탕으로 개발한 보행보조 로봇다리 는 걷는 것이 불편한 노인분만이 아니라 자동차 작업장에도 쓰이고 있습니다. 다리 사이에 로봇 을 끼우고 무릎과 신발을 신으면 되는데, 무릎 을 구부리거나 일어서는데, 걷는데 약간의 힘만 주면 로봇이 저절로 걷는데 힘을 더해줍니다.
로봇에 흐르는 따뜻한 온기 (외골격 로봇)
STEAM수업 학생용
2. 보행보조 로봇 ‘로빈(Robot for independent Life)’
(출처: 생산기술연구원)
로빈은 하체를 쓸 수 없는 중증 장애인의 보행을 돕기 위해 개발되었습니다.
생기원 로봇융합연구그룹 연구팀은 척수 마비환자가 의자에서 일어서기와 앉기, 걷 기를 할수 있도록 외골격 로봇 ‘로빈’을 개발하였습니다. 로빈은 걷고자 하는 사람 의 의도를 감지용 센서가 정확히 읽어낸 뒤, 로봇에 장착된 모터가 회전하여 다리 를 펴고 접도록 돕는 원리로 작동됩니다.
이를 위해서 사람의 걷고자 하는 의도를 읽는 인식기술, 사람의 보행을 로봇이 대
신할 수 있도록 하는 보행 패턴 설계 기술, 기존 보행 보조기를 로봇에 접목시 키는 기술 등이 중점적으로 연구됐습니다. 24V 출력을 내는 전기 모터와 제어 장치, 3시간 정도 사용할 수 있는 배터리를 포함한 로빈의 무게는 약 17kg, 사 람의 힘을 로봇이 대신해주므로 착용한 환자는 무게를 전혀 느끼지 못합니다.
현재 가지고 있는 기능은 의자에서 일어서기와 앉기, 걷기입니다. 앞으로 계단 을 오르고 내리는 기능만 보완하면 척수마비 환자가 일상생활을 하는 데 전혀 지장이 없을 것으로 보고 있습니다.
■ 보행보조 도구 발명품 아이디어
1. 체중과 압력을 이용한 보행보조기구
본 발명은 신체의 몸무게 압력을 이용해 발생시킨 유압을 에너지로 활용하여, 하지근력이 약화되어 보 행에 어려움을 겪고 있는 노약자의 하지근력을 보조 하고 그 보행을 돕는 보행보조기구에 관한 것입니다.
이를 위하여 본 발명은 신발 밑창 등에 유압발생팩 (20)을 장착하고 체중의 압력을 받아 발생된 유압을 무릎 부위에 장착된 유압실린더(10)에 전달하여 피스 톤을 작동시킴으로써, 피스톤이 작동되는 힘으로 노 약자의 약화된 다리근력을 보조할 수 있도록 이루어 진 구조에 그 특징이 있습니다.
특히, 노화현상으로 다리근력이 약화되어서 보행에 어려움을 겪는 노인들의 하지 근력을 보조하여, 보다 원활하게 보행을 할 수 있도록 보조하는 효과가 있습니다.
척추마비 장애를 가진 한 영국 여성이 첨단 생태공학 수트의 도움으로 마라톤을 완주했다. 8일(현지시각) 더 버지, AFP 등 외신에 따르면 클레어 로마스라는 32세의 이 여성은 5년 전인 2007년 낙마 사고로 목, 갈비뼈, 등뼈가 부러진 후 사지마비의 장애인이 되었다. 하지만 이 여성은 이스라엘의 아미트 고퍼 박사가 개발한 `리 워크(ReWalk)`를 착용하고 26.2마일(약 42.2킬로미터)을 완주했다. 아쉽게도 클레어 로마스의 완주는 런던 마라 톤 대회의 공식 기록에 남지 못했다. 경기가 시작된 날 인 지난달 22일 완주해야 하는데, 16일 만에 완주했기 때문이다.
하지만 로마스는 리워크를 장착한 상태에서 혼자서 서고 걸으며, 계단을 오를 수 있었다. 이 바이오 수트는 다리에 장착하는 것이고 목발은 따로 짚어야 한다. 외 골격 모션 센서와 온보드 컴퓨터 시스템이 무게와 균형의 변화를 탐지한다. 작은 모터가 수트를 움직이게 하며 전체 시스템은 4파운드(약 1.8킬로그램)의 배터리에 서 전력을 공급받는다. 이 배터리는 사용자가 등에 매는 가방에 들어 있다.
<출처: 전자신문미디어 테크트렌드팀>
2. 여러 지팡이의 형태
Ⅱ. 상황제시
오늘 아침 따뜻한 뉴스를 보았습니다. ‘로봇에 흐르는 따뜻한 온기’
목표: 기력이 없어 걷기 힘든 노인의 보행을 보조해 줄 수 있는 탈것 개발
상황 분석 해결과제 추출
뉴스를 보면서 지난 달 봉사활동으로 방문했던 노인정에 계신 할머니와 할아 버지들이 생각났습니다. 할아버지와 할머니들께서는 이제 기력이 많이 떨어지 셔서 걷는 것을 상당히 힘들어 하셨습니다. 노인정에서 할아버지와 할머니들을 휠체어로 산책시켜드리면서 혼자 힘으로 산책도 못하시는 것에 대한 안타까움 이 많았는데...
외골격 로봇을 이용해서 걷기 힘든 노인 분들에게 혼자 힘으로 산책도 하고 소일거리하는 즐거움을 맞보게 해드리고 싶습니다.
Ⅲ. 우리가 해결해 보자.
노인 분들이 혼자 힘으로 산책도 하고 소일거리도 하시도록 하기 위해서는 보 행을 보조할 수 있는 장치가 필요합니다. 어떤 형태의 장치을 이용하면 노인 분들의 거동을 도울 수 있을지 생각하고 토론해 봅시다.
1. 무엇이 문제인가?
문제 해결을 위해서는 무엇보다 상황을 정확하게 분석하고 그에 맞는 해결과제 를 추출할 수 있어야 합니다. 상황을 분석하고 그에 맞는 해결 과제를 추출해 봅 시다.
<버스 탑승> <지하철 탑승>
<계단이용> <장보기>
2. 노인복지를 위한 보행보조 도구를 알아보자
1) 노인 분들이 산책을 하시는 경우 어떤 곳을 다니실지 고려해 봅시다.
노인 분들이 산책을 하시는 경우 어떤 곳을 다니실지 고려해 봅시다.
그 외 어떤 곳을 다니실지 적어봅시다.
현재 노인복지를 위해 사용되어지는 보행보조 도구를 살펴보고 장점과 단점을 적어봅시다.
장 점 단 점
길봇
보행보조차
옥내용 보행차
지팡이
기타
<길봇> <보행보조차>
출처: www.gilbot.co.kr 출처: 네이버쇼핑
<옥내용 보행차> <지팡이>
출처: G마켓 출처: 네이버쇼핑
보행보조 로봇 제안서 작성하기
거동이 불편한 노인의 보행을 보조할 수 있는 참신한 장치의 개발 과학적 원리가 들어간 참신한 장치
보행 보조 로봇의 형태로 제시 가능
로봇의 형태가 아닌 보행보조 발명품 아이디어 형태로 제시 가능 노인이 다니는 장소에 장애를 극복하는 방안을 제안서에 작성할 것 이전 보행보조 도구의 단점을 극복하는 방안을 제안서에 작성할 것
<프로젝트 해결>
3. 우리가 발전시켜보자 (보행보조 로봇 제안서 작성하기) Mission 설명
4. 어떻게 문제를 해결할까?
문제를 해결하는 방법이 꼭 1가지만 있 는 것은 아닙니다. 따라서 상황과 조건에 맞추어 가장 좋은 해결방법을 찾는 것이 문제를 해결하는데 가장 좋은 방법이라 할 수 있습니다. 한 사람의 생각보다는 여러 사람의 생각을 모아 힘을 합치면 더 좋은 결과를 만들어 낼 수 있겠죠?
그럼 여러분의 미션을 돕기 위해 제시된 미션을 해결하는 방법으로 가장 많이 쓰이는 프로젝트법 하나를 소개하고자 합 니다. 프로젝트법은 상황의 문제를 스스로 발견하고 발견한 문제를 해결하기 위해 아이디어 및 자료를 모으고, 아이디어와 수집된 자료를 바탕으로 팀원 사 이의 토의를 통하여 가장 좋은 해결방법을 제시합니다.
1) 아이디어 산출 준비단계
아이디어 산출 준비단계에서는 아이디어 산출을 시작하기 전에 프로젝트와 관 련된 지식을 정리하고, 선행학습으로 어떤 것을 배웠는지 정리를 합니다. 그리고 프로젝트의 수행에 필요한 상황과 제공되는 조건들을 꼼꼼히 체크해 봅니다. 체 크한 상황과 조건을 바탕으로 미션 수행을 위한 아이디어를 생각해 봅니다.
대상
현재 사용되는 도구
현재 사용되는 도구 의 문제점
개선방안
개선방안 추가 시 발생하는 문제점
최종 아이디어
2) 아이디어 선정단계
팀원 개인적으로 생각한 아이디어를 공유하며 미션을 해결하기 위한 가장 좋 은 방법을 결정하는 단계입니다. 이 단계에서는 팀의 프로젝트 주제를 정하고 구체적인 세부 활동 계획을 정합니다. 주제를 정할 때는 팀원들의 관심과 흥미 를 고려해야 하고, 이미 활동 했던 것을 참고할 수 있습니다. 그리고 이 단계에 서는 여러 가지 현실적인 고려사항을 참조하여 아래와 같은 아이디어 선정기준 을 활용하는 것이 좋습니다.
1. 해결 과제의 목표와 관련이 있는가?
2. 해보고 싶은가?
3. 주어진 시간에 해결할 수 있는가?
4. 수행 인원이 적절하게 구성되었는가?
5. 아이디어가 실현 가능성이 있는가?
6. 아이디어가 창의적인가?
7. 아이디어와 관련된 자료가 있는가?
8. 아이디어 실현 시 전문가의 도움이 가능한가?
<아이디어 선정 기준표>
5. 아이디어 정리하기
아이디어를 개략적으로 정리해 봅시다.
6. 보행보조 로봇 아이디어 제안서를 작성해 보기
아이디어 제안서(상세)
문서분류
페이지번호 / 페이지 작성자
작성일자
아이디어제안자 성
명
소 속
직 위 내 용
아이디어의 종류
제목
개요 (그림포함)
현재의 문제점
기 대 효 과
현재 문제개선효과
경제적 개선 효과
7. 아이디어 평가 및 피드백
아이디어가 완성되면 평가를 하고 잘된 점은 더욱 발전시키고, 잘못된 점은 개선을 해야 합니다. 그러기 위해서는 자체점검을 해보아야 합니다. 만약 문제 가 생겼다면 어떤 단계에서 생겼으며, 해결 방법은 무엇인지 논의를 할 수 있 는 기회를 가질 수 있습니다.
프로젝트명 해결과제 수행정도
해결과제
제품의 과제 수행정도
매우
좋음 좋음 보통 나쁨 매우
나쁨
시제품의 잘된 점
•
•
•
•
시제품 단점 분석
및 보수 방법 (나의 생각)
나의 생각
고쳐야 할 점 방법
시제품 단점 분석
및 보수 방법 (우리의 생각)
우리의 생각
고쳐야 할 점 방법
Ⅴ. 새로운 도전
지금까지 사람의 보행을 보조할 수 있는 보조장치를 개발하였습니다. 우리가 개발한 보조 장치의 아이디어를 다듬어 발명품 경진대회에 출품하기 위한 계획 서 작성을 해보고 특허에 도전해 봅시다.
신비로운 갯벌
(새로운 탈 것)
7~8 차시
고등학교
[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[학생용 학생용 학생용 학생용 학생용 학생용 학생용 학생용 학생용 학생용 학생용 학생용 학생용 학생용 학생용 학생용 학생용 학생용 학생용 학생용 학생용 학생용 학생용 학생용 학생용 학생용 학생용 학생용 학생용 학생용 학생용 학생용 학생용 학생용]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]
[학생용]
Ⅰ. 프롤로그
■ 육지와 바다는 항상 그 자리에?
지금의 육지와 바다는 먼 옛날에도 지금처럼 육지이고 바다였을까요? 바다와 육지의 경계면에 자리 잡은 순천만의 갈대밭은 몇 천 년 후에도 지금의 모습으 로 남아있을 수 있을까요? 변한다면, 바다가 될까요? 아니면 육지가 될까요?
신비로운 갯벌 (새로운 탈 것)
STEAM수업 학생용
■ 포스터란?
1. 뜻 : ‘post'(기둥)에 붙이는 것이라는 뜻에서 유래되었으며, 일정한 크기 형태 의 종이, 천 등에 전달내용을 한 눈에 알 수 있도록 표현하는 선전광고 매체입 니다. 선전을 목적으로 하는 광고의 가장 기본적인 형태로 시각전달 디자인의 대표적인 형태입니다.
2. 역사
- B.C 1000년경 이집트에서 도망한 노예를 수배하기 위해 붙인 것이 처음이라 추측됩니다.
- 15세기 중엽 인쇄기술의 보급으로 일반화되었으며, 19세기 컬러 인쇄의 발 달로 현대화되기 시작하였습니다.
- 현대에는 광고, 선전의 기능뿐만 아니라, 도시의 미적 환경에 중요한 요소로 부각되고 있습니다.
- 대표적인 포스터화가로는 19세기 도미에, 보나르 등이 있으며, 특히 로트레 크의 ‘물랑루즈 포스터’는 매우 예술성이 있는 것으로 꼽힙니다.
3. 조건
- 독창적이고 아름다우며, 설득력이 있어야 합니다.
- 색도가 적어 인쇄에 적합하며, 주목성이 높아야 합니다.
- 심미적으로 알리는 대상에게 만족감을 주어야 합니다.
4. 종류
* 관광 포스터
- 관광객 유치를 목적으로 명승고적, 휴양지 등을 소개하는 포스터
* 계몽 포스터
- 국민 생활의 계몽 지도를 목적으로 하는 질서, 자연 보호 등의 포스터
* 행사 포스터
- 체육 대회, 전람회, 음악회 등 행사를 알리기 위한 포스터
* 상업 포스터
- 상품 안내, 기업 선전 등을 목적으로 하는 포스터
5. 크기
8절 : 262mm*374mm 4절 : 374mm*524mm 국2절 : 424mm*598mm 2절 : 524mm*748mm 국전 : 598mm*848mm
6. 부착흐름도
포스터부착 의뢰
▻ 계약체결, 부착지역 확정
▻ 포스터인수, 입금완료
부착지역 편성
▻ 지역별분류부착
▻ 광고주부착 현황 확인
작업완료보고, 작업현장촬영, 자료제공
▻ 세금계산서 교부
7. 포스터의 지도 방법
1) 주제를 단순, 명쾌하게 표현합니다.
2) 문장은 간결하게 씁니다.
3) 선명하고 호소력이 강한 배색을 사용합니다.
4) 문자를 디자인의 일부로 생각하고 포스터의 전체 구성에 어울리게 표현하 고 배치합니다.
5) 일관성 있게 색채와 문자 등을 나타냅니다.
6) 새로운 기법이나 재료를 포스터 제작에 활용합니다.
7) 게시할 장소의 조건을 고려하여 크기나 색채 결정합니다.
Ⅱ. 상황제시
역시 ‘방학’이라는 말은 언제 들어도 즐겁습니다. 신나는 효도 방학! 비록 5일 밖에 되진 않지만, 하루 종일 컴퓨터 게임을 할 수 있다고 생각하니 저절로 입가에 미소가 번집니다.
그런데 이건 또 무슨 일인가요. 부모님께서 방학동안 외할머 니 댁에 다녀오자고 하십니다. 자칫 컴퓨터 게임은 물 건너가 는 게 아닌지 갑자기 기분이 우울해 집니다. “어서 준비해. 할 머니께서 우리 온다고 맛있는 거 많이 잡아 오셨대!”
“진짜? 할머니가 조개도 잡아오셨대?”
엄마의 말을 듣자 우울해졌던 기분이 어느 정도는 풀어지는 것 같습니다. 컴퓨터 게임을 못하는 건 정말 안타까운 건 사실이지만, 그래도 외할머니 댁에서 먹는 낙 지와 조개 맛은 그야말로 일품이니까요. 특히 쫄깃쫄깃한 조개 맛은 어디에서도 맛 볼 수 없는 정도로 매력적입니다.
그런데 이렇게 맛있는 조개가 썩은 흙 같은 갯벌에서 산다니 정말 놀랍지 않나 요? 처음 부모님께서 바닷가에 가자며 외할머니 댁에 데리고 갔을 때는 정말 실 망스럽기만 했습니다. 파아란 바다와 드넓은 백사장을 생각했었는데, 눈앞에 펼쳐 진 건 흐리디 흐린 탁한 바다와 시커먼 갯벌이었으니까요. 그런데 너무너무 맛있 는 낙지와 조개를 갯벌에서 잡아오셨다는 말에 깜짝 놀라고 말았죠. 사실 저는 지 금도 갯벌에 대해서는 잘 몰라요. 하지만 외할머니 말씀이 저 갯벌에는 낙지와 조 개 말고도 너무너무 많은 생물들이 살고 있다고 해요. 혹시 여러분은 잘 아나요?
저처럼 아직 잘 모른다면, 갯벌이 어떤 곳인지 저랑 함께 살펴보도록 할까요?
Ⅲ. 모둠별 활동
■ 살아 숨 쉬는 갯벌 너는 뭐니?
외할머니 댁에 가는 길에 부모님은 순천만에 들리자고 하십니다. 외할머니 댁에 갈 때마다 시간내기가 어려워 늘 그냥 지나쳤던 곳이었는데, 얼마 전 친구가 여 행 다녀왔다며 자랑했던 기억이 떠올라 흔쾌히 따라 나섭니다. 입구에 들어서는 데, 이곳이 바다인지 아니면 육지인지 구분하기 힘들 정도로 아름답게 일렁이는 갈대밭이 장관이었습니다. 오랜만에 부모님이랑 사진도 찍고 즐거운 시간을 보내 는데, 바닥을 본 예준이는 너무 깜짝 놀랐습니다. 거기에는 엄청나게 많은 게들 이 갈대밭 사이사이를 헤 짚고 다니는 것이 보였기 때문입니다. 그리고 들어난
갯벌이란 하천 또는 해안에서 공급된 토사가 조류에 의해 해안에 재퇴적 되어 형성된 지형을 말합니다. 이런 갯벌의 형성에서 가장 중요한 것은 밀 물과 썰물입니다. 모든 바다는 달과 지구의 공전과 지구의 자전에 의해 발 생한 인력이 작용합니다. 이것이 지형에 따라 속도의 차이가 발생하여 밀물 과 썰물의 차이가 서로 다르게 나타납니다. 세계지도를 보면 우리나라 황해 의 경우 움푹 들어간 모습을 나타내고 있는 작은 바다입니다. 이러한 모양 으로 인해 밀물과 썰물의 차이가 크게 나타납니다. 황해의 바닷물은 제주도 밑에 위치한 대만 북쪽 방향으로 흐르게 됩니다. 따라서 거리가 멀어질수록 흘러가는 물의 양이 다릅니다. 목포의 경우 간만의 차이가 약 3~4m 정도이 지만, 인천은 6~7m의 차이를 보이는 것이 이 때문입니다.
갯벌은 주변 환경에 의해 형태가 결정되는데, 바닷가의 경사도나 밀물과 썰물의 범위에 의해 그 폭이 결정되고, 지형적인 영향, 파도의 세기, 밀물과 썰물의 이동 정도에 의해 흙의 종류가 결정됩니다. 즉 밖으로 노출된 지역 인지 아니면 섬이나 육지로 가려진 지역인지에 따라 갯벌을 구성하는 흙이, 모래나 자갈이냐 아니면 펄이냐가 결정되는 것입니다.
보통 바닷물의 흐름이 약한 지역은, 육지로부터 퇴적 물질들이 강을 통하 여 흘러들어 펄로 이루어진 갯벌이 형성되며, 흐름이 강한 지역일수록 모래 나 자갈로 이루어진 갯벌을 형성합니다.
갯벌이 풍부하게 분포하는 우리나라의 황해 갯벌도 중국의 양자강과 황하, 그리고 우리나라의 한강 등으로부터 흘러 들어온 퇴적물들에 의하여 형성 된 것입니다.
바닥에는 무슨 구멍들은 그렇게 많은지, 게들이 구 멍을 들어갔다 나왔다 분 주해 보였습니다. 땅 색을 보니 시커무리한 것이 외 할머니 댁 앞바다 갯벌과 닮았습니다. 도대체 이런 곳은 어떻게 만들어지지?
▶ 갯벌의 형성과정
<갯벌의 기능>
가. 어류 패류의 생산 및 서식지 기능 나. 자연 정화 기능 다. 홍수 및 태풍 조절 기능 라. 심미적 기능 마. 문화적 기능
▶ 생태계의 보고, 갯벌! 그 무한한 기능과 가치에 놀라다.
한 때 갯벌은 쓸모없는 땅으로 여겨져 '개발'이라는 이름으로 간척·매립사업의 대상이 되었으나, 최근 갯벌의 가치에 대한 재조명으로 보전운동이 일어나고 있습니다. 뿐만 아니라, 요즘은 그 곳을 구경하기 위해 많은 관광객들이 모이고 있다지요? 갯벌 기능에 관한 내용 설명을 보고 어떤 기능적인 면인지 빈칸을 채워봅시다.
◎ 자연 재해와 기후 조절 기능
갯벌은 마치 스펀지처럼 홍수나 빗물 등을 흡수한 뒤 천천히 내보냅니다.
동시에 많은 양의 물을 저장할 수 있기 때문에 순간적으로 일어날 수 있는 높은 수위를 일단 낮출 수 있습니다. 따라서 강의 하구나 바닷가의 침식을 막고 홍수 피해도 최소화하는 역할을 합니다. 또한 대기온도와 습도에도 영 향을 미치는 등 기후조절의 기능도 가지고 있습니다.
◎
우리나라는 연안을 따라 여러 도시와 산업지역이 형성돼 있어 많은 오염물 질을 배출하고 있습니다. 이 오염물질이 연안으로 유입되면 가장 먼저 갯벌 지역과 만나게 돼 갯벌 가장자리에서 서식하고 있는 염생식물에 의해 자연 정화되고 있습니다. 이는 갯벌생태계가 가지고 있는 자정능력으로, 염생식물 (칠면초, 갈대 등)과 저서규조류, 미생물에 의한 흡수와 분해가 일차적으로 활발히 진행됩니다. 갯벌의 정화능력은 갯벌의 조성 및 유기물 함량 등과 밀 접한 관계를 나타내고 있고 유기물의 함량이 높은 지역이 낮은 지역에 비해 자연 정화 능력이 2-10배 정도 높습니다. 또한, 갯벌의 오염정화능력은 서해 안지역에서는 적조의 발생이 거의 없었다는 점으로도 확인할 수 있습니다.
퇴적물 표면은 비료성분이나 중금속 등을 빨아들여 바닷물로부터 오염물질 을 제거하는 중요한 공간이 되고 있음을 알 수 있습니다.
◎
갯벌은 육지와 바다가 만나는 점인 점이적인 환경에서 형성되기 때문에 어 류 230종, 게류 193종, 새우류 74종, 조개류 58종 등의 생물이 서식합니다.
이처럼 다양한 생물이 서식할 만큼 영양염류가 풍부하고 생산성도 높습니다.
실제로 갯벌은 생산성이 육지에 비해 9배 정도 높은 것으로 알려져 있고 갯 벌의 어류 생산성은 에이커당 10톤이라는 연구 결과도 나와 있습니다. 연안 해양 생물의 66% 정도가 갯벌지역과 직접 관계가 있으며 어업활동의 90%가 갯벌과 직․간접적으로 관련이 있다고 합니다.
◎
갯벌은 육상생태계와 해양생태계 사이에 놓여 있어 두 환경사이에 완충작용 을 합니다. 갯벌은 그 지역내 수계의 흐름에 영향을 줍니다. 홍수에 따른 물 의 흐름을 완화하고 저장하는 역할을 하면서 물을 장기간에 걸쳐 조금씩 흘 러 보냅니다. 갯벌은 단기간 홍수량을 조절해 홍수에 따른 인명 및 재산피해 를 감소시킵니다. 또한 태풍이나 해일이 연안 가까이 다가오면 이를 일차적 으로 흡수하고 태풍의 영향을 감소하는 완충역할을 합니다. 따라서 갯벌은 태풍으로부터 육지지역에 대한 피해를 감소시키는 역할을 하고 있습니다.
◎
갯벌은 낚시나 해수욕, 휴식, 관광 등을 제공하는 레저 공간으로서 많이 이 용되고 있습니다. 이러한 종합적 문화공간으로서 뿐만 아니라 총체적 자연교 육의 장으로서도 가치가 높아 수많은 학생들이 갯벌을 찾아 해양생태계와 생물관찰 같은 체험학습을 하고 있습니다. 최근 갯벌의 문화적 가치 등의 공 공서비스에 대한 가치의 계량화 연구가 활발히 이루어지고 있습니다.
◎
주로 해안을 따라 해양과 육지의 작용에 의해 형성된 아름다운 경관과 광활 한 갯벌의 조화는 해수욕장, 해양레포츠 그리고 해양 관광 등에 이용돼 대중 을 위한 유익한 장소를 제공합니다. 그러나 이러한 갯벌에 대한 가치의 측정 은 매우 어렵습니다. 바로 심미적 기능으로 이는 비사용적 가치를 가지고 있 으며, 서비스에 대한 시장이 존재하고 있지 않기 때문입니다. 우리나라는 이 심미적 기능의 가치에 대한 연구가 거의 없는 상태이지만 미국의 경우 이 부문에 관한 연구가 활발하게 진행되고 있습니다.
<표 > 우리나라 갯벌의 가치 (단위: $/㏊)
우리나라간석지① Nature② 재 평 가
합 계 25,315 9,990 27,316
수 산 물 생 산 11,283 466 11,283
서 식 지 8,744 169 8,744
정 화 기 능 4,794 6,695 4,794
심 미 적 기 능 494 658 494
자 연 재 해 조 절 1,839 1,879
원 료 공 급 162 162
▶나 좀 비싸거든! 갯벌의 경제적 가치
갯벌의 경제적 가치는 위에서 열거한 갯벌의 기능과 직접적인 관련이 있습니 다. 영국의 과학전문지인 Nature에 의하면 갯벌의 생태적 가치는 1㏊(0.01㎢)당 US$ 9,990으로 농경지의 가치인 US$ 92보다 100배 이상의 가치를 가진 것으 로 평가되고 있습니다. 환경부에서 평가한 자료에 의하면 우리나라 갯벌의 가 치를 Nature보다는 높은 US$ 24.315로 평가하고 있는데, 이는 우리나라 갯벌이 수산물의 생산과 어류의 서식지로서 그 가치가 외국보다 높기 때문입니다. 갯 벌은 우리 어민들에게 삶의 터전이며 우리 식탁에 오르는 해산물의 2/3 이상이 이들이 잡고 기른 어패류입니다. 갯벌은 밀물과 썰물이 항상 드나들어 산소가 풍부하고 유기물이 많기 때문에 생물의 종류가 다양합니다. 대부분 어패류의 먹이섭취와 번식장소로 이용되므로 어업활동의 90%가 갯벌에 의존한다고 볼 수 있습니다. 갯벌은 농경지와 바다보다 약 3배에서 20배의 생산성을 가진다고 알려져 있어, 그 경제적 가치는 매우 크다고 할 수 있습니다.
(이흥동, 1997)
■ (활동) 소중한 습지랍니다.
한 때는 버리는 땅이던 갯벌. 이제 우리가 알려볼까요? 우리의 아름다운 자 연환경인 습지를 소개해 보는 관광 안내판 또는 포스터를 만들어 봅시다.
■ (활동) 할머니를 부탁해!
외할머니와 함께 좋아하는 조개를 캐기 위해 처음으로 갯벌에 들어가 봅니 다. 시커먼 갯벌을 밟는 순간 이것은 일반 땅과 다르다는 느낌이 강하게 옵니 다. 갯벌이 숨을 쉬는 거 같습니다. 잘 보이지는 않지만 수많은 생물체들이 이 곳에서 살고 있음이 느껴집니다. 그런데 갯벌에 빠진 발이 말을 잘 듣지 않습 니다. ‘외할머니가 이렇게 힘들게 캔 조개였구나.’라는 생각이 들면서 할머니에 게 조금 죄송스러워집니다. 걷기에도 버거운 이곳에서 조개를 운반까지 하시니, 그 어려움이 보통이 아니었을 거 같습니다. 갯벌과 늘 함께하시는 할머니가 좀 더 편하게 이동하실 수 있는 방법이 없을까요?
이동수단명
1) 갯벌이라는 노면의 특징을 떠올리며 이동수단이 반드시 갖춰야 될 조건 첫 번째, 갯벌에 빠지지 말아야 합니다. 두 번째, 갯벌의 흙은 점성이 크므로 점성을 이기고 나아가야 합니다. 세 번째, 이동수단이므로 적당한 속도는 나와 야 합니다.
2) 갯벌에서 잘 나갈 수 있는 이동수단을 모둠별로 생각해 봅시다. 이동수단의 모습이나 특징을 자유롭게 메모해 봅시다.
3) 기계 설계에 고려해야 할 사항을 바탕으로 토의를 통하여 각각의 아이디어 를 좀 더 정교하게 보완하여 도안을 그려봅시다.
구분 설명
신뢰성 고장이나 오작동이 생기지 않도록 충분한 신뢰를 갖도록 설계 공작성 구조를 간단하게 하여 취급 및 가공이 쉽게 설계
유지성 수명이 길고, 수리가 쉬우며, 유지 비용이 저렴하게 설계 경제성 제작비가 싸고 양산 구축이 쉽도록 최적 설계
독창성 독창적인 설계
목적성 기계로서의 요구, 목적 등을 확실히 만족할 수 있도록 설계 미관성 상품 가치를 높이기 위해 형상, 색상 등 외관을 미려하게 설계 생산성 기계의 기능과 성능을 유지하면서 생산 능률이 좋게 설계
지구를 살리자!
(우주엘리베이터)
9~10 차시
고등학교
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[학생용]
Ⅰ. 프롤로그
■ 에펠탑과 우주엘리베이터
에펠탑은 1889년 파리 마르스 광장에 지어진 탑입니다. 이 탑은 파리에서 가장 높은 건축물 일 뿐만 아니라 매년 수백만 명이 방문할 만 큼 세계적인 유료 관람지이기도 합니다. ‘에펠 탑’이라는 이름은 이 탑을 디자인한 귀스타브 에펠의 이름에서 명칭을 얻었으며, 1889년 프 랑스 혁명 100주년을 기념하기 위해 세계 박 람회의 출입 관문으로 건축되었습니다.
격자 구조로 이루어져 있는 이 탑의 높이는 무려 324 m(1,063 ft)에 달하며, 이는 건물 81 층의 높이와 맞먹는 높이로 1930년 크라이슬 러 빌딩이 완공되기 전까지는 세계 최고의 높이이기도 했습니다. 현재까지도 프랑스에서는 2004년에 지어진 미요교 다음으로 높은 구조물입니다. 에펠탑을 본 한 물리학자 치올코프스키(1857~1935). 로켓 과학자이자 러시아 우주계획 의 선구자인 그는 에펠탑을 보고서 ‘저런 높은 탑이 있으면 로켓 없이 우주로 갈 수 있지 않을까?’라고 생각했다고 합니다. 그리고 여기에서 힌트를 얻어 최 초로 우주엘리베이터의 개념을 구상하기도 했고요. 하지만 당시 많은 과학자들 은 그의 생각을 말도 안 되는 공상과학 쯤으로 무시해 버렸고, 그렇게 그의 생 각은 묻혀버리고 말았습니다.
■ <과학칼럼>미생물의 지구 자정 능력
"유조선 탱크에 쇳가루를 좀 채워서 주면 나는 지구를 빙하기로 만들 수 있다." 어느 해양생태학자의 말입니다. 세계는 지금 지구온난화의 문제로 공포 에 떨고 있습니다. 지구가 점점 뜨거워져 북극곰에게 필요한 빙하도 점점 줄고 있습니다. 그러나 인류가 걱정해야 할 것은 더운 지구가 아닌 추운 지구일지도
지구를 살리자!
(우주엘리베이터)
STEAM수업 학생용
